電氣工程計算機仿真直流直流變壓器

1、電氣工程計算機仿真直流直流變壓器第1頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五5.2 直流-直流變流器 直流-直流變流器也稱直流斬波器(DC Chopper) 或 DC-DC 變流器。 直流-直流變流器用于調(diào)整直流電的電壓，它有多種類型，降壓( Buck)變換器、升壓 (Boost) 變換器、Buck/Boost變換器、Cuk升降壓變換器和橋式 (H 型)直流變換器等，這里主要介紹降壓( Buck)變換器、升壓 (Boost) 變換器的仿真。第2頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五（1） 當開關(guān)器件V的觸發(fā)脈沖由低電平變高電平時，V導通，二極管D截止，電流經(jīng)電感

2、L向負載供電，電感電流增加，電感儲能。EVDLRuoio5.2.1 直流降壓變流器設(shè)計Buck電路工作狀態(tài)分析Buck主電路第3頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五（2）當開關(guān)器件V的觸發(fā)脈沖由高電平變低電平時，V關(guān)斷，二極管D導通，電流通過負載R和二極管D形成回路，電感 L 釋放能量。 EVDLRuoioBuck電路工作狀態(tài)分析Buck主電路第4頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五負載側(cè)輸出電壓的平均值為 式中T為 V 開關(guān)周期，ton 為 V 導通時間，為占空比。V導通，D截止V關(guān)斷，D導通觸發(fā)脈沖負載電流輸出電壓（D的反向電壓）第5頁，共37頁，202

3、2年，5月20日，6點0分，星期五直流降壓變換器仿真模型電源電壓E=200V，電阻負載R=5，電感L=0.01H 。SimPowerSystemsElectrical SourcesSimPowerSystemsPower ElectronicsSimPowerSystemsElementsSimPowerSystemsExtra LibraryControl BlocksSimPowerSystemsExtra Library MeasurementsSimPowerSystemsMeasurementsSimulinkSinksSimulinkSignal Routing系統(tǒng)自動添加該模塊

4、第6頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五直流電壓源幅值200V測量選項：不選第7頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五IGBT導通電阻0.01歐導通電感1e-6H正向壓降0.8V起始電流0緩沖電阻0緩沖電容0.01e-6不顯示測量端口電流下降時間1e-6s電流拖尾時間0.3e-6s第8頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五二極管導通電阻0.01歐導通電感0H正向壓降0.8V不使用緩沖電路不顯示測量端口起始電流0A第9頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五電感電感選L電感值0.01H測量選項：None不設(shè)置起始電流Series R

5、LC Branch第10頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五電阻電阻選R電阻值5歐測量選項：None第11頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五脈沖發(fā)生器脈沖類型選Time based使用仿真時間幅值1周期0.002秒，開關(guān)頻率為500Hz脈沖寬度50%相位延時0秒各矢量參數(shù)為一維第12頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五傅里葉分析模塊基波頻率500Hz諧波次數(shù)，0為直流傅里葉分析模塊可測量電壓或電流的直流分量或諧波含量第13頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五IGBT驅(qū)動信號直流降壓變換器仿真結(jié)果第14頁，共37頁，202

6、2年，5月20日，6點0分，星期五輸出電壓瞬時值和平均值第15頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五二極管電流第16頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五IGBT電流 第17頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五EVDLRuoio帶輸出濾波電容的降壓變換器C濾波電容可平滑輸出電壓，減小輸出電壓諧波含量，當C足夠大時，輸出電壓uR近似認為不變， uR = UR 。已知：直流降壓變換器電源電壓E=200V，輸出電壓UR=140V，電阻負載R=5，設(shè)計合適的電感L和電容C，并進行仿真。uR第18頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五帶輸

7、出濾波電容的降壓變換器參數(shù)設(shè)計電感L的選擇：T為開關(guān)周期，IOM為最小負載電流，取14A，得L=0.003H，電感最小電流為28-14=14A，電感電流最大值為28+14=42A 。電容C的選擇：UO為輸出電壓脈動量，取1V，得C=0.007F。占空比D：D=UR/E=140/200=0.7負載平均電流IO ，UR/R=140/5=28A。第19頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五例5-2 設(shè)直流降壓變換器電源電壓E=200V，輸出電壓UR=140V，電阻負載R=5，電感L=0.003H ，電容C=0.007F。得到IGBT、二極管的電流波形，得到電感電流、輸出電壓波形。 帶

8、輸出濾波電容的降壓變換器仿真實例E=200VVDL=0.003HR=5歐ioC=0.007FUR=140V第20頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五仿真設(shè)計步驟：1）根據(jù)直流降壓變換器原理電路建立變換器的仿真模型，如圖所示。帶輸出濾波電容的降壓變換器仿真第21頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五 2）設(shè)置模型參數(shù)。直流電源200V，電感L=0.003H，電容C= 0.007F ，負載電阻取5，脈沖發(fā)生器脈沖周期為Ts=2ms，脈沖占空比：取脈沖寬度為70%。帶輸出濾波電容的降壓變換器仿真3）設(shè)置仿真參數(shù)，取仿真時間為0.01s，仿真算法ode15s。4）得到

9、仿真波形。第22頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五負載電壓波形第23頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五電感電流第24頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五最小電感電流為14A電感電流局部放大圖最大電感電流為42A第25頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五輸出電壓脈動量UO 近似為1V，與計算相一致。負載電壓局部放大圖第26頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五L=0.1mH，C=100F時的Buck電路減小T，T=5010-6s時，fs=20kHz保證電感電流連續(xù)的最小負載電流為140/5=28A，當IO156F時，輸出電壓波動才會小于輸出電壓的10%。電容C=200F時，輸出電壓波動約為V。第33頁，共37頁，2022年，5月20日，6點0分，星期五IGBT兩端電壓波形第34頁，共37