直流升壓變換器的MATLAB仿真

1、學 號 天津城建大學控制系統(tǒng)仿真大作業(yè)直流升壓變換器的MATLAB仿真學生姓名班級成績控制與機械工程學院2014年 6 月 20 日目錄一、緒論1二、仿真電路原理圖及原理1三、所使用的Matlab工具箱與模塊庫2四、模塊參數(shù)設(shè)定2五、模塊封裝與仿真框圖搭建2六、仿真結(jié)果6七、結(jié)論6八、參考文獻7一、緒論在電力電子技術(shù)中，將直流電的一種電壓值通過電力電子變換裝置變換為另一種固定或可調(diào)電壓值的變換，成為直流-直流變換。直流變換的用途非常廣泛，包括直流電動機傳動、開關(guān)電源、單相功率因數(shù)校正，以及用于其它領(lǐng)域的交直流電源。根據(jù)電力電子技術(shù)原理，升壓式（Boost）斬波器的輸出電壓高于輸入電源電壓，控制

2、開關(guān)與負載并聯(lián)連接，與負載并聯(lián)的濾波電容必須足夠大，以保證輸出電壓恒定，儲能電感也要很大，以保證向負載提供足夠的能量。若升壓式斬波器的開關(guān)導通時間，關(guān)斷時間，開關(guān)工作周期。定義占空比或?qū)ū?，定義升壓比。根據(jù)電力電子技術(shù)的原理，理論上電感儲能與釋放能量相等，有，升壓比的倒數(shù)。還有，。由此可見，當一定時，改變就可以調(diào)節(jié)。當時，調(diào)就是調(diào)，或調(diào)也是調(diào)，也就改變了，這就是升壓式斬波器的升壓工作原理。二、仿真電路原理圖及原理原理圖如圖1所示：假設(shè)L值、C值很大，V通時，E向L充電，充電電流恒為，同時C的電壓向負載供電，因C值很大，輸出電壓為恒值，記為。設(shè)V通的時間為，此階段L上積蓄的能量為。圖1V斷時，

3、E和L共同向C充電并向負載R供電。設(shè)V斷的時間為，則此期間電感L釋放能量為，穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量能量相等。化簡得，輸出電壓高于電源電壓，故稱為升壓斬波電路。也稱為boost chooper變換器。為升壓比，調(diào)節(jié)其即可改變。將升壓比的倒數(shù)記為，即，和導通占空比，有如下關(guān)系：，因此。升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因是：L儲能之后具有使電壓升高的作用與電容C可將輸出電壓保持住。三、所使用的Matlab工具箱與模塊庫本次設(shè)計利用Simulink仿真，所使用的Matlab工具箱與模塊庫主要有：直流電源Dc、場效應(yīng)管MOSFET、脈沖發(fā)生器（Pulse Generator）、

4、電流測量（current Measurement）、電感（series RLC Branch）、阻抗負載（Parallel RLC Branch）、二極管Diode、電壓測量（Voltage Measurement）、示波器scope以及powergui模塊等。四、模塊參數(shù)設(shè)定（1） 直流電壓源，MOSFET與Diode、電壓測量、電流測量等均采用默認設(shè)置。（2）電感設(shè)置為1e-4，阻抗負載設(shè)置為：R=5;C=1e-4。（3）脈沖發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置至關(guān)重要：“Pulse type”脈沖類型，設(shè)置為Time based（時間基準）；“Time（t）”時間，設(shè)置為Use simulation tim

5、e（用仿真時間）；“Amplitude”脈沖幅值，設(shè)置為1.1；“Period（secs）”周期（s），設(shè)置為0.2e-3，對應(yīng)著MOSFET的開關(guān)頻率為5kHz；“Pulse Width（% of Period）”脈沖寬度（周期的百分數(shù)），根據(jù)MOSFET的開關(guān)特性，設(shè)置為50；“Phase delay（secs）”相位延遲（s），設(shè)置為0.001e-3。五、模塊封裝與仿真框圖搭建利用Simulink軟件對升壓式直流斬波電路（Boost）進行仿真，如圖2所示：圖2（1） 仿真參數(shù)，算法（solver）ode23tb，相對誤差（relative tolerance）為1e-3，開始時間為0，結(jié)

6、束時間為0.003，如圖3所示：圖3（2） 電源參數(shù)，電壓為100v，如圖4所示：圖4（3） 電感參數(shù)，如圖5所示：圖5（4） 阻抗負載參數(shù)，如圖6所示：圖6（5） 二極管參數(shù)設(shè)置，如圖7所示：圖7（6） MOSFET參數(shù)設(shè)置，如圖8所示：圖8（7） 脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置，如圖9所示：圖9六、仿真結(jié)果觸發(fā)脈沖占空比為50%時的波形，如圖10所示：圖10設(shè)為門極正脈沖（脈沖發(fā)生器Pulse發(fā)出）、為升壓便留輸出電壓（分壓器發(fā)出）、為MOSFET導通的電感儲能電流（分流器A1發(fā)出）、為電感反電勢與串聯(lián)疊加流經(jīng)二極管向負載供電的電流（分流器A2發(fā)出）、i為流經(jīng)電感電流（分流器A發(fā)出），顯然，。仿真波形

7、如上圖9所示，自上而下依次為、i、。由圖可見，波形對應(yīng)脈沖發(fā)生器的脈沖寬度（周期的百分數(shù)），設(shè)置為50；升壓變流輸出電壓瞬時波形振蕩走高后逐步趨近并等于200v（直流）；i為流經(jīng)電感電流（分流器A發(fā)出）由兩個分量組成，從波形圖看到，。七、結(jié)論（1）直流斬波電路可將直流電壓變換成固定的或可調(diào)的直流電壓，使用直流斬波技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)調(diào)壓的功能，而且還可以達到改善網(wǎng)側(cè)諧波和提高功率因數(shù)的目的。直流斬波技術(shù)主要應(yīng)用于已具有直流電源需要調(diào)節(jié)直流電壓的場合。（2）直流變換電路主要以全控型電力電子器件作為開關(guān)器件，通過控制主電路的接通與斷開，將恒定的直流斬成斷續(xù)的方波，經(jīng)濾波后變?yōu)殡妷嚎烧{(diào)的直流輸出電壓。

8、利用Simulink對升壓斬波的仿真結(jié)果進行了詳細分析，與采用常規(guī)電路分析方法所得到的輸出電壓波形進行比較，進一步驗證了仿真結(jié)果的正確性。（3）采用Matlab/Simulink對直流斬波電路進行仿真分析，避免了常規(guī)分析方法中繁瑣的繪圖和計算過程，得到了一種較為直觀、快捷分析斬波電路的新方法。同時其建模方法也適用于其他斬波電路的方針，只需對電路結(jié)構(gòu)稍作改變即可實現(xiàn)，因此實用性較強。（4）應(yīng)用Matlab/Simulink進行仿真，在仿真過程中可以靈活改變仿真參數(shù)，并且能直觀的觀察到仿真結(jié)果隨參數(shù)的變化情況，方便學習與研究。八、參考文獻1王兆安，黃俊電力電子技術(shù)（第四版）北京：機械工業(yè)出版社，20002康華光，陳大欽電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）北京：高等教育出版社，19983 陳桂明，張明照.應(yīng)用MATLAB建