直流斩波电路建模仿真

目录

一、降压式直流斩波电路（Buck） (1)

1 原理图 (1)

2 建立仿真模型 (1)

3 仿真波形 (5)

4 小结 (6)

二、升压式直流斩波电路（Boost） (7)

1 原理图 (7)

2建立仿真模型 (7)

3 仿真波形 (8)

4 小结 (9)

一、 降压式直流斩波电路（Buck ）

1 原理图

在控制开关IGBT 导通t on 期间，二极管VD 反偏，电源E 通过电感L 向负载R 供电，此间i L 增加，电感L 的储能也增加，导致在电感两端有一个正向电压Ul=E-u 0，左正右负，这个电压引起电感电流i L 的线性增加。

在控制开关IGBT 关断t off 期间，电感产生感应电势，左负右正，使续流二极管VD 导通，电流i L 经二极管VD 续流，u L =-u 0，电感L 向负载R 供电，电感的储能逐步消耗在R 上，电流i L 线性下降，如此周而复始周期变化。如图1-1。

+

-U0E

图1 -1降压式直流斩波电路的电路原理图

2 建立仿真模型

根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图，如图2。

图1-2降压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。

图1-3 仿真时间参数

电源参数，电压100v，如图1-4。

图1-4 交流电源参数晶闸管参数，如图1-5。

图1-5 晶闸管参数电感参数，如图1-6。

图1-6 电感参数电阻参数，如图1-7。

图1-7 电阻参数二极管参数设置，如图1-8。

图1-8 二极管参数电容参数设置，如图1-9。

图1-9 电容参数

3 仿真波形

设置触发脉冲占空比α分别为20%、40%、60%、80%。与其产生的相应波形分别如图1-10图1-11图1-12图1-13。在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。

图1-10 α=20%降压式直流斩波电路仿真结果

图1-11 α=40%降压式直流斩波电路仿真结果

图-12 α=60%降压式直流斩波电路仿真结果

图1-13 α=80%降压式直流斩波电路仿真结果

4 小结

1、在降压式直流斩波电路（Buck）中，电感和电容值设置要稍微大一点。

2、注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式：U0=αE。

二、 升压式直流斩波电路（Boost ）

1 原理图

当控制开关VT 导通时，电源E 向串联在回路中的L 充电储能，电感电压uL 左正右负；而负载电压u 0上正下负，此时在R 与L 之间的续流二极管VD 被反偏，VD 截至。由于电感L 的恒流作用，此充电电流基本为恒定值I 1，另外，VD 截至时C 向负载R 放电，由于正常工作时，C 已经被放电，且C 容量很大，所以负载电压基本保持为一定值，记为U 0，假定VT 的导通时间前我t on ,则此阶段电感L 上的储能可以表示为EI 1t on 。

在控制开关VT 关断时，储能电感两端电势极性变成左负右正，续流二极管转为正偏，储能电感与电源叠加共同向电容充电，向负载提供能量。如果VT 的关断时间为t off ，则此段时间内电感释放的能量可以表示为（U 0-E ）I 1t off 。如图2-1。

R

L

+-

C

U0i0+

-UL i1

VD

E

VT

图2-1升压式直流斩波电路的电路原理图

2建立仿真模型

利用Simulink 软件对升压式直流斩波电路（Boost ）进行仿真，如图2-2

图2-2 升压式直流斩波电路的MATLAB 仿真模型

仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间10，如图1-3。

电源参数，电压100v，如图1-4。

晶闸管参数，如图1-5。

电感参数，如图1-6。

电阻参数，如图1-7。

二极管参数设置，如图1-8。

电容参数设置，如图1-9。

3 仿真波形

设置触发脉冲占空比α分别为20%、50%、70%、80%。与其产生的相应波形分别如图2-3图2-4图2-5图2-6。在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。

图2-3 α=20%升压式直流斩波电路仿真结果

图2-4 α=50%升压式直流斩波电路仿真结果

图2-5 α=70%升压式直流斩波电路仿真结果

图2-6 α=80%升压式直流斩波电路仿真结果

4 小结

1、在升压式直流斩波电路（Boost）中，电感和电容值设置要稍微大一点。

2、注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式：U0=（1/β）E。