直流斬波電路設計的MATLAB仿真

1、目錄一 摘要：2二 設計任務及要求：2三引言：2四 設計原理：2五 設計仿真步驟：3仿真完成之后的電路圖：42在模型中設置仿真參數：43仿真結果：6脈寬為46%的結果：7脈寬50%的仿真結果：7脈寬60%的仿真結果：8脈沖81%的仿真結果：8脈沖89%的仿真結果9六 課程設計總結9七 參考文獻9直流斬波電路設計的MATLAB仿真一 摘要：MATLAB（矩陣實驗室）是一種科學計算軟件，它是一種以矩陣為基礎的交互式程序計算語言。SIMULINK是基于框圖的仿真平臺，它掛接在MATLAB環(huán)境上，以MATLAB的強大計算功能為基礎，以直觀的模塊框圖進行仿真和計算。直流斬波是將固定的直流電壓變換成可變的

2、直流電壓，也稱為直流-直流變換（DC/DC）變換。此文以MATLAB/SIMULINK仿真軟件為基礎，完成了對斬波電路的仿真分析。所用的軟件是MATLAB 2012a。win8平臺。關鍵詞：Matlab/Simulink；仿真分析；斬波電路。二 設計任務及要求：1、 電源為太陽能電池，負載為電瓶；2、 電源：10 32V；輸入電流：16A(MAX）；輸出電壓：連續(xù)可調60 95V；輸出電流：2A(MAX) 輸出功率：自然冷卻70W（MAX），加強散熱100W（MAX）。三引言：直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪环N固定的或可調的直流電，也稱為直流-直流變換器（DC/DC Converter），

3、直流斬波電路一般是指直接將直流變成直流的情況，不包括直流-交流-直流的情況；直流斬波電路的種類很多，基本分為6種斬波電路：降壓斬波電路，升壓斬波電路，這兩種是最基本電路。另外還有升降壓斬波電路，Cuk斬波電路，Sepic斬波電路，Zeta斬波電路。斬波器的工作方式有：脈寬調制方式（Ts不變，改變ton）和頻率調制方式（ton不變，改變Ts）兩種。前者較為通用，后者容易產生干擾。當今世界軟開關技術使得DC/DC變換器發(fā)生了質得變化和飛躍。而MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數學軟件，用于算法開發(fā)、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB

4、和Simulink兩大部分。其中MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數和數據、實現算法、創(chuàng)建用戶界面、連 接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。而Simulink是著名的、應用普遍的動態(tài)系統仿真工具，Simulink能夠直觀、快捷地構建過程控制系統的方塊圖模型，并在此基礎上進行仿真結果的可視化分析，是進行過程控制系統設計和參數整定的首選仿真工具。四 設計原理：直流升壓變流器用于需要提升直流電壓的場合，其原理圖如圖所示。在電路中IGBT導通時，電流由E經升壓電感L和V形成回路，電感L儲能；當IGBT關斷時，電感產生的反

5、電動勢和直流電源電壓方向相同互相疊加，從而在負載側 圖1-5 原理圖得到高于電源的電壓，二極管的作用是阻斷IGBT導通是，電容的放電回路。調節(jié)開關器件V的通斷周期，可以調整負載側輸出電流和電壓的大小。負載側輸出電壓的平均值為: 式中T為V開關周期,為導通時間，為關斷時間。升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關鍵有兩個原因:一是L儲能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。在以上分析中，認為V處于通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實際上C值不可能為無窮大，在此階段其向負載放電，U。必然會有所下降，故實際輸出電壓會略低于理論所得結果，不過，在電容C值足夠大時，誤

6、差很小，基本可以忽略。五 設計仿真步驟：1. 根據直流升壓變流器原理圖建立變流器的仿真模型如圖仿真完成之后的電路圖：圖示的電路模型各個模塊的名稱及提取路徑：模塊名提取路徑二極管模塊SimPowerSystems/PowerElectronics絕緣柵極雙極晶體管模塊IGBTSimPowerSystems/PowerElectronics直流電壓源SimPowerSystems/Electrical source串聯RLC支路SimPowerSystems/Elements串聯RLC支路一SimPowerSystems/Elements脈沖發(fā)生器模塊PSimulink/Sources電壓表模塊S

7、imPowerSystems/Measurement電流表模塊SimPowerSystems/Measurement信號分離模塊demux1，demux2Simulink/Signal Rounting示波器scopeSimulink/Sinks信號終結模塊TSimulink/SinksPowergui模塊SimPowerSystems2在模型中設置仿真參數：（1）設置電源E電壓為20V，電阻的阻值為5。（2）脈沖發(fā)生器脈沖周期T=100e-6,脈沖寬度為50%。（3）IGBT和二極管的參數可以保持默認值。（4）初選L的值為171uH，電容的值為13.8µF。打開Simulation

8、>Configuration Paramenters,選擇ode23tb算法，同時設置仿真時間0.2s 脈沖發(fā)生器的設置參數對于電感 電容的設置，由主電路的的設計者所給數據，電容的值為C=13.86uF電感為L=171uH，如圖： 電感值的設置 電容值的設置3仿真結果：依據matlab的仿真結果，得出如下圖：脈寬為46%的結果： （脈寬46%的仿真結果）:脈寬50%的仿真結果： （脈寬50%的仿真結果）脈寬60%的仿真結果：（脈寬60%的結果） 脈沖81%的仿真結果： （脈沖81%的仿真結果）脈沖89%的仿真結果 （脈沖89%的仿真結果）六 課程設計總結通過此次課程設計，我對斬波電路和matlab有了更深的了解，另外，做課程設計的時候學會了一些基本原件的參數設置和建模。主要這次課程設計用到了matlab軟件進行系統的模擬仿真，進一步了解matlab的電力電子仿真，進一步熟悉matlab語言的應用，大大簡化的計算和繪圖的步驟。書寫課程設計說說明書時使用word軟件，使我掌握了word的排版技巧，提高了自身的一些技能。七 參考文獻1 王晶，張有兵.電力系統的MATLAB/simuli