升壓降壓式變換器的仿真

1、基于基于MATLAB的的升壓升壓-降壓式變換器的仿真降壓式變換器的仿真 直流斬波電路工作原理分析 l降壓斬波電路 l 降壓斬波（BUCK）電路的拓撲結(jié)構(gòu)圖如1-1 所示。 l 圖中實線部分表示開關(guān)器件導(dǎo)通時的回路，虛線部分表示器件關(guān)斷時的續(xù)流回路。 直流斬波電路工作原理分析 l （1）t=to時s閉合，電源ui向負載供電，負載電壓uo=ui。 l （2）t=t1時s斷開，二極管D續(xù)流，負載電流下降。通常串接較大電感L使負載電流連續(xù)且脈動小。l （3）t=t2時刻，s再次閉合，重復(fù)上述過程。 直流斬波電路工作原理分析 l 降壓斬波電路的動態(tài)工作過程如圖1-2 所示 直流斬波電路工作原理分析 l

2、在工作過程中，驅(qū)動信號以及電感上的電壓和電流波形如圖1-3 所示。 直流斬波電路工作原理分析 l 由電感器件的伏秒平衡原理，可以得出在電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況下，BUCK 斬波電路的輸出電壓。 a) 電感電流連續(xù)時，有 化簡可得 b) 電感電流斷續(xù)時，有 化簡可得 由此可以看出，電感電流斷續(xù)情況下的輸出電壓更高。 直流斬波電路工作原理分析 l升壓斬波電路 升壓斬波（BOOST）電路的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示。在圖2-1 中，實線部分表示開關(guān)器件導(dǎo)通時的回路，虛線部分表示開關(guān)器件關(guān)斷時的回路 直流斬波電路工作原理分析 l升壓斬波電路（1）假設(shè)L和C值很大。（2）s閉合時，電源ui向電感L充電，電容

3、C向負載R供電（3）s斷開時，電源ui和電感L同時向電容C充電，并向負載提供能量 直流斬波電路工作原理分析 l 升壓斬波電路的動態(tài)工作過程如圖2-2 所示 直流斬波電路工作原理分析 l 在工作過程中，驅(qū)動信號以及電感上的電壓和電流波形如圖1-2 所示。 直流斬波電路工作原理分析 l 由電感器件的伏秒平衡原理，可以得出在電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況下，BUCK 斬波電路的輸出電壓。 l a) 電感電流連續(xù)時，有 化簡可得 l b) 電感電流斷續(xù)時，有 化簡可得 l 由此可以看出，電感電流斷續(xù)情況下的輸出電壓更高 直流斬波電路工作原理分析 l升降壓斬波電路 l 升降壓斬波電路的拓撲結(jié)構(gòu)如圖3-1 所示。

4、實線部分表示開關(guān)器件導(dǎo)通時的回路，虛線部分表示開關(guān)器件關(guān)斷時的回路 直流斬波電路工作原理分析 l升降壓斬波電路 l （1）s閉合時，電源ui向L供電使其貯能，C維持輸出電壓恒定并向負載R供電。l （2）s斷開時，L的能量向負載釋放，負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路。 直流斬波電路工作原理分析 l 升壓斬波電路的動態(tài)工作過程如圖3-2 所示 直流斬波電路工作原理分析 l 同樣地分析BUCK-BOOST 斬波電路的工作過程，可以得到電感上的電壓和電流波形如圖3-3 所示。 直流斬波電路工作原理分析 l 由伏秒平衡原理可得電感電流連續(xù)和斷續(xù)的輸出電壓，且其極性與

5、輸入相反。 l a) 電感電流連續(xù)時，有 化簡可得 l b) 電感電流斷續(xù)時，有 化簡可得l 由此可以看出，電感電流斷續(xù)時，BUCK-BOOST 斬波電路的輸出電壓也增大。 直流斬波電路工作原理分析 l負載電壓 ，改變導(dǎo)通時間可以輕松實現(xiàn)直流變換的升降壓作用l則當1D0.5時， 1,此時為升壓l當0.5D0時， 1 ，此時為降壓 基于matlab的仿真l 1.根據(jù)升降壓電路原理圖建立升壓-降壓式變換器仿真模型 如下：l 2、由IGBT構(gòu)成直流降壓斬波電路(Buck Chop-per)的建模和參數(shù)設(shè)置：l （1）電壓源參數(shù)取Uo=100V；l （2）IGBT按默認參數(shù)設(shè)置，并取消緩沖電路；l （

6、3）二極管按默認參數(shù)設(shè)置；l （4）負載參數(shù)取R50 ，C3e06 F；l （5）電感支路L95e-5Hl （6）打開仿真參數(shù)窗口，選擇ode23tb算法，相對誤差設(shè)置為1e-03，開始仿真時間設(shè)置為0，停止仿真時間設(shè)置為0.002 s；l （7）控制脈沖周期設(shè)置為1e-04s基于matlab的仿真l 3.控制脈沖占空比分別設(shè)為50%時的波形圖如下：IGBT電流二極管電流電感電流負載電壓基于matlab的仿真l負載上平均電壓為100 V，波形為有少許波紋的直流電壓；l理論計算： ，Uo與E極性相反；l仿真結(jié)果與升降壓斬波理論分析吻合?；趍atlab的仿真l 4.控制脈沖占空比分別為33.3%時的波形圖如下：IGBT電流二極管電流電感電流負載電壓基于matlab的仿真l負載上平均電壓為50V，波形為有少許波紋的直流電壓；l理論計算： ，Uo與E極性相反；l仿真結(jié)果與升降壓斬波理論分析吻合?；趍atlab的仿真l 5.控制脈沖占空比分別設(shè)為75%時的波形