升压-降压式变换器的仿真

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目录

摘要............................................................................................ - 1 -设计目的..................................................................................... - 1 -设计原理.................................................................................... - 2 -

一、降压斩波电路 .............................................................. - 2 -

二、升压斩波电路 .............................................................. - 3 -

三、升降压斩波电路........................................................... - 4 -设计过程.................................................................................... - 5 -

一、仿真原理图 .................................................................. - 5 -

二、仿真设计的详细过程.................................................... - 6 -结果........................................................................................... - 6 -总结........................................................................................... - 9 -心得体会................................................................................... - 10 -参考文献................................................................................... - 11 -

摘要

直流斩波电路的种类很多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路。

直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器。

本文先分析了降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路的工作原理，又用Matlab对升压-降压变换器进行了仿真建模，最后对仿真结果进行了分析总结。应用Matlab的可视化仿真工具Simulink 建立了电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行了较详细的仿真分析。

设计目的

本次设计的预期目的如下：

1、理解直流斩波电路中的降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的工作原理，熟悉其原理图及工作时的波形图，掌握着两种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点，并在理解的基础上会对直流斩波电路进行分析计算，加深对直流斩波电路的掌握及应用。

2、熟练运用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行仿真分析，认真做好每个步骤。以提高设计建模的能力及加强对

Matlab/Simulink软件的熟练程度。

3、认真分析总结仿真结果，将仿真波形与常规分析方法得到的结果进行比较，对结果进行比较分析，体会Matlab软件在电力电子技术学习和研究中的使用价值。

设计原理

一、降压斩波电路

降压斩波（BUCK）电路的拓扑结构图如1-1 所示。图中实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示器件关断时的续流回路。

1、t=to时s闭合，电源ui向负载供电，负载电压uo=ui。

2、t=t1时s断开，二极管D续流，负载电流下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。

3、t=t2时刻，s再次闭合，重复上述过程。

由电感器件的伏秒平衡原理，可以得出在电流连续和断续两种情况下，BUCK 斩波电路的输出电压。

电感电流连续时，有

化简可得：

电感电流断续时，有

化简可得：

由此可以看出，电感电流断续情况下的输出电压更高。

二、升压斩波电路

升压斩波（BOOST）电路的拓扑结构如图2-1 所示。在图2-1 中，实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示开关器件关断时的回路

1、假设L和C值很大。

2、s闭合时，电源ui向电感L充电，电容C向负载R供电

3、s断开时，电源ui和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量

由电感器件的伏秒平衡原理，可以得出在电流连续和断续两种情况下，BUCK 斩波电路的输出电压。

电感电流连续时，有

化简可得：

电感电流断续时，有：

化简可得：

由此可以看出，电感电流断续情况下的输出电压更高

三、升降压斩波电路

升降压斩波电路的拓扑结构如图3-1 所示。实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示开关器件关断时的回路

1、s闭合时，电源ui向L供电使其贮能，C维持输出电压恒定并向负载R供电。

2、s断开时，L的能量向负载释放，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。

由伏秒平衡原理可得电感电流连续和断续的输出电压，且其极性与输入相反。

电感电流连续时，有

化简可得

电感电流断续时，有

化简可得