直流斩波电路设计的MATLAB仿真.docx
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直流斩波电路设计的MATLAB仿真
一摘要：
2
二设计任务及要求：
2
三引言：
3
4设计原理：
3
5设计仿真步骤：
4
仿真完成之后的电路图：
5
2在模型中设置仿真参数：
6
3仿真结果：
9
脉宽为46%的结果：
9
脉宽50%的仿真结果：
9
脉宽60%的仿真结果：
10
脉冲81%的仿真结果：
11
脉冲89%的仿真结果12
6课程设计总结12
7参考文献12
直流斩波电路设计的MATLAB仿真
摘要:
MATLAB（矩阵实验室）是一种科学计算软件，它是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。
SIMULINK是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强
大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。
直流斩波是将固定的直流电压变换
成可变的直流电压，也称为直流-直流变换（DC/DC）变换。
此文以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成了对斩波电路的仿真分析。
所用的软件是MATLAB2012a。
win8平台。
关键词：
Matlab/Simulink;仿真分析；斩波电路。
设计任务及要求:
1、电源为太阳能电池，负载为电瓶；
2、电源：
10〜32V;输入电流：
16A（MAX）;输出电压：
连续可调60〜95V;输
出电流：
2A（MAX））输出功率：
自然冷却70W（MAX）,加强散热100W（MAX）。
二引言：
直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变
换器（DC/DCConverter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多，基本分为6种斩波电路：
降压斩波电路，
升压斩波电路，这两种是最基本电路。
另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩
波电路，Zeta斩波电路。
斩波器的工作方式有：
脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）两种。
前者较为通用，后者容易产生干扰。
当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。
而MATLAB是美国MathWorks公司出
品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
其中MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应
用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等
领域。
而Simulink是著名的、应用普遍的动态系统仿真工具，Simulink能够直观、快捷地
构建过程控制系统的方块图模型，并在此基础上进行仿真结果的可视化分析，是进行过程控
制系统设计和参数整定的首选仿真工具。
四设计原理：
其原理图如图所示。
直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，
电感L储能；当IGBT关断时，电
感产生的反电动势和直流电源电压
方向相同互相叠加，从而在负载侧图1-5原理图
得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。
调节开关器件
V的通断周期，
可以调整负载侧输出电流和电压的大小。
负载侧输出电压的平均值为：
tontoffT
U。
二tE=tE
Loffoff
式中T为V开关周期Jon为导通时间，匚社为关断时间。
升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：
一是L储能之后具有使
电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。
在以上分析中，认为V处于通态期间
因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。
必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值
足够大时，误差很小，基本可以忽略。
五设计仿真步骤:
1.根据直流升压变流器原理图建立变流器的仿真模型如图
仿真完成之后的电路图:
图示的电路模型各个模块的名称及提取路径:
模块名
提取路径
二极管模块
SimPowerSystems/PowerElectronics
绝缘栅极双极晶体管模块IGBT
SimPowerSystems/PowerElectronics
直流电压源
SimPowerSystems/Electricalsource
串联RLC支路
SimPowerSystems/Elements
串联RLC支路一
SimPowerSystems/Elements
脉冲发生器模块P
Simulink/Sources
电压表模块
SimPowerSystems/Measurement
电流表模块
SimPowerSystems/Measurement
信号分离模块demux1,demux2
Simulink/SignalRounting
示波器scope
Simulink/Sinks
信号终结模块T
Simulink/Sinks
Powergui模块
SimPowerSystems
2在模型中设置仿真参数:
（1）设置电源E电压为20V，电阻的阻值为5Q。
（2）脉冲发生器脉冲周期T=100e-6,脉冲宽度为50%。
（3）IGBT和二极管的参数可以保持默认值。
（4）初选L的值为171uH，电容的值为13.8疔。
打开[Simulation>ConfigurationParamenters],选择ode23tb算法，同时设置仿真时间0.2s
SourceBlgkParameters:
Pul&eGenerator
end.
Pulsetyp^eminestheGQmputaXiQn^ltechnique：
・
ILine-basedrsreccmunend&dforustwithavariablestepsolver;?
vhil&Ssmple-ba.5fedis^ecGffimaftdfed"fayus&withafixed,stepsolverarurtthitLadiscreteportionofamod工usingavariablestepsolver.
Paran&t&rs
Pulsetype:
TimeCt）：
U
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n■
Period'
[ToOe-C
Pulse^idth06ofperiod）:
[io
Phasedelsy
fo
7Interpre^tvec七orparametersas1—D
d卜T
0K
Cancel
Belp
Apply|
脉冲发生器的设置参数
对于电感电容的设置，由主电路的的设计者所给数据，电容的值为C=13.86uF
电感为L=171uH，如图:
SeriesKLCBranch（mask）（link）
ImplementsaseriesbrarichofRLCelemerits.
Usethe7Branchtype1parametertciaddorremoveeleventsfromthebranch.
级Cancel|flelp起pLy|
电感值的设置
SeriesRLCBranch（mask）（link）
ImplementsaseriesbranchofRLCelejnent^*
Usethe'Branchtype?
parameterto^ddorremoveelementsfrcrnithtbranch*
电容值的设置
3仿真结果:
依据matlab的仿真结果，得出如下图:
脉宽为46%的结果:
（脉宽46%的仿真结果）：
脉宽50%的仿真结果:
（脉宽50%的仿真结果）
脉宽60%的仿真结果:
卩曲删删呱删恻删川册脳酬Iffl艸脚恻
WIHBBIilliniB
MBIIIIHBIIIIIIIIH
脉冲81%的仿真结果:
（脉冲81%的仿真结果）
脉冲89%的仿真结果
（脉冲89%的仿真结果）
六课程设计总结
通过此次课程设计，我对斩波电路和matlab有了更深的了解，另外，做课程设计的时候学
会了一些基本原件的参数设置和建模。
主要这次课程设计用到了matlab软件进行系统的模
拟仿真，进一步了解matlab的电力电子仿真，进一步熟悉matlab语言的应用，大大简化的计算和绘图的步骤。
书写课程设计说说明书时使用word软件，使我掌握了word的排版技
巧，提高了自身的一些技能。
七参考文献
[1]王晶，张有兵•电力系统的MATLAB/simulink仿真应用.【M】西安电子科技大学出版社
[2]王兆安•电力电子技术.【M】机械工业出版社.
[3]王沫然.Simulink4建模及动态仿真•机械工业出版社•
[4]程显,李小敏.Matlab/Simulink在直流斩波电路仿真中的应用【J】平顶山工学院电气与电子工程系
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