電力電子--斬波電路--matlab仿真.

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1、信息工程學(xué)院自動化一、基本斬波電路（1）直流升壓斬波電路實(shí)驗(yàn)電路圖直流升壓變流器用于需要提升直流電壓的場合，其原理圖如上圖所示。在電路中IGBT導(dǎo)通時，電流由E經(jīng)升壓電感L和V形成回路，電感L儲能；當(dāng)IGBT關(guān)斷時，電感產(chǎn)生的反電動勢和直流電源電壓方向相同互相疊加，從而在負(fù)載側(cè)得到高于電源的電壓，二極管的作用是阻斷IGBT導(dǎo)通是，電容的放電回路。調(diào)節(jié)開關(guān)器件V的通斷周期，可以調(diào)整負(fù)載側(cè)輸出電流和電壓的大小。負(fù)載側(cè)輸出電壓的平均值為:式中T為V開關(guān)周期,ont為導(dǎo)通時間，ottt為關(guān)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(guān)鍵有兩個原因:一是L儲能之后具有使電

2、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(rèn)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(shí)際上C值不可能為無窮大，在此階段其向負(fù)載放電，U。必然會有所下降，故實(shí)際輸出電壓會略低于理論所得結(jié)果，不過，在電容C值足夠大時，誤差很小，基本可以忽略。設(shè)計(jì)仿真步驟：1.根據(jù)直流升壓變流器原理圖建立變流器的仿真模型如圖：信息工程學(xué)院自動化2.在模型中設(shè)置仿真參數(shù)：（1）設(shè)置電源E電壓為20V，電阻的阻值為5Ω。（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(shù)可以保持默認(rèn)值。（4）初選L的值為171uH，電容的值為13

3、.8μF。打開[Simulation>ConfigurationParamenters],選擇ode23tb算法，同時設(shè)置仿真時間0.2s信息工程學(xué)院自動化對于電感、電容的設(shè)置，由主電路的的設(shè)計(jì)者所給數(shù)據(jù)，電容的值為C=13.86uF電感為L=171uH，如圖：信息工程學(xué)院自動化3.仿真結(jié)果：依據(jù)matlab的仿真結(jié)果，得出如下圖：脈寬為46%的結(jié)果：脈寬為60%的結(jié)果：信息工程學(xué)院自動化脈寬為65%的結(jié)果：脈寬為70%的結(jié)果：信息工程學(xué)院自動化脈寬為90%的結(jié)果：4.實(shí)驗(yàn)分析：本次實(shí)驗(yàn)是對直流升壓斬波電路進(jìn)行仿真，試驗(yàn)用到了matlab仿真軟件；試驗(yàn)中我們通過多次改變

4、脈沖寬度得到數(shù)組不同脈寬下的仿真結(jié)果。通過此次課程設(shè)計(jì)，我對直流電路升壓斬波電路和matlab有了更深的了解；另外，做課程設(shè)計(jì)的時候?qū)W會了一些基本原件的參數(shù)設(shè)置和建模。主要這次課程設(shè)計(jì)用到了matlab軟件進(jìn)行系統(tǒng)的模擬仿真，進(jìn)一步了解matlab的電力電子仿真，進(jìn)一步熟悉matlab語言的應(yīng)用，大大簡化的計(jì)算和繪圖的步驟。信息工程學(xué)院自動化（2）降壓斬波電路實(shí)驗(yàn)電路圖降壓斬波電路的原理圖以及工作波形如圖1.1所示。該電路使用一個全控型器件V，圖中為IGBT。為在V關(guān)斷時給負(fù)載中電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管VD。斬波電路主要用于電子電路的供電電源，也可拖動直流電動

5、機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等。如圖1.2中V的柵極電壓uGE波形所示，在t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流io按指數(shù)上升。當(dāng)t=t1時刻，控制V關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小，通常是串聯(lián)的電感L值較大。至一個周期T結(jié)束，在驅(qū)動V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)工作處于穩(wěn)態(tài)時，負(fù)載電流在一個周期的初值和終值相等，如圖1.2所示。負(fù)載電壓平均值為：式中，ton為V處于通態(tài)的時間；toff為V處于斷態(tài)的時間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比。由式1.1可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值Uo最大為E，

6、減小占空比，Uo隨之減小。因此將該電路稱為降壓斬波電路。也稱buck變換器。負(fù)載電流平均值為：設(shè)計(jì)仿真步驟：1.根據(jù)直流升壓變流器原理圖建立變流器的仿真模型如圖：信息工程學(xué)院自動化圖為由IGBT組成的Buck直流變換器仿真模型，IGBT按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置,并取消緩沖電路即RS=5Ω；CS=0；電壓源參數(shù)取US=200V，E=80V；負(fù)載參數(shù)取R=10Ω，L=5mH。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0.01s，控制脈沖周期設(shè)置為0.001s(頻率為1000Hz)，控制脈沖占空比?；緟?shù)信息工程學(xué)院自

7、動化信息工程學(xué)院自動化占空比為50%時的圖像：占空比為60%的圖像：信息工程學(xué)院自動化占空比為70%的圖像：占空比為90%的圖像：信息工程學(xué)院自動化4.實(shí)驗(yàn)分析：本次實(shí)驗(yàn)是對直流降壓斬波電路進(jìn)行仿真，試驗(yàn)用到了matlab仿真軟件；試驗(yàn)中我們通過多次改變占空比得到數(shù)組不同占空比下的實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果。此次實(shí)驗(yàn)讓我對直流斬波有了更深層次的了解，雖然在用matlab軟件仿真是遇到了許多操作上的問題和其他許多的困難，致使仿真花費(fèi)了很多時間才達(dá)到有效效果。但是我還是通過不斷的學(xué)習(xí)解決了這些難題。信息工程學(xué)院自動化二、單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)與仿真（1）電