直流升压变换器MATLAB仿真综述.docx

1、直流升压变换器MATLAB仿真综述学号天津城建大学控制系统仿真大作业直流升压变换器的MATLAB仿真学生姓名班级成绩控制与机械工程学院2014年6月20日一、绪论.1二、仿真电路原理图及原理.1三、所使用的Matlab工具箱与模块库.2四、模块参数设定.2五、模块封装与仿真框图搭建.2六、仿真结果.6七、结论.6八、参照文件.7一、绪论在电力电子技术中，将直流电的一种电压值经过电力电子变换装置变换为另一种固定或可调电压值的变换，成为直流-直流变换。直流变换的用途特别宽泛，包含直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校订，以及用于其余领域的交直流电源。依据电力电子技术原理，升压式（Boost）斩波

2、器的输出电压u0高于输入电源电压us，控制开关与负载并联连结，与负载并联的滤波电容一定足够大，以保证输出电压恒定，储能电感也要很大，以保证向负载供给足够的能量。若升压式斩波器的开关导通时间ton，关断时间toff，开关工作周期Ttontoff。定义占空比或导通比Dton/T，定义升压比Uo/US。依据电力电子技术的原理，理论上电T 1感储能与开释能量相等，有 U o u s u s ，升压比的倒数toff1 toffT。还有，D1 。因而可知，当us一准时，改变就能够调理u0。当Tconst时，调就是调toff，或调ton也是调，也就改变了u0，这就是升压式斩波器的升压工作原理。二、仿真电路原

3、理图及原理原理图如图1所示：假定L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压u0为恒值，记为u0。设V通的时间为ton，此阶段L上存储的能量为EI1ton。图1V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此时期电感L开释能量为u0-EI1toff，稳态时，一个周期T中L存储能量与开释能量能量相等。化简得ttTonoffEI1tu-EIt，UE，T/toff1，输出电压高于电源电on01offEottoffoff压，故称为升压斩波电路。也称为boost chooper变换器。1T/t 为升压比，调理其即可改变 u0。将

4、升压比的倒数记为 ，即offtoffT，和导11通占空比，有以下关系：D1 ，所以EUE。升压斩波电路能使输o1-D出电压高于电源电压的原由是：L储能以后拥有使电压高升的作用与电容C可将输出电压保持住。三、所使用的Matlab工具箱与模块库本次设计利用Simulink仿真，所使用的Matlab工具箱与模块库主要有：直流电源Dc、场效应管MOSFE、T脉冲发生器（Pulse Generator）、电流丈量（current Measurement）、电感（series RLC Branch）、阻抗负载（Parallel RLC Branch）、二极管Diode、电压丈量（Voltage Measu

5、rement）、示波器scope以及powergui模块等。四、模块参数设定（1）直流电压源us100v，MOSFET与Diode、电压丈量、电流丈量等均采纳默认设置。（2）电感设置为1e-4，阻抗负载设置为：R=5;C=1e-4。（3）脉冲发生器的参数设置至关重要：“Pulse type”脉冲种类，设置为Time based（时间基准）；“Time（t）”时间，设置为Use simulation time（用仿真时间）；“Amplitude”脉冲幅值，设置为；“Period（secs）”周期（s），设置为，对应着MOSFET的开关频次为5kHz；“PulseWidth（%ofPeriod）”

6、脉冲宽度（周期的百分数），依据MOSFET的开关特征，设置为50；“Phase delay（secs ）”相位延缓（s），设置为01e-3。五、模块封装与仿真框图搭建利用Simulink软件对升压式直流斩波电路（Boost）进行仿真，如图2所示：图22（1）仿真参数，算法（solver）ode23tb，相对偏差（relative tolerance）为1e-3，开始时间为0，结束时间为，如图3所示：图3（2）电源参数，电压为100v，如图4所示：图4（3）电感参数，如图5所示：图53（4）阻抗负载参数，如图6所示：图6（5）二极管参数设置，如图7所示：图74（6）MOSFET参数设置，如图8所

7、示：图8（7）脉冲发生器参数设置，如图9所示：图95六、仿真结果触发脉冲占空比为50%时的波形，如图10所示：图10设ug为门极正脉冲（脉冲发生器Pulse发出）、ud为升压便留输出电压（分压器uo发出）、iM为MOSFET导通的电感储能电流（分流器A1发出）、iD为电感反电势与us串连叠加流经二极管向负载供电的电流（分流器A2发出）、i为流经电感电流（分流器A发出），显然，iiMiD。仿真波形如上图9所示，自上而下挨次为ug、ud、i、iM、iD。由图可见，u波形对应脉冲发生器的脉冲宽度（周期的百分数），设置为50；升压变流输出电压刹时波g形ud振荡走高后逐渐趋近并等于200v（直流）；i为

8、流经电感电流（分流器A发出）由两个重量构成，从波形图看到，iiMiD。七、结论（1）直流斩波电路可将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，使用直流斩波技术，不单能够实现调压的功能，并且还能够达到改良网侧谐波和提升功率因数的目的。直流斩波技术主要应用于已拥有直流电源需要调理直流电压的场合。（2）直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，经过控制主电路的接通与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变成电压可调的直流输出电压。利用Simulink对升压斩波的仿真结果进行了详尽剖析，与采纳惯例电路剖析方法所获得的输出电压波形进行比较，进一步考证了仿真结果的正确性。（3）采纳Matlab/S

9、imulink对直流斩波电路进行仿真剖析，防止了惯例剖析方法中繁琐的画图和计算过程，获得了一种较为直观、快捷剖析斩波电路的新方法。同时其建模方法也合用于其余斩波电路的目标，只要对电路构造稍作改变即可实现，所以适用性较强。（4）应用Matlab/Simulink进行仿真，在仿真过程中能够灵巧改变仿真参数，并且能直观的察看到仿真结果随参数的变化状况，方便学习与研究。6八、参照文件1王兆安，黄俊电力电子技术（第四版）北京：机械工业第一版社，20002康华光，陈大钦电子技术基础（第四版）北京：高等教育第一版社，19983陈桂明，张明照.应用MATLAB建模与仿真M.北京：科学第一版社，2001.4王忠礼，段慧达，高玉峰MATLAB应用技术在电气工程与自动化专业中的应用.清华大学第一版社，20075李国勇，谢克明，杨丽娟计算机仿真技术与CAD-鉴于MOSFET的控制系统（第二版）.北京：电子工业第一版社，20087