升、降压直流斩波电路及matlab仿真
指导书1直流降压斩波
实验一电力电子器件仿真过程：首先点击桌面的MATLAB图标，进入MA TLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项。
进入我们所需的仿真环境，如图1.1所示。
点击File/New/Model新建一个仿真平台。
这时我们可以在上一步Simulink环境中拉我们所需的元件到Model平台中，具体做法是点击左边的器件分类，这里我们一般只用到Simulink跟SimPowerSystems两个，分别在他们的下拉选项中找到我们所需的器件，用鼠标左键点击所需的元件不放，然后直接拉到Model平台中。
图1.1实验一的具体过程：第一步：我们首先按照之前的方法打开仿真环境新建一个仿真平台，现在我们先仿真新器件GTO的工作原理，按照下表，根据表中的路径找到我们所需的器件跟连接器。
元件名称提取路径触发脉冲Simulink/Sources/Pulse Generator电源Sim Power Systems/Electrical Sources/ DC Voltage Source示波器Simulink/Sinks/Scope接地端子Sim Power Systems/Elements/Ground信号分解器Simulink/Signal Routing/Demux电压表Sim Power Systems/Measurements/ Voltage Measurement电流表Sim Power Systems/Measurements/Current Measurement负载RLC Sim Power Systems/Elements/ Series RLC BranchGTO器件Sim Power Systems/Power Electronics/Gto 提取出来的器件模型如图1.2所示：图1.2第二步，元件的复制跟粘贴。
有时候相同的模块在仿真中需要多次用到，这时按照我们常规的方法可以进行复制跟粘贴，可以用一个虚线框复制整个仿真模型。
《MATLAB工程应用》升降压(Buck-Boost)变换器仿真
《MATLAB工程应用》升降压（Buck-Boost）变换器仿真一、选题背景说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求，简述本设计的指导思想。
升降压变换器通过调节直流侧电源的占空比来进行升压与降压，当占空比为1/3，输出电压为10v时，为降压，当占空比为2/3，输出电压为40v时，为升压。
通过二极管的单向导电性正向向负载充电，逆向二极管续流，大电感使得电流连续且脉动小，以及mosfet开关管的控制二、原理分析(设计理念)开关管T导通时，二极管阴极接电压源正极，承受反向电压而截止，输入电压Us直接加在电感L上,极性为上正下负，电流流过电感使之储能增加。
开关管工截止时，电感电流云有减小的趋势，电感线圈产生自感电势反向,为下正上负，二极管口受正向压降而导通，电感通过二极管对电容C 充电，C储能，以备下导通时对负载放电维持输出U0不变。
Buck- Boost 变换器的电压增益随占空比的变化可以降压也可以升压，这是它的主要优点,但是开关管和二极管关断时承受的最大电压为Us+U。
，但是开关管和二极管关断时承受的最大电压为Us+U。
，这显然对器件的要求比Buck 变换器和 Boost 变换器更苛刻。
同时 Buck -Boost 变换器的输入电流和输出电流都是脉动的，为了平波需要加入滤波器 , 结果使电路稍显复杂。
三、过程论述设计总图，器件的使用情况和布局连线脉冲发生器设置（占空比为1/3时，降压）电容c的参数设定Mosfet与diode的参数均为参省值电感l的参数设定电阻r的参数设定四、结果分析对研究过程中所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析，得出结论和推论。
从上到下依次为触发脉冲Ug，电感电压UL，电感电流iL,开关管电流iT，二极管电流iD，输出电压U0。
通过对二极管导通时对负载进行充电，关断时，二极管进行续流左右，而实现对直流电压的升压或降压（直流电压占空比的更改进行选择），并通过电感电容进行减小电流的脉动以及滤波。
升降压斩波电路的MATLAB 仿真
由电路图得，IGBT的反向截止电压为电源电压与输出电压之和， 与波形相符。通过IGBT的电流由于电感的限制也是逐渐增大的 2．升压情况：设占空比为0.55，输出电压理论值为Uo=0.55/ （1-0.55）*50=61V。波形及数据分析与降压斩波情况计算方法 类似。
五、讨论探索 在电路的运行过程中，纹波可以近似理解为：IGBT导通，二极管截 止时左边电路部分为动态电路的完全响应过程，右边部分为零输入 响应；IGBT截止，二极管导通时左边电路部分断开，右边部分仍为 零输入响应。
升降压斩波电路的MATLAB 仿真及分析
一 电路原理
• 设电路中电感L很大，电容C也很大，使得电感电流������������和电容电压即负载电 压������������基本为恒值。该电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电 源E经V向电感L供电使其储存能量，此时电流为������1，同时C维持输出电压恒 定并向负载R供电。之后使得V关断，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。 • 稳态时，一个周期T内电感L两端电压UL对时间积分为零，即
由上图，当IGBT导通时，电感电压Ul等于电源电压E；当IGBT关断 时，电感电压Ul等于输出电压Uo。由u=L*di/dt得△i=u*t/L,所以 电流增量△i与时间t正比，逐渐增大；经过计算，在导通时间内， 电感电流增量为△i=U/L*t1=50/(1.1e-2)*(1e-4)*0.42=0.19A， 与波形相符；在关断时间内，电感电流增量为△i=-[U/L*(t2t1)]=-[50/(1.1e-2)*(1e-4)*(1-0.42)]= -0.19A，不计误差时与波 形中△i=0.3-0.12=0.18A相符。
直流升压变换器的MATLAB仿真
直流升压变换器的MATLAB仿真学号天津城建大学控制系统仿真大作业直流升压变换器的MATLAB仿真学生姓名班级成绩控制与机械工程学院2014年6 月20 日目录一、绪论 0二、仿真电路原理图及原理 0三、所使用的Matlab工具箱与模块库 (2)四、模块参数设定 (2)五、模块封装与仿真框图搭建 (2)六、仿真结果 (7)七、结论 (7)八、参考文献 (8)一、绪论在电力电子技术中，将直流电的一种电压值通过电力电子变换装置变换为另一种固定或可调电压值的变换，成为直流-直流变换。
直流变换的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其它领域的交直流电源。
根据电力电子技术原理，升压式（Boost ）斩波器的输出电压0u 高于输入电源电压s u ，控制开关与负载并联连接，与负载并联的滤波电容必须足够大，以保证输出电压恒定，储能电感也要很大，以保证向负载提供足够的能量。
若升压式斩波器的开关导通时间on t ，关断时间off t ，开关工作周期off on t t T +=。
定义占空比或导通比/T t D on =，定义升压比S o /U U =α。
根据电力电子技术的原理，理论上电感储能与释放能量相等，有s s offo u 1u t T β==U ，升压比的倒数Tt 1off==αβ。
还有，1D =+β。
由此可见，当s u 一定时，改变β就可以调节0u 。
当const T =时，调β就是调off t ，或调on t 也是调β，也就改变了0u ，这就是升压式斩波器的升压工作原理。
二、仿真电路原理图及原理原理图如图1所示：假设L 值、C 值很大，V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为1 I ，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压0u 为恒值，记为0u 。
设V 通的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on 1t EI 。
图1V 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
基于MATLAB的升压-降压式变换器的仿真
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。
直流斩波技术主要应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。
关键词 MATLAB 升压－降压式变换器 斩波电路 仿真二、设计目的和意义通过对升压-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与研究。
通过仿真分析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图1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中所示。
可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，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 对时间的积分为零图1 升压-降压式变换器电路则 ： 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: E E t t U off on βα==其中β=1-α，若改变导通比α，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<0.5时为降压，当0.5<α<1时为升压，如此可以实现升压-降压的变换，该电路称作升降压斩波电路即升降压变换器。
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）原理图升压式直流斩波电路与降压式直流斩波电路最大的不同，控制开关IGBT 与负载R 呈并联形式连接。
如图2-1。
-U0E图2-1（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2-2。
图2-2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2-3。
(整理)电力电子直流斩波电路建模仿真
（一）降压式直流斩波电路工作原理该电路使用全控型器件V,若为晶闸管，须设置使晶闸管关断的辅助电路,为在V关断时给负载中的电感电流提供通道,设置了续流二极管VD, 斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载,两种情况下负载中均会出现反电动势,如图中E M所示,若负载中无反电动势时,只需另其为0,以下的分析及表达式均可适用。
（1）t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压U0=E，负载电流i0按指数曲线上升。
（2）t=t1时控制V关断，二极管VD续流,负载电压U0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。
图2-1 降压斩波电路原理图图2-2 电流连续时工作波形图2-3 电流断续时的工作波形电流连续时负载侧输出电压平均值和电流平均值分别为：上式中t on 为开通时间，t off 为关断时间，T 为开关周期，α为导通占空比。
U 0最大为E ，减小占空比，U 0将减小，因此称为降压斩波电路。
（二）升压式直流斩波电路工作原理图2-4升压式直流斩波电路原理图该电路也是使用一个全控型器件，以下来分析电路的工作原理：首先假设电路中的电感L 值很大，电容C 值也很大，V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流I1恒定，电容C 向负载R 供电，输出电压U 0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。
其工作的原理波形图如下所示 设V 通态的时间为t on ，此阶段L 上积蓄的能量为t on Ei 1 设V 断态的时间为t off ，则此期间电感L 释放能量为（u 0-E)i 1t off ，稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等，即：（式3）化简得：其中所以输出电压为：（式5） （式4）（式1）（式2）升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L 储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C 可将输出电压保持住。
斩波电路的MATLAB仿真研究
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：————————————学生姓名：————————————指导老师：电力电子课程设计指导小组2014年6月20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、设计的目的及要求二、设计任务三、仿真研究的内容1、降压斩波电路2、升压斩波电路3、升降压斩波电路四、斩波电路的建模与仿真1、直流降压斩波电路2、直流升压斩波电路3、直流升降压斩波电路五、总结六、参考文献一、设计的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。
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。
升、降压直流斩波电路及matlab仿真
目录绪论 (3)一．降压斩波电路 (6)二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12)三．D c／D C变换器的设计 (18)四．测试结果 (19)五．直流斩波电路的建模与仿真 (29)六．课设体会与总结 (30)七．参考文献 (31)绪论1. 电力电子技术的内容电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
电有直流(DC)和交流(AC)两大类。
前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。
实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。
变换器共有四种类型：交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。
直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。
这是与整流相反的变换，也称为逆变。
当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。
交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。
其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。
直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。
2. 电力电子技术的发展在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。
与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。
1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。
升压斩波电路matlab仿真
课程设计任务书一、设计题目DC/DC Boost变换器的主电路和控制电路设计二、主要内容设计一个DC/DC Boost变换器的主电路和控制电路，利用MATLAB/PSIM 仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。
基本参数为：输入电压为3-6V ，输出电压为15V ，纹波电压为输出电压的0.2% ，负载电阻为10Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为40KHz。
三、具体要求1.根据DC/DC Boost变换器的工作原理设计电感和电容参数；2.建立DC/DC Boost变换器仿真模型；3.研究MOSFET门极触发脉冲V g、电感电压V L、电感电流i L、输出电压V O、MOSFET 电流i Q1、二极管电流i D1的波形，并对结果进行分析；4.将电感值分别减小为临界电感的一半和二分之一，仿真分析电感电流断续时的Boost 变换器工作情况；5.设计控制电路，保证输入电压或负载变化± 20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。
根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定；6．撰写设计报告。
四、进度安排1．每个同学选定题目，独立查阅文献资料；2．熟悉仿真软件；3．主电路参数设计；4．建立主电路仿真模型和完成开环状态下仿真验证；5．控制电路参数设计；6．建立控制电路仿真模型和完成闭环状态下仿真验证；7．编写不少于3000字的项目总结报告及提供仿真模型（电子版）；8．总结与答辩；五、完成后应上交的材料1. 设计报告；2. 仿真模型（电子版）。
六、总评成绩指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日摘要直流斩波电路是一种将电压恒定的直流电变换为电压可调的直流电的电力电子变流装置，亦称直流斩波器或DC/DC变换器。
用斩波器实现直流变换的基本思想是通过对电力电子开关器件的快速通、断控制把恒定的直流电压或电流斩切成一系列的脉冲电压或电流，在一定滤波的条件下，在负载上可以获得平均值可小于或大于电源的电压或电流。
升降压直流电路MATLAB仿真 13,15号(行业知识)
JIU JIANG UNIVERSITY电力电子技术课程设计题目升降压直流电路的MATLAB仿真院系电子工程学院专业自动化姓名邱慧勇年级 A133113(15) 指导教师张波2016年 5 月摘要20世纪80年代以来，信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件，典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。
利用全控型器件可以组成变流器。
直流-直流变换器就是其中一种，它广泛应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。
直流—直流变流电路（DC-DC Converter）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，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。
直接直流变流电路也称斩波电路（DC Chopper），它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。
本文着重介绍升降压斩波电路（Buck-Boost chopper）的原理和基于matlab 的simulink的升降压斩波电路的仿真以及用一种芯片的方法实现升降压斩波。
关键词：直流—直流变流电路；升降压斩波；simulink；仿真目录引言 (5)1 课程设计的任务................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1 论文格式基本要求.................................................................... 错误!未定义书签。
1.2 论文页眉页脚的编排................................................................ 错误!未定义书签。
1.3 论文正文格式............................................................................ 错误!未定义书签。
升降压斩波电路matlab仿真
T=1/f
L=1/2*(1-α)^2*R*T
解得 1/3< <2/3，
0.83mF<C<1.67mF,
27.8*e-6<L<111.11*e-6 为保证电感电流和电容电压基本为定值，应是电感电容较大，故，
C=1.67mF，
L=111.11*e-6H。 3、matlab 仿真
电路图如图所示
参数设定为，E=20V，触发电压为 3V，频率为 20kHz，电感为 1/8000H，电容为 1/500F，
电阻为 10 欧。
仿真结果如下，上图为电阻电流，下图为电阻两端电压。
=1/3;
=1/2
有仿真结果可知，输出电压先增大，逐渐趋于稳定。
升降压斩波电路 matlab 仿真
1、电路原理
当可控开关 V 处于通态时，电源 E 经 V 向电感 L 供电使其储存能量，此时电流为
i1。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 中储
存的能量向负载 L 释放，电流为 i2。负载电压极性为上正下负，与电源电压极性相反。
稳态时，一个周期 T 内电感 L 两端电压 UL 对时间积分为零，即
T
0
U
dt
L
Hale Waihona Puke 0当 V 处于通态期间，UL=E；而当 V 处于断态期间，UL=-Uo。于是
Eton U to off
所以，输出电压为
Uo
ton toff
E ton T ton
E
1
直流斩波电路的MATLAB建模与仿真
直流斩波电路的MATLAB建模与仿真摘要: 直流斩波电路包括降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
本实验设计的是Buck降压斩波电路，采用全控型器件IGBT。
根据Buck降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，并通过Matlab仿真分析。
关键词:降压斩波、主电路、控制电路、驱动及保护电路。
Abstract: Dc chopping circuit including step-down chopper circuit, boost chopper circuit, buck chopper circuit, Cuk chopping circuit, Sepic chopper circuit and Zeta chopper circuit.Buck step-down chopper circuit is designed in this study, using IGBT type control device. According to Buck step-down chopper circuit design task requirement design of main circuit, control circuit, drive and protection circuit, and through Matlab simulation analysis.Key words:step-down chopper, main circuit, control circuit, drive and protection circuit.引言：直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，是电力电子领域的一大热点。
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
直流斩波电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源，以及用于其他领域的直流电源。
MATLAB对降压斩波器的仿真实验123123
MATLAB对降压斩波器的仿真实验苏洪（09电力牵引一班03）（华东交通大学电气与电子工程学院，南昌）摘要：利用matlab的simulink工具建立模拟电路对buck斩波电路进行仿真，并对输出结果进行分析，与理论的波形相仿。
关键词：matlab；simulink；buck；直流-直流变流电路直流-直流变流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，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。
直接直流变流电路也称斩波电路，他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，一般是指直接将直流电变成为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。
间接直流变流电路是在直流变交流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。
习惯上DC-DC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一种情况。
1 降压斩波电路原理降压斩波电路原理图该电路使用一个全控型器件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，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中EM。
降压斩波电路的工作波形如下a）电流连续时的工作波形b）电流断续时的工作波形在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u0=E，负载电流i0=按指数曲线上升。
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u0近似为零，负载电ttOOOb)TEiGtontoffio i1i2I10I20t1uoOOO tttTE EiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMEV+-MRLVDa)ioEMuoiGtOOOEOtttE Mi GttTi Gt ont offi o i1i2I10I20t1u oa)b)OO TE Ei Gt ont offi o t xi1i2I20t1t2u o流呈指数曲线下降。
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目录绪论 (3)一．降压斩波电路 (6)二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12)三．D c／D C变换器的设计 (18)四．测试结果 (19)五．直流斩波电路的建模与仿真 (29)六．课设体会与总结 (30)七．参考文献 (31)绪论1. 电力电子技术的内容电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
电有直流(DC)和交流(AC)两大类。
前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。
实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。
变换器共有四种类型：交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。
直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。
这是与整流相反的变换，也称为逆变。
当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。
交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。
其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。
直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。
2. 电力电子技术的发展在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。
与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。
1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。
70年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/ GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。
控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。
现在已有专为各种控制功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。
微处理器和微型计算机的引入，特别是它们的位数成倍增加，运算速度不断提高，功能不断完善，使控制技术发生了根本的变化，使控制不仅依赖硬件电路，而且可利用软件编程，既方便又灵活。
各种新颖、复杂的控制策略和方案得到实现，并具有自诊断功能，并具有智能化的功能。
将新的控制理论和方法应用在变换器中。
综上所述可以看出，微电子技术、电力电子器件和控制理论则是现代电力电子技术的发展动力。
3.电力电子技术的重要作用(1) 优化电能使用。
通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。
例如，在节电方面，针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查，潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%，所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施，一般节能效果可达10%-40%，我国已许多装置列入节能的推广应用项目。
(2) 改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。
据发达国家预测，今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用，即工业和民用的各种机电设备中，有95%与电力电子产业有关，特别是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。
(3) 电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。
实现最佳工作效率，将使机电设备的体积减小几倍、几十倍，响应速度达到高速化，并能适应任何基准信号，实现无噪音且具有全新的功能和用途。
(4) 电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。
有人甚至提出，电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域，电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。
4. 电力电子技术课程的学习要求(1) 熟悉和掌握常用电力电子器件的工作机理、特性和参数，能正确选择和使用它们。
(2) 熟悉和掌握各种基本变换器的工作原理，特别是各种基本电路中的电磁过程，掌握其分析方法、工作波形分析和变换器电路的初步设计计算。
(3) 了解各种开关元件的控制电路、缓冲电路和保护电路。
(4) 了解各种变换器的特点、性能指标和使用场合。
(5) 掌握基本实验方法与训练基本实验技能。
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：RE U I E E T t t t E t U Mon off on on -===+=000α 式中on t 为V 处于通态的时间；off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α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on t 不变，称为PWM 。
2） 保持开关导通时间on t 不变，改变开关周期T ，称为频率调制或调频型。
3） on t 和T 都可调，使占空比改变，称为混合型。
1.2 工作原理1）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 按指数曲线上升i E M2）t =t 1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使串接的电感L 值较大● 基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析● 从能量传递关系出发进行的推导● 由于L 为无穷大，故负载电流维持为I o 不变● 电源只在V 处于通态时提供能量，为E 0I on t● 在整个周期T 中，负载消耗的能量为（R 0I T+M E 0I T ）一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等RE U I E E T t t t E t U Mon off on on -===+=000α 输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器该电路使用一个全控器件V ，途中为IGBT ，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需设置晶闸管关断的辅助电路。
为在V 关断是给负载的电杆电流提供通道，设置了续流二极管VD 。
斩波电路的典型用途之一个拖动直流电动机，也可以带蓄电池负载，两种情况句会出现反电动势。
在具有升降压功能的非隔离式DC ／DC 变换器中，Buck-Boost 变换器和Cuk 变换器是负极性输出，Sepic 变换器和Zeta 变换器是正极性输出，但这两个变换器结构复杂，都需要两个储能电感，这必然导致变换器的损耗增加、效率变低，且体积和质量大 ，引。
本文针对实际研究项目中提出的要求，摒弃采用上述各种变换器，设计了一种新颖的具有升降压功能和正极性输出的D C ／D C 变换器，并采用该DC ／DC 变换器研制出达到技术指标要求的直流开关电源，获得了良好的应用价值。
直流系统调速是由功率晶闸管、移相控制电路、转速电流双闭环调速电路、积分电路、电流反馈电路、以及缺相和过流保护电路，通常指人为地或自动地改变直流电动机的转速，以满足工作机械的要求。
机械特性上通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化。
PWM控制技术是一中广泛应用于控制领域的技术，其原理是利用冲量相等而形状相通的窄脉冲加在具有惯性的环节时候，效果基本相通。
在电力拖动系统中，调节电枢电压的直流调速是应用最广泛的一种调速方法，除了利用晶闸管整流器获得可调直流电压外，还可利用其它电力电子元件的可控性能，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成极性可变，大小可调的直流电压，用以实现直流电动机电枢两端电压的平滑调节，构成直流脉宽调速系统，随着电力电子器件的迅速发展，采用门极可关断晶体管GTO、全控电力晶体管GTR、P-MOSFET、绝缘栅晶体管IGBT）等一些大功率全控型器件组成的晶体管脉冲调宽型开关放大器（Pulse Width Modulated）,已逐步发展成熟，用途越来越广。
调速通常通过给定环节，中间放大环节，校正环节，反馈环节和保护环节等来实现。
电动机的转速不能自动校正与给定转速的偏差的调速系统称为开环控制系统。
这种调速系统的电动机的转速要受到负载波动及电源电压波动等外界扰动的影响。
电动机的转速能自动的校正与给定转速的偏差，不受负载及电网电压波动等外界扰动的影响，使电动机的转速始终与给定转速保持一致的调速系统称为闭环控制系统。
这是由于闭环控制系统具有反馈环节。
IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。
由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET 的这些主要缺点。
虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。
较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。
一个晶闸管直流调速系统是由转速的给定、检测、反馈、平波电抗器、可控整流器、放大器、直流电动机等环节组成。
这些环节都是根据用户要求首先被选择而确定下来的，从而构成了系统的固有部分。
仅有这些固有部分所组成的系统是难以满足生产机械的全面要求的，特别是对系统动态性能的要求，有时甚至是不稳定的，为了设计一个静态，动态都适用的调速系统，尤其是达到动态性能的要求，还必须对系统进行校正。
也就是在上述固有部分所组成的调速系统中另外加一个校正环节，使系统的动态性能也能达到指标的要求。
本文中的双闭环可逆ＰＷＭ调速系统，采用集成控制器SG3524产生占空比可调的PWM波，它的内部包括误差放大器,限流保护环节,比较器,振荡器,触发器,输出逻辑控制电路和输出三极管等环节，是一个典型的性能优良的开关电源控制器,输出级是由ＩＧＢＴ构成的功率控制器，进而驱动它励直流电动机，达到速度控制的目的。