實驗報告——升降壓和Cuk電路

1、.電力電子技術(shù)實驗報告實驗名稱： 升降壓式直流斬波電路的仿真與分析 班 級： 自動化091 組 別： 第七組 成 員： 江燕 錢麗莎 王松海 金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院2011年 11月 6 日；.目錄一.升降壓式直流斬波電路- 1 -1.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理- 1 -2.建模- 2 -3.仿真結(jié)果與分析- 5 -4.小結(jié)- 7 -二.Cuk直流斬波電路- 8 -1.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理- 8 -2.建模- 9 -3.仿真結(jié)果與分析- 12 -4.小結(jié)- 14 -三.總結(jié)：- 14-圖索引圖 1 升降壓式直流斬波電路的電路原理圖- 1 -圖 2 升降壓式直流斬波電路的MATLAB仿真模型-

2、2 -圖 3 D=0.2 升降壓式直流斬波電路仿真結(jié)果- 5 -圖 4 D=0.5 升降壓式直流斬波電路仿真結(jié)果- 6 -圖 5 D=0.8 升降壓式直流斬波電路仿真結(jié)果- 6 -圖 6 Cuk直流斬波電路的電路原理圖- 8 -圖 7 Cuk直流斬波電路的MATLAB仿真模型- 9 -圖 8 D=0.2 Cuk直流斬波電路仿真結(jié)果- 13 -圖 9 D=0.5 Cuk直流斬波電路仿真結(jié)果- 13 -圖 10 D=0.8 Cuk直流斬波電路仿真結(jié)果- 14 -.升降壓式直流斬波電路仿真建模分析一、升降壓式直流斬波電路1.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1電路結(jié)構(gòu)圖 1 升降壓式直流斬波電路原理圖1.2

3、工作原理當控制開關(guān)VT導(dǎo)通時，直流電源E經(jīng)VT給電感L充電儲存能量，電感電壓上正下負，此時二極管VD被負載電壓（下正上負）和電感電壓反偏，流過VT的電流為i1(=iL),由于此時VD反偏截止，電容C向負載R提供能量并維持輸出電壓基本恒定，負載R及電容C上的電壓極性為上負下正，與電源極性相反。當控制開關(guān)VT關(guān)斷時，電感L極性變反（上負下正），VD正偏導(dǎo)通，電感L中儲存的能量通過VD向負載R和電容C釋放，放電電流為i2，電容C被充電儲能，負載R也得到電感L提供的能量。該電路也稱作反極性斬波電路。1.3基本數(shù)量關(guān)系穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感L兩端電壓ul對時間的積分為零，即當V處于通態(tài)期間時，ul=E

4、；而當V處于斷態(tài)期間時，uL=-uo 輸出電壓為2.建模在MATLAB新建一個Model，命名為R_Load，同時模型建立如下圖所示：圖 2 升降壓式直流斬波電路的MATLAB仿真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置a.直流電源參數(shù)b.同步脈沖信號發(fā)生器參數(shù)c.晶閘管的參數(shù)d.電感、電阻、電容的參數(shù)e.示波器參數(shù)示波器五個通道信號依次是：直流電源的電流；流過電感的電流；電阻負載的電流；電阻負載的電壓；直流電源的電壓。 3 仿真結(jié)果與分析a. 導(dǎo)通比D=0.2，MATLAB仿真波形如下：圖 3 D=0.2 升降壓式直流斬波電路仿真結(jié)果b. 導(dǎo)通比D=0.5，MATLAB仿真波形如下：圖 4 D=0.5 升降壓

5、式直流斬波電路仿真結(jié)果b. 導(dǎo)通比D=0.8，MATLAB仿真波形如下：圖 5 D=0.8 升降壓式直流斬波電路仿真結(jié)果 4小結(jié)改變導(dǎo)通比a，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0a 1/2時為降壓，當1/2a 1時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路（buck-boost 變換器）。二、Cuk直流斬波電路1.電路的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1電路結(jié)構(gòu)圖 5 Cuk直流斬波電路原理圖1.2 工作原理當控制開關(guān)VT處于通態(tài)時，EL1V回路和RL2CV回路分別流過電流。 當控制開關(guān)VT處于斷態(tài) 時，EL1CVD回路和RL2VD回路分別流過電流。 輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。1.3基本

6、數(shù)量關(guān)系穩(wěn)態(tài)時電容C的電流在一周期內(nèi)的平均值應(yīng)為零，也就是其對時間的積分為零，即 在書P205頁的等效電路中，開關(guān)S合向B點時間即V處于通態(tài)的時間ton，則電容電流和時間的乘積為I2ton。開關(guān)S合向A點的時間為V處于斷態(tài)的時間toff，則電容電流和時間的乘積為I1 toff。由此可得 從而可得 當電容C很大使電容電壓uc的脈動足夠小時，輸出電壓Uo與輸入電壓E的關(guān)系可用以下方法求得：V導(dǎo)通時，即開關(guān)S合到B點時，B點電壓uB=0，A點電壓uA=-ucV截止時，即開關(guān)S合到A點時，uB=uc,uA=0，B點電壓uB平均值為又因電感L1的電壓平均值為零，所以電感L2的電壓平均值為零，A點的電壓平

7、均值為可得出輸出電壓Uo與電源電壓E的關(guān)系2.建模在MATLAB新建一個Model，命名為R_Load，同時模型建立如下圖所示：圖 6 Cuk直流斬波電路的MATLAB仿真模型2.1模型參數(shù)設(shè)置a.直流電源參數(shù)b.同步脈沖信號發(fā)生器參數(shù)c.晶閘管的參數(shù)d.電感、電阻、電容的參數(shù)e.示波器參數(shù)示波器六個通道信號依次是：直流電源電流；直流電源電壓；流過電容的電流；流過阻感負載的電流；電阻兩端的電壓；流過IGBT的電流。 3 仿真結(jié)果與分析a. 導(dǎo)通比D=0.2，MATLAB仿真波形如下：圖 7 D=0.2 Cuk直流斬波電路仿真結(jié)果b. 導(dǎo)通比D=0.5，MATLAB仿真波形如下：圖 8 D=0.5 Cuk直流斬波電路仿真結(jié)果b. 導(dǎo)通比D=0.8，MATLAB仿真波形如下：圖 5 D=0.8 Cuk直流斬波電路仿真結(jié)果4小結(jié)Cuk直流斬波電路，輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的，且脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。三、總結(jié)這兩種不同接法的升降壓