斩波电路Matlab仿真电力电子技术课设报告

河北科技大学课程设计计算说明书课程名称：电力电子技术课程设计设计题目：斩波电路的Matlab仿真研究专业班级：电气工程及其自动化XXX班学生姓名：XXX（XXXXXXXX）指导老师：电力电子课程设计指导小组XXXX年XX月XX日说明1．课程设计结束之前，每个学生都必须认真撰写《课程设计计算说明书》。

课程设计计算说明书要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。

2．说明书一般包括设计任务分析、设计方案的确定、具体设计过程的描述、结论等几方面，或按照课程设计指导书及指导教师的具体要求进行撰写。

3．课程设计图纸要求布局美观，图面整洁，图表清楚，尺寸标识准确，线型及标注符合国家或行业相关标准。

4．学生应独立完成各自设计计算说明书的写作，即使同组学生在设计过程中经过讨论得到的共同设计结果也应独立表述。

5．课程设计说明书按照封面、成绩评定表、目录、正文的次序装订成册。

6．课程设计应按设计期间的工作态度和课程设计任务的完成情况，设计说明书的水平、相关知识能力的掌握情况等项目分别评定成绩。

7．各项目内容及所占比例由课程设计指导教师自行确定，并以百分制形式填入“学生成绩评定表”。

总成绩采用五级分制。

8．本页采用“设计说明书”专用纸打印。

9．课程设计结束后将计算说明书交学院教学办公室保存。

学生成绩评定表目录一、设计的目的二、设计的任务三、仿真研究的内容与步骤降压斩波电路的仿真研究。

升压斩波电路的仿真研究。

升降压斩波电路的仿真研究。

（电路结构；工作原理；基本数量关系；搭建仿真模型；取不同控制角时的波形图；结论）四、总结五、参考文献一、课程设计的教学目的及要求本课程设计是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一。

本课程设计的任务是利用所学《电力电子技术》专业知识，以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成对所学电力电子器件、整流电路、斩波电路、交流调压电路以及逆变电路的建模与仿真。

其目的是培养学生综合运用所学知识，分析、解决工程实际问题的能力；巩固学生所学知识的同时，提高学生的专业素质，这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要的作用。

要求学生在规定时间内通过分析任务书、查阅收集资料，充分发挥主动性与创造性，在老师的指导下联系实际、掌握正确的方法，理清思路，独立完成课程设计，撰写设计说明书，其格式和字数应符合规定。

根据要求能够熟练搭建仿真模型，并能进行调试及对电路输出波形的分析；课程设计说明书要求整洁、完备、内容正确、概念清楚、文字通畅，符合规范。

二、设计的任务（1）降压斩波电路的仿真研究。

（2）升压斩波电路的仿真研究。

（3）升降压斩波电路的仿真研究。

三、仿真研究的内容与步骤1．降压斩波电路的仿真研究1.1电路原理图降压斩波电路的原理图及工作波形如图所示，该电路使用一个全控型器件V,图中为IGBT ，也可以使用其它器件，续流二极管VD 在IGBT 关断期间为电感储存的能量提供释放通道。

该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数 和观察仿真结果。

工作原理：t=0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压uo=E ，负c)电流断续时的波形E Mi载电流io 按指数曲线上升。

t=t 1时控制V 关断，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。

通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小。

到一个周期T 结束，再驱动IGBT 导通，重复上一周期的过程。

当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图b ）所示。

负载电压的平均值为：t on 为V 处于导通的时间；t off 为V 处于关断的时间；a 为导通占空比。

负载电流平均值为：1.2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，如图所示。

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。

组成直流降压斩波电路的元器件有直流电源、IGBT 、电阻、电容、二极管。

EE Tt E t t t U α==+=onoff on on o RE U I M o o -=3）将电路元器件模块按直流降压斩波的原理图连接起来组成仿真电路。

如图所示。

参数设置如下：a.IGBT参数设置Ron=0.001，Lon=0，Vf=1，Rs=1e5。

b.RLC元件参数设置R=1欧姆，电感L=0.1H 。

c.脉冲发生器参数设置振幅为1V ，周期=0.02s ，初相位为０。

d.直流电源电压参数设置电源电压幅值为100V，初相位为0度。

e.仿真参数设置开始仿真时间：0.0 ，停止仿真时间：1.0。

f．示波器波形依次是电源电压，负载两端电压，脉冲信号，流过负载电流。

1.3仿真波形结果与分析图1－1、图1－2、图1－3分别是α＝20%、α＝50%、α＝80%时仿真波形。

当占空比α＝20%时，电源电压100V，负载两端电压为20V。

图1－1α＝20%时电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形图1－2α＝50%时电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形当占空比α＝50%时，电源电压100V，负载两端电压为50V。

图1－3α＝80%时电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形当占空比α＝80%时，电源电压100V，负载两端电压为80V。

当给负载加一个40V反电动势时，将电感值改为0.001H，其它参数不变，电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形如图所示：2．升压斩波电路的仿真研究2.1电路原理图升压斩波电路的原理图及工作波形如图所示。

该电路中也是使用一个IGBT 器件。

i工作原理：假设L 和C 值很大。

V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定I1，电容C 向负载R 供电，输出电压Uo 恒定。

V 处于断态时，电源E 和电感L 同时向电容C 充电，并向负载提供能量。

负载电压的平均值为：2.2建立仿真模型IGBT 升压斩波电路模型主要由直流电源、IGBT 、电阻、电感、电容、二极管以及示波器等部分组成。

将电路元器件模块按直流升压斩波的原理图连接起来组成仿真电路。

如图所示。

E t T E t t t U offoff off on o =+=参数设置如下：a.IGBT参数设置Ron=0.001，Lon=0，Vf=1，Rs=1e5。

b.RLC元件参数设置R=100欧姆，电感L=0.01H ，电容C=0.0022F。

c.脉冲发生器参数设置振幅为1V ，周期=0.001s ，初相位为０。

d.直流电源电压参数设置电源电压幅值为100V，初相位为0度。

e.仿真参数设置开始仿真时间：0.0 ，停止仿真时间：2.0。

f．示波器波形依次是电源电压，负载两端电压，脉冲信号，流过负载电流。

2.3仿真波形结果与分析图2－1、图2－2、图2－3分别是α＝20%、α＝50%、α＝80%时仿真波形。

图2－1α＝20%时电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形当占空比α＝20%时，电源电压100V，负载两端电压为125V。

图2－2α＝50%时电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形当占空比α＝50%时，电源电压100V，负载两端电压为200V。

当占空比α＝80%时，电源电压100V ，负载两端电压为500V 。

3．升降压斩波电路的仿真研究3.1电路原理图升降压斩波电路的原理图及工作波形如图所示。

设电路中电感L 值很大，电容C 的值也很大。

使电感电流I L 和电容电压即负载电压Uo 基本为恒值。

i o t b)o ti 12t on t off I L I L 图2－3α＝80%时电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形工作原理：V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为i1。

同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电。

V 断时，L 的能量向负载释放，电流为i2。

负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。

输出电压为：负载电流为：3.2建立仿真模型组成直流降压斩波电路的元器件有直流电源、IGBT 、电阻、电容、电感、二极管。

参数设置如下：a.IGBT 参数设置E E t T t E t t U αα-=-==1on on off on o 11on off 21I I t t I αα-==Ron=0.001，Lon=0，Vf=1，Rs=1e5。

b.RLC元件参数设置R=10欧姆，电感L=1H ，电容C=0.047F。

c.脉冲发生器参数设置振幅为1V ，周期=0.01s ，初相位为０。

d.直流电源电压参数设置电源电压幅值为100V，初相位为0度。

e.仿真参数设置开始仿真时间：0.0 ，停止仿真时间：10.0。

f．示波器波形依次是脉冲信号，电源电压，电源电流，流过负载电流和负载两端电压，。

3.3仿真波形结果与分析图3－1、图3－2、图3－3分别是α＝20%、α＝50%、α＝80%时仿真波形。

图3－1α＝20%时电源电压，负载两端电压，脉冲信号和流过负载电流波形当占空比α＝20%时，电源电压100V，负载两端电压为23.95V。