直流降压斩波电路地仿真
实训六 降压斩波电路仿真实训
实训六降压斩波电路仿真实训
一、降压斩波电路原理图
降压斩波电路如图3－49所示。
图3－49 降压斩波电路原理图
二、建立仿真模型
1．建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。
2．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。
3．将电路元器件模块按降压斩波电路原理图连接起来组成仿真电路。如图3－50所示。
图3－50 降压斩波电路仿真模型
三、设置模型参数
双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。仿真参数的设置与前相同。
四、模型仿真
在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单Simulation下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。
在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形。得到如图3－51、图3－52、图3
－53所示波形。
图3－51占空比0.2时电压和电流波形
图3－52 占空比0.5时电压和电流波形
图3－51占空比0.8时电压和电流波形
仿真实验1 降压斩波电路
仿真实验1 直流降压斩波电路
1. 实验目的
完成如下降压斩波电路的计算，然后通过仿真实验检验设计结果，并在此基础上，研究降压斩波电路的工作特点。
设计题图1.1所示的Buck变换器。电源电压Vs=220V，额定负载电流11A，最小负载电流1.1A，开关频率20KHz。要求输出电压V o=110V；要求最小负载时电感电流不断流，且输出电压纹波小于1%。计算输出滤波电感L和电容C的最小取值。（与第3章习题（1）中计算题2相同）
图1.1
2. 实验步骤
1）打开文件“EXP1_buck.mdl”，自动进入simulink仿真界面，在编辑器窗口中显示如图1.2 所示的降压斩波电路的模型。
图1.2 降压斩波电路的模型
2）根据上述题目中给出的电路参数及计算得出的滤波电感L和电容C的值配置图1.2电路模型中各元件的参数：
电源：U=220V
脉冲发生器(pulse)：周期（period,s）＝50e-6 ；占空比（duty cycle,%）＝50
电感L: 电感量（inductance,H）= 1.25e-3
电容C: 电容量（capacitance,F）=1.25e-5
电阻R：电阻值（resistance,ohms）=10
记录此条件下的波形，在波形图上估算此时输出电压的纹波系数。
更改电阻参数，使负载电流为1.1A，记录此时的波形，并说明电感电流的特点。在实验基础上，说明电感L和电容C取值的正确性。
3）观察占空比变化对输出电压的影响。
将电阻值恢复为10。更改脉冲发生器中的周期参数，在占空比为20％，40％，60％，80％时，观察波形，估计输出电压的值，并计算在不同占空比下的输出\输入电压比，说明占空比与变压比的关系。
电力电子技术实验报告--直流斩波电路的仿真
实验报告（理工类）
通过本实验，加深对直流斩波电路工作原理的理解，并学习采用仿真软件来研究电力电子技术及相关控制方法。
二、实验原理
V L/R
¥GVD u 。
图2.1直流降压电路原理图
直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其原理电路如图2.1所示。
U 。=
&E=『E=aE （2-1） 4>n+^off /
式（2-1）中，T 为V 开关周期，%为导通时间，为占空比。
在本实验中，采用保持开关周期T 不变，调节开关导通时间&I 的脉冲宽度调制方式来实验对输出电压的控制。
仿真的模型线路如下图所示。
开课学院及实验室:
实验时间：年月日 一、实验目的
图2.2降压斩波电路仿真模型
在模型中采用了IGBT,IGBT的驱动信号由脉冲发生器产生，设定脉冲发生器的脉冲周期和脉冲宽度可以调节脉冲占空比。模型中连接多个示波器，用于观察线路中各部分电压和电流波形，并通过傅立叶分析来检测输出电压的直流分量和谐波。
三、实验设备、仪器及材料
PC机一台、MATLAB软件
四、实验步骤（按照实际操作过程）
1.打开MATLAB,点击上方的SimUlink图标,进入SimUIinkLibraryBroWSer模式O
2.新建model文件，从SimulinkLibraryBrowser选择元器件，分别从sinks和SimPowerSystems 中选择，powergui单元直接搜索选取
3.根据电路电路模型正确连线
五、实验过程记录（数据、图表、计算等）
六、实验结果分析及问题讨论
直流斩波电路建模仿真
项目一 降压式直流斩波电路建模仿真实训
一、 降压式直流斩波电路（buck ）
（1）原理图
用IGBT 作为电路的控制开关，用上一个二极管起续流作用，在加上L-C 低通滤波电路组成Buck 电路 。如图1-1。
+
-
U0E
图1-1
（2）建立仿真模型
根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。
图1-2
仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图1-3。
图1-3
脉冲参数，振幅1V，周期0.002，初始占空比为10% 如图1-4
图1-4
电源参数，电压100v 如图1-5所示。
图1-5 IGBT参数，如图1-6所示。
图1-6
电感参数设为0.1H，如图1-7所示
图1-7
电感参数设为0.1H，如图1-8所示
图1-8
（3）仿真参数设置
设置触发脉冲的占空比分别为30%、50%、60%、90%。与其产生的相应波形分别如图1-9、图1-10、图1-11、图1-12。在波形图中第一列波形为流过二级管的电流波形，第二列波形为流过IBGT的电流波形，第三列波形为IGBT的电压
波形，第四列波形为负载电流波形，第五列波形为负载的电压波形。
图1-9
图1-10
图1-11
图1-12
（4）小结
当输入电压E不变时，输出电压随占空比D的线性变化而线性变化，而与电路其他参数无关。输出电压U0=DE，即占空比越大，输出电压越大，最大等于E。
项目二升压式直流斩波电路建模仿真实训
二、 升压式直流斩波电路（boost ）
（1）原理图
直流斩波电路的MATLAB仿真实验
直流斩波电路的MATLAB仿真实验降压式直流斩波电路
一、实验内容
降压斩波原理：
式中
为V处于通态的时间；
为V处于断态的时间；T为开关周期；
为导通占空比，简称占空比火导通比。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：（1）保持开关周期T不变，调节开关导通时间
不变，称为PWM。
（2）保持开关导通时间
不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。
（3）
和T都可调，使占空比改变，称为混合型。
图1 降压斩波电路原理图
2
二、实验原理
(1)t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io 按指数曲线上升
(2)t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L 值较大
三、实验过程
1、仿真电路图
图2 降压斩波的MATLAB电路的模型2、仿真模型使用模板的参数设置IGBT参数的设置如图
图3
Diode参数的设置如图
图4
脉冲信号发生器Pulse Generator的设置如图
图3
示波器的设置如图
直流电源
为200V,电感L为2mH，电容
为10μs，电阻
为5Ω
四、仿真结果
图3
=0.2时的仿真结果
图4
=0.4时的仿真结果
图5
=0.6时的仿真结果
仿真结果分析
由公式
可得：
当
时，
=44
=0.4时，
=88
。
=0.6时，
=132
。
直流降压斩波电路仿真原理
直流降压斩波电路仿真原理
直流降压斩波电路，是一种用电容和二极管构成的电路，被广泛应用于电子设备的电源供给和其他领域。在该电路中，通过将直流电源与电容器串联，形成一个电压共享点，利用二极管的单向导电性质，使得电容器能够在一定时间内对直流电源进行充电，然后，在电容器充电到一定程度后，通过二极管的导通作用，将电容器内的电子释放到负载电路中，实现一个脉冲电流输出。这样，就实现了对直流电源电压的降低，同时也消除了信号中的高频干扰。斩波电路的概念是指将输入的信号转换为另一种形式的信号，并通过转换完成对电路信号的调制。
直流降压斩波电路的仿真原理，是利用数学模型来模拟电路的操作，以验证电路的设计和性能，并帮助设计者在电路实际制造之前进行各种模拟和测试。仿真可以通过软件进行，这些软件通常提供电路的建模和仿真功能，包括参数设置、调试和性能评估等。
直流降压斩波电路的仿真通常需要考虑的因素包括：
1. 电容和二极管的参数：电容的容量和漏电电阻以及二极管的导通电压和承受电流等参数。
2. 输入电压：直流电源的电压值和波形。
3. 负载电路的参数：负载电阻、电感、电容等参数。
4. 斩波电路的拓扑结构：斩波电路不同的连接方式会影响电路的性能，需要进行详细的仿真和分析。
具体的仿真步骤如下：
1. 选择合适的仿真软件和建立仿真模型。
2. 设定电路元器件参数，输入电压和负载电路参数等。
3. 运行仿真程序，观察电路输出的波形，用数据分析工具对电路进行评估和分析。
4. 如有需要，通过更改参数或修改电路拓扑结构等方式，进行更加准确的仿真和设计。
直流斩波电路的建模与仿真
基于MATLAB 的升压－降压式变换器的仿真
一、摘要
直流斩波电路就是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，也称DC/VC 变换。使用直流斩波技术，不仅可以实现调压功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因素的目的。直流斩波技术主要使用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
直流斩波包括降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路。而利用升压——降压变换器，既可以实现升压，也可以实现降压。
二、设计目的
通过对升压-降压（Boost-Buck ）式变换器电路理论的分析，建立基于Simulink 的升压-降压式变换器的仿真模型，运用绝缘栅双极晶体管（IGBT ）对升压－降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析和研究。通过仿真分析也验证所建模型的正确性。
三、设计原理
升压-降压式变换器电路
图如右图所示。
设电路中电感L 值很大，电容
C 值也很大，使电感电流L i 和电容
电压0u 基本为恒值。
设计原理是：当可控开关V 出于通态时，电源经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，方向如图1-1中所示。同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。此后，使V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为2i ，方向如图1-1中所示。可见，负载电压极性为上负下正，和电源电压极性相反，因此该电路也称作反极性斩波电路。
稳定时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零
则 ： 00=⎰dt u T
L
当V 处于通态期间时，E u L =；而当V 处于端态期间时，=L u 0u -。
于是，=on Et off t U 0，所以输出电压为:
斩波电路的仿真
电力电子技术仿真实验报告实验名称：直流斩波电路
班级：电气1103班
学号：201109356
姓名：张希杰
斩波电路的仿真
由于我们做实验的时候只做了斩波电路中的一种，升压斩波电路，在这里我仿真了升压斩波电路。其参数和拓扑结构不变。
⑴电路图及工作原理：
首先假设电路中电感L的值很大，电容C值也很大。当IGBT处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电。因C值很大，基本保持输出电压u0为恒值，记为U0 。设IGBT处于通态的时间为ton，此阶段电感L 上积蓄的能量为EI1ton。当IGBT处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设IGBT处于断态的时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为（U0 -E）I1toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L上积蓄的能量与释放的能量相等 EI1ton=（U0 -E）I1toff 化简为 U0=T*E/toff 输出电压高于电源电压
这里我们最不懂的关于IGBT的仿真，通过查资料的IGBT的仿真参数如下设置；在模型结构图中，当鼠标双击模型时，则弹出晶闸管参数对话框，如下图所示
由图可知，IGBT的参数设置与普通晶闸管的参数设置几乎完全相同，另有2个参数类似GTO参数设置。
“Current 10% fall time Tf(s)”：电流下降时间Tf。
“Current tail time Tt(s)”：电流拖尾时间Tt。
对于绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模型的电路仿真时，同样宜采用Ode23tb与Oder15s
2021年电力电子MATLAB仿真实验报告直流斩波单相交流调压实验
电力电子MATLAB仿真试验汇报
专业: 电气工程及其自动化
班级: 电气110X班
姓名: XXXXXXXX
学号: 0XXXX
兰州交通大学自动化与电气工程学院
年 6月 2日
一直流斩波试验
（1）直流降压斩波
1 直流降压斩波试验电路原理图:
元件参数:
E=220V
Em=100V
2 直流降压斩波波形以下图所表示:
图2 占空比: 60%
（2）直流升压斩波
1 直流升压斩波试验电路原理图:
元件参数:
E=200V
2 直流升压斩波波形以下图所表示:
图2 占空比: 80%
二单相交流调压试验
1单相交流调压电阻负载电路原理图:
图1
2 单相交流调压电阻负载波形以下:
图2 触发角为120度3单相交流调压阻感负载电路原理图:
图3
4 单相交流调压阻感负载波形以下:
图4 触发角为120度
multisim仿真教程降压升压斩波变换电路
储存在电感中的能量被转移到输出端，在此
期间内，输入端不向电路提供能量。在稳态
分析时，假定输出电容器很大，以形成一个
恒定输出电压，即:
（11.6.2）
图11.6.1降压一升压变换器电路模型
直流降压一升压变换器电路在连续导电模
式时的电感电压和电流波形如图11.6.2所示。
图中，电感中的电流连续流通。由于电感电压
11.6 直流降压―升压斩波变换电路
11.6.1直流降压―升压斩波变换电路工作原理
直流降压一升压变换电路的输出电压可以高于 或者低于输入电压，具有一个相对于输入电压公共 端为负极性的输出电压。
直流降压一升压变换电路是由直流降压与直流
升压变换电路串接而成的。在稳态时，输出一输入
电压的变换比是两个串级变换电路变换比的乘积。
点击示波器，可以看见降压－升压斩波变换电路 的输出电压变化曲线如图11.6.4所示。改变占空 系数D可以改变输出电压。
图11.6.3 直流降压－升压斩波变换电路
（a） D=0.6
(b) D＝0.2
图11.6.4 直流降压－升压斩波变换电路的输出电压曲线
在一周内的积分等于零，于是有:
（11.6.3）
（11.6.4）
式（11.6.4）表明输出电压UO可以高于或低于 输入电压UD，这取决于占空比D的数值。
降压直流斩波电路设计
降压直流斩波电路设计
一、背景介绍
高血压是目前全球性的公共卫生问题，长期高血压会增加心脑血管疾
病的风险，因此对高血压患者进行有效的降压治疗非常重要。目前常
见的降压药物有利尿剂、β受体阻滞剂、钙通道阻滞剂等，但这些药物也会带来一定的副作用。因此，设计一种可靠、安全、无副作用的降
压方法对于人类健康具有重要意义。
二、直流斩波电路原理
直流斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路。其基本原理是通
过切换开关将直流电源分时段地斩断，使得输出信号呈现出交变特性。在实际应用中，直流斩波电路可以通过调节开关频率和占空比来控制
输出信号的幅值和频率。
三、降压直流斩波电路设计
1. 电源部分：由于直流斩波电路需要稳定的直流供电，因此需要设计
一个稳定可靠的电源模块。常见的供电方式包括单相整流桥式电路、
双向开关稳压电源等。在设计时需要考虑到电源的输出电压和电流，
以及对于直流斩波电路的影响。
2. 斩波部分：直流斩波电路的核心是斩波部分，其主要由开关管、滤
波器和负载组成。在设计时需要考虑到开关管的导通损耗和关断损耗，
以及滤波器的参数选择和负载的匹配问题。常见的开关管包括MOSFET、IGBT等。
3. 控制部分：为了实现对输出信号幅值和频率的精确控制，需要设计
一个可靠的控制模块。常见的控制方式包括PWM控制和SPWM控制等。在设计时需要考虑到控制信号的精度和稳定性。
四、降压直流斩波电路应用
降压直流斩波电路可以广泛应用于医疗、工业自动化、能源等领域。
在医疗领域中，可以通过调节输出信号幅值和频率来实现对高血压患
者血压的精确调节；在工业自动化领域中，可以用于驱动各种类型的
matlab降压斩波电路的设计与仿真
一、概述
随着现代社会的发展，电力系统在各个领域的应用越来越广泛。而在
电力系统中，降压斩波电路是一种常见且重要的电路，它能够对电压
进行稳定和调节，保证电力系统的正常运行。而在降压斩波电路的设
计和仿真中，MATLAB作为一种功能强大的工具，能够为工程师提供
便捷高效的解决方案。本文将探讨MATLAB在降压斩波电路设计与仿真中的应用和技术。
二、降压斩波电路的基本原理
1. 降压斩波电路的作用
降压斩波电路是一种电子电路，其主要作用是将输入的高电压信号通
过特定的电路结构进行降压处理，以获得所需的稳定输出电压。在实
际应用中，降压斩波电路通常用于电源适配器、直流电源、电动汽车
等领域。
2. 降压斩波电路的工作原理
降压斩波电路通常由开关管、变压器、滤波电容、电感器等元件组成。通过不断打开和关闭开关管，可以控制电流的流动，从而实现对输入
电压的降压处理。滤波电容和电感器可以起到滤波和稳压的作用，保
证输出电压的稳定性和纯净性。
三、MATLAB在降压斩波电路设计中的应用
1. MATLAB在降压斩波电路原理仿真中的应用
MATLAB提供了丰富的电路仿真工具，可以帮助工程师在计算机上对降压斩波电路进行原理验证和参数优化。通过建立电路模型、设置仿真参数，可以得到电路的电压、电流、功率等各种特性参数。工程师可以通过MATLAB仿真工具，快速准确地分析降压斩波电路的工作原理，为实际设计提供参考。
2. MATLAB在降压斩波电路参数设计中的应用
在降压斩波电路的设计过程中，合适的参数选择是至关重要的。MATLAB提供了优秀的优化算法和参数设计工具，可以帮助工程师快速找到最佳的电路参数组合。通过MATLAB的仿真工具，工程师可以在短时间内得到各种不同参数组合下的电路性能，并可以通过分析结果选择最佳设计方案。
降压式直流斩波电路设计
降压式直流斩波电路设计
第三章降压式直流斩波电路设计
3.1 降压式设计原理
降压式直流斩波电路是一种用来连接电源和负载，能够有效降低电源输出电压，同时保持电源工作电压及负载工作电压在允许范围内的电路。
由于降压式直流斩波电路有双极半桥，可以有效减少电源输出电压，并且保证电源工作电压和负载工作电压的稳定性。
一般来说，降压式直流斩波电路的运行原理如下：
当电源输出电压大于负载工作电压时，双极半桥由负极起动，电源输出电压会被半桥放电，电流不断流入负载，从而使电源输出电压降低；
当电源输出电压低于负载工作电压时，双极半桥由正极起动，电源输出电压被半桥吸收，电流向负载输出，从而使电源输出电压增加。
3.2 降压式斩波电路设计
降压式直流斩波电路的设计主要包括以下几个方面：
（1）选择合适的电路板尺寸：首先，根据电路的尺寸要求，为降压式直流斩波电路板选择合适的尺寸。
（2）安装合适的电路板模块：其次，根据不同设计要求，需要安装合适的模块，比如双极半桥和稳压模块等。
（3）选择合适的参数：最后，为了确保电路的正确运行，还需要根据电路应用场景选择合适的参数，比如电源电压、斩波电压、负
载最大输出电流等。
3.3 降压式斩波电路实验
为了检测降压式直流斩波电路的设计是否符合设计要求，我们进行了实验检验。实验内容如下：
（1）电源输出电压：我们采用WZT-30-2L-24电源，在实验室测试，电源输出电压为24V±1V。
（2）负载工作电压：我们在实验室测试，负载工作电压稳定在5V±0.1V。
（3）负载最大输出电流：我们在实验室测试，负载最大输出电流为4A。
直流斩波电路设计与仿真
直流斩波电路设计与仿真
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电力电子技术课程设计报告
姓名：
学号：
班级：
指导老师：
专业：
设计时间：
1
目录
1．降压斩波电路…………………………………………………..6一．直流斩波电路工作原理及输出输入关系……………12二．Dc／Dc变换器的设计…………………………………………18三．测试结果…………………………………………………………19四．直流斩波电路的建模与
仿真......................................29五．课设体会与总结....................................................30六．参考文献 (31)
2
摘要
介绍了一种新颖的具有升降压功能的Dc／Dc变换器的设计与实现，具体地分析了该Dc／Dc变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该Dc／Dc变换器控制系统的原理和实现，最后给出了测试结果
关键词：Dc／Dc变换器，降压斩波，升压斩波，储能电感，直流开关电源，pwm；直流脉宽调速
一．降压斩波电路1.1降压斩波原理：
u0?I0?tonet?one??eton?toffT
u0?emR式中ton为V处于通态的时间；toff为V处于断态的时间；T为开关周期；?为导通占空比，简称占空比火导通比。
直流降压斩波电路原理
直流降压斩波电路原理
一、什么是直流降压斩波电路？
直流降压斩波电路是一种电路设计，用于将输入的直流电压降低到需要的电压值，并去除电压中的波动。该电路由降压电路和斩波电路组成。
二、直流降压电路原理
直流降压电路旨在将输入的直流电压降低到较低的电压值。常见的直流降压电路有线性降压电路和开关式降压电路。
1. 线性降压电路
线性降压电路通常使用稳压二极管和电阻网络来实现。稳压二极管通过调整其正向工作点来实现电压的稳定输出。然而，线性降压电路的效率较低，且只适用于较小的降压比。
2. 开关式降压电路
开关式降压电路是一种更高效的降压电路设计。它通过开关器件（如晶体管或MOSFET）将输入电压分段连接到输出。通过控制开关器件的开关频率和占空比，开关式降压电路可以实现更大的降压比。
三、斩波电路原理
斩波电路（也称为滤波电路）用于去除降压电路输出中的波动，使输出电压更加稳定。常见的斩波电路有电容滤波和电感滤波。
1. 电容滤波
电容滤波通过将电容器连接到降压电路输出端来实现。电容器可以储存电能，并在电压波动时释放电能来稳定输出电压。较大的电容值能够获得更好的滤波效果。
2. 电感滤波
电感滤波利用电感元件将电流平滑地传递到负载端，从而抑制电压的波动。电感元件具有高阻抗，可以滤除高频信号。较大的电感值可以实现更好的滤波效果。
四、直流降压斩波电路的设计
直流降压斩波电路的设计需要考虑以下几个方面：
1. 负载要求
根据负载的要求确定所需的输出电压和电流，进而确定降压比和滤波元件的参数。
2. 稳定性要求
确定所需的输出电压稳定性，并选择合适的稳压二极管或开关器件来实现。
实验三 直流降压斩波电路仿真
实验三直流降压斩波电路仿真
一实验的电路图如下：
二参数设置
1 直流电压电源电压为100V
2 电阻，电容的参数设置：Ω
10
001
.03R
mh
F
L
C
100
,
=
⨯
=
,
=-1
3 脉冲发生模块的参数设置：在本实验中脉冲的振幅设置为1V，周期设置为0.05S（即频率为20hz），脉冲的宽度为80%，50%和30%。
3 打开仿真/参数窗，选择ode23tb算法，将误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为.
三波形的记录
下图中，第一行为电源电压和电感L端电压，第二行为流过负载电流与二极管两端的电压，第三行为触发信号，第四行为负载电压。
1 实验中脉冲宽度为80%,则占空比D=0.8，此时的波形如下：
占空比D=0.5，此时的波形如下：
2 当D=0.3时，此时的波形如下：
四.实验结果分析：
通过本实验的波形图像可以得出，刚开通的一段时间内流过IGBT 的电流为零，由于电感未储存能量，电流刚开始为零，然后逐渐上升。当IGBT 关闭时，流过其电流为零，其两端电压为电源电压。此时负载依靠电感上的电能继续有电流通过此时电流降低。降低快慢与负载的参数和电感大小有关。当IGBT 继续导通时，给电感充电，此时电流上升。直到充电与放点达到一个平衡之后就是使整个电流的平均值保持稳定。 其中负载电压的平均值E E t t t U off
on on d α=+=
由上图可以看出，当D=80%时，理论上负载的电压应为80V，从上图中可以看出负载电压波形稳定后，在80V上下波动，由此可以得出负载电压的平均值约为80V。同理，当D=50%和D=30%时，也与相应的理论值接近。
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用MATLAB进行直流降压斩波电路仿真
专业：自动化
班级： 09自动化
姓名：
学号：0937036
指导老师：傅思瑶
实验日期： 2012-07-28
用MATLAB进行直流降压斩波电路仿真
1 实验目的
设计一个直流降压斩波电路，并用MATLAB仿真软件进行检验。
2 实验要求
（1）将24V直流电压降压输出并且平均电压可调，范围为0-24V。
（2）利用Simulink对降压斩波电路和升降压斩波的仿真结果进行详细分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。
3 实验原理
（1）降压斩波电路原理
降压斩波电路的原理图以及工作波形如图 1.1所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT。为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流
二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带
蓄电池负载等。
图1.1 降压斩波电路原理图
如图1.2中V的栅极电压u GE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o按指数上升。
当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压u o近似为零负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常是串联的电感L值较大。
至一个周期T结束，在驱动V导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳
态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图 1.2所示。负载电压平均值
为
E
E
T E
U on off
on
on t t t t o
式1.1
式中，t on 为V 处于通态的时间；t off 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；为导通占空比。
由式1.1可知，输出到负载的电压平均值U o 最大为E ，减小占空比
，U o
随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称
buck 变换器。
负载电流平均值为R E U I m
o
o
图1.2 降压斩波电路的工作波形
（2）设计降压斩波电路1 ）IGBT 驱动电路的设计
IGBT 的驱动是矩形波，所以我选择了由比较器
LM358产生矩形波。
图2.1 LM358的引脚图
LM358简介：LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算
放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、
直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
图2.2 比较器产生方波电路图
其中2、3口是输入口4、6接直流电源电压1为输出口。
（3）电路各元件的参数设定及元件型号选择
1）各元件的参数设定
1. IGBT的参数设定
图3.1 IGBT的简化等效电路以及电气图形符号
图3.2 降压斩波电路电路图
图3.3 降压斩波总电路图
由图3.2所示此次设计的电源电压为220V，当二极管VD导通时V的C和E两端承受的电压为电源电压，因此U CE=220V。
图3.4 IGBT 的转移特性和输出特性
U GE(th)随温度的升高略有下降，温度每升高
1°C ，其值下降5mV 左右。
在+25°C 时，U GE(th)的值一般为2-6V 。
参考电力电子技术课本可得：
R E m e e R E R E e e I m T t )
1
1(
)11(/
/min
1式 3.1
R
E m e
e R
E R
E e
e
I m T t )
1
1(
)
11
(
/
/max
1式 3.2
式中，/T ；E E m
m /；T T
t t 11/
。
若取R 为10
，则：
A
R
I 22/220max
2. 续流二极管VD 的参数设定
VD 所承受的最大反向电压是当
IGBT 导通是的电源电压100V 。所承受
的
最大电流是当IGBT 关断瞬间电感L 作用在VD 上的电流，此电流为A I 22max 。
3. 电感的参数设定
由于电感L 要尽量大一些否则会出现负载电流断续的情况，所以选择L 的值为
1mH 。
2）元件型号选择
考虑其安全裕度则IGBT 的额定电压可以为2-3倍峰值电压，所以额定电压可为440V -660V .额定电流33A -44A ，二极管VD 与其类似，VD 的最大反向电压为220V 。
选择IGBT 的型号为IRG4PC40U 其额定电压为600V ，额定电流为40A 。
选择续流二极管的型号为
HFA25TB60，其而定电压为
600V ，额定电流为
25A 。
4系统仿真及结论
1）仿真电路及其仿真结果
1.仿真电路图
图4.1 降压斩波的MATLAB电路的模型2 ）MATLAB的.仿真结果如下：
图4.2 =0.2时的仿真结果