直流斩波电路设计与仿真
基于Simulink的直流斩波电路的建模与仿真
基于Simulink 的直流斩波电路的建模与仿真摘要：直流—直流变流电路的功能是将直流电变为另一种固定电压或者可调电压的直流电，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 ），它的功能之将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。
间接直流变流电路是在直接直流变流电路增加了交流环节。
根据电力电子技术的原理，加到负载上的时间即开关导通时间on t 与输出脉冲电压周期T 之比叫做占空比D 。
下面主要介绍降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，buck 斩波电路。
关键词：Matlab/Simulink 直流斩波电路 建模与仿真1直流斩波电路的工作原理 1.1降压斩波电路若斩波器的开关导通时间on t ，关断时间off t ，则开关工作周期T=on t +off t 。
定义占空比为D=on t /T(D<1) ,则输入电压Uo=D*Us 。
这就是降压式斩波电路的调压原理。
1.2升压斩波电路若斩波器的开关导通时间on t ，关断时间off t ，则开关工作周期T=on t +off t 。
定义占空比为D=on t /T ，定义升压比为S U U 0=α。
根据电力电子技术原理，理论上电感储能与释放能量相等，有S S offO U U t T U β1==,还有，D+β=1。
由此可见，当Us 一定时，改变β就可以调节Uo 。
1.3升降压斩波电路若斩波器的开关导通时间on t ，关断时间off t ，则开关工作周期T=on t +off t 。
定义占空比为D=on t /T ，根据电力电子技术原理，则升降压斩波电路有输出电压SSonon Soffon O UDDUt T t Ut t U -=-==1。
由此可见，当Us 一定时，改变D 就可以调节Uo 。
1.4 Cuk 斩波电路其降压变换与升压变换的原理与Buck-Boost 斩波器相同。
2.直流斩波电路的建模与仿真2.1降压斩波电路（1）仿真模型及参数设置电源电压Us=220v ，Em=50v ；电阻设为500Ω，电感为10H ；触发脉冲的幅值为5，周期为0.02，脉冲宽度设为40。
直流斩波电路建模仿真实训报告新颖完整
直流斩波电路建模仿真实训报告新颖完整直流斩波电路是一种常用的电路拓扑，可用于将直流电转换为可调节的脉冲电压输出。
其在电力电子领域有着广泛的应用，例如交流电压变换、电流控制等。
本文将对直流斩波电路进行建模仿真，并详细介绍其原理和性能特点。
一、直流斩波电路的原理直流斩波电路主要由稳压电源、开关器件（如功率MOS管）、电流传感器、电感、电容、负载等组成。
稳压电源提供稳定的直流电压作为输入，开关器件通过控制开关时间和频率来调节输出波形。
电流传感器用于感应电流变化并反馈给控制电路，使控制电路能够根据需要来调整开关器件的导通时间，以达到输出波形的调节目的。
电感和电容则用来平滑输出波形。
直流斩波电路的工作原理是通过开关器件的周期性导通和截止来实现对直流电压的切割，进而产生脉冲电压输出。
当开关器件导通时，输入电压被加到负载上，电流开始增加；而当开关器件截止时，负载上的电流被切断，负载上的电压下降，电流开始减小。
通过改变开关器件的导通和截止时间，可以改变输出脉冲的宽度和频率。
二、直流斩波电路的性能特点1.可调节输出：直流斩波电路能够灵活地调节输出脉冲的宽度和频率，从而实现对输出脉冲电压的精确控制。
2.高效能转换：直流斩波电路能够将输入直流电转换为高频脉冲电压输出，具有高效的能量转换特性，可以提高系统的能量利用率。
3.电压稳定性好：直流斩波电路通过电感和电容来平滑输出波形，从而提高输出电压的稳定性，在脉动和噪声方面有较好的表现。
4.小型化设计：直流斩波电路由于结构简单，元件少，可以实现小型化设计，满足电子设备对体积的要求。
三、直流斩波电路的建模仿真首先，在LTspice中绘制直流斩波电路的原理图，包括稳压电源、开关器件、电流传感器、电感、电容、负载等。
然后，设置元件的参数，例如输入电压、负载电阻、开关器件的导通时间和截止时间等。
接下来，设置仿真的条件，例如仿真时间、步长等。
进行仿真分析时，可以观察直流斩波电路的输出波形，例如输出脉冲的宽度、频率、占空比等。
直流降压斩波电路仿真报告
直流降压斩波电路仿真报告
一、实验目的和要求
1.熟悉降压斩波电路的工作原理；
2.学会分析和解决实验中出现的问题；
3.熟悉降压斩波电路的组成与其工作特点。
二、实验模型和参数设置
1.
总模型图：
2.参数设置
IGBT：Ron=1e-3,Lon=10e-4,Vf=1,Rs=1e5, Cs=inf.
电源：E=100v.
脉冲发生器：Amplitude=5, period=0.001, Duty cycle=50or80. 负载：R=1Ω
电感：L=10mH,C=10pF
情况一：Duty cycle=50；
情况二：Duty cycle=80；
三、波形记录和实验结果分析
（1）Duty cycle=50时的波形图：
（2）Duty cycle=80时的波形图：
通过图像可以看出来，刚开通时流过功率开关的电流为零，由于电感的阻碍，电流逐渐上升，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。
但是电流降低，降低程度与负载和电感特性决定。
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。
另外，对比占空比为50和占空比为80时的波形图，我们发现输出电压虽然不像理
论上正好为50v,80v，但是大体与理论保持一致，因为IGBT上其实是有电压降的。
protues直流变换器cuk电路设计与仿真
protues直流变换器cuk电路设计与仿真直流斩波电路(DC Chopper)功能是将直流电变为另一固定电压或调电压的直流电，也称为直接直流一直流变换器(DC/DC Converter)。
直流斩波电路的种类较多，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斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础，因此本文对这两种电路作了着重介绍并利用Matlab/Simulink进行了仿真。
利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。
利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
DC Chopper (DC Chopper) function is to change DC to another fixed voltage or adjustable voltage DC, also known as direct DC - DC Converter (DC/DC Converter).The kinds of DC chopper are more, including six basic choppers: Buck Chopper, Boost Chopper, Boost-Buck Chopper, Cuk Chopper, Sepic Chopper and Zeta Chopper, among them the former two are the most basic circuits. On the one hand, the applications of the two circuits are the most widely, on the other hand, understanding the two circuits is the foundationof understanding the other circuits, so this thesis introduces emphatically the two circuits and simulates by Matlab/simulink. On the basis, the rest several circuits are introduced.Using different basic Chopper combination can form composite Chopper, such as Current Reversible Chopper, Bridge Type Reversible Chopper, etc. Using the same structural basic Chopper combination can form multiphase multiple Chopper. The above two kinds of circuits are also introduced and simulated.。
直流降压斩波电路仿真报告
直流降压斩波电路仿真报告
本文主要介绍直流降压斩波电路的仿真报告。
由于直流降压斩波可以提供稳定的输出电压，所以它在电力系统中十分重要。
直流降压斩波电路成绩在电力系统中得到了普遍的引用，在涉及电压的应用场合也广泛应用。
本文的目的是研究直流降压斩波电路的输出特性曲线，以及在不同参数设置下的得到的结果。
为了达到这一目的，我们采用了模拟仿真的方法，建立的仿真模型，通过有限元仿真软件进行仿真，并采取相关的保护措施，最终得到仿真结果。
进行仿真实验前，我们根据直流降压斩波电路的工作原理，建立了相应的仿真模型，该仿真模型有助于更准确地了解电路的工作原理，也有助于设计直流降压斩波电路的各种设计参数，满足不同的应用要求。
仿真结果表明，当负载变化时，斩波电路具有良好的动态响应。
与功率型线性稳压器相比，斩波型稳压电路更能充分发挥节能优势，从而满足不同应用的要求。
同时，仿真结果也表明，当前节电能力比线性稳压电路还要高，输出响应因果也更加可靠，可以在负载状态有所变化时，有效抑制输出电压的抖动，保证了输出信号的稳定性和可靠性。
本文通过仿真实验研究表明，直流降压斩波电路具有良好的输出特性和可靠性，能够满足各种应用需求。
同时，意义重大，仿真实验结果可为直流降压斩波电路的更好运用和开发提供重要的参考。
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。
直流斩波电路设计
一、设计项目与要求1、输入直流电压U i=60V,R=8Ω；2、输出电压范围为0-100V，试选用合适斩波电路；3、计算占空比α=23%和α=59%时，负载两端输出电压和电流；4、画出α=23%和α=59%时斩波电路的电压电流波形分析图；5、IGBT的工作特性分析。
二、电路原理图设计2.1主电路的设计斩波电路:将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。
也称为直流-直流变换器(DC/DCConverter)。
一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流-交流-直流。
升降压斩波斩波电路结构Boost型升降压斩波变换器的特点是输出电压可以低于电源电压，也可以高于电源电压，是将降压斩波和升压斩波电路结合的一种直接变换电路。
主要由功率开关、二极管、储能电感、输出滤波电容等组成。
本次课题是在输入直流电压为60V时，想要输出电压的范围为0-100V，故而要选择的斩波电路应为升降压斩波斩波电路。
图1升降压斩波电路原理图2.2触发电路设计斩波器触发电路由三部分组成，图2为斩波器触发电路的原理图。
第一部分为由幅值比较电路U1和积分电路U2组成一个频率和幅值均可调的锯齿波发生器。
电位器RP1用来调节锯齿波的上下位置，电位器RP2用来调节锯齿波的频率，频率从100到700Hz可调。
由于晶闸管的开关速度及LC振荡频率所限，所以在斩波实验中我们一般选用200Hz这一范围。
第二部分是比较器部分。
比较器U3输入的一路是锯齿波信号，另一路是给定的电平信号，输出为前沿固定后沿可调的方波信号。
改变输入的电平信号的值，则相应改变了输出方波的占空比。
第三部分是比较器产生的方波送到4098双单稳电路U4，单稳电路则在方波的前沿和后沿分别产生两个脉冲，如图4所示，其后沿脉冲随方波的宽度变化而移动，前沿脉冲相位则保持不变，输出的脉冲经三极管放大通过脉冲变压器输出。
将上述两脉冲分别送至主晶闸管及辅助晶闸管，其中方波前沿触发脉冲G1、K1接主晶闸管VT1，而后沿触发脉冲G2、K2接辅助晶闸管VT2。
Sepic电路课程设计---Sepic电路建模、仿真
课程设计任务书1．题目Sepic电路建模、仿真2．任务建立Sepic电路的方程，编写算法程序，进行仿真，对仿真结果进行分析，合理选取电路中的各元件参数。
3．要求课程设计说明书采用A4纸打印，装订成本；内容包括建立方程、编写程序、仿真结果分析、生成曲线、电路参数分析、选定。
V1=20－40VV2=26VI0=0 ~ 1AF=50kH Z目录1 Sepic电路分析 (1)1.1 Sepic电路简介 (1)1.2 原理分析 (1)1.3 电力运行状态分析 (2)2 Sepic电路各元件的参数选择 (7)2.1 Sepic电路参数初值 (7)2.2 电路各元件的参数确定 (7)3 控制策略的设定 (11)4 Matlab编程仿真 (12)4.1根据状态方程编写Matlab子程序 (12)4.2 求解算法的基本思路 (13)4.3 Matlab求解Sepic电路主程序 (15)5 通过分析仿真结果合理选取电路参数L1，L2，C1，C2 (18)5.1参数L1的确定 (18)5.2参数L2的确定 (20)5.3参数C1的确定 (21)5.4参数C2的确定 (22)5.5 采用校核后的参数仿真 (24)6 采用Matlab分析Sepic斩波电路的性能 (24)6.1 计算电感L2的电流IL2出现断续的次数 (24)6.2 纹波系数的计算 (25)6.3 电压调整率 (25)6.4 负载调整率 (26)6.5 电路的扰动分析 (27)7 参考文献 (30)1Sepic电路分析1.1Sepic电路简介Sepic斩波电路是开关电源六种基本DC/DC变换拓扑之一，是一种允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的DC/DC斩波电路。
其输出电压由主控开关(三极管或MOS管)的占空比控制。
SEPIC变换器是一种四阶非线性系统, 因具有可升降压、同极性输出、输入电流脉动小、输出易于扩展等特点, 而广泛应用于升降压型直流变换电路和功率因数校正电路。
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。
5. 根据仿真结果，对电路进行优化和优化，最终设计出符合实际需求的电路。
直流降压斩波电路的仿真原理，是实现电路设计和性能测试的重要方法。
通过仿真分析，可以有效地优化电路性能，提高其可靠性和稳定性，为电子产品的生产和使用提供可靠保障。
直流降压斩波电路在电子产品中被广泛应用，主要用于将高压直流电转换为较小的直流电。
DCDC电路matlab设计与仿真
DC-DC电路matlab设计与仿真MATLAB语言、控制系统分析与设计大作业题目：DC/AC/DC开关电源仿真专业：电气工程及其自动化班级：电气1009班设计者：吴嵩学号： u201012042评分：华中科技大学电气与电子工程学院2013 年11月评分栏一、简介直流_直流变换器也称直流斩波器或DC_DC变换器。
DC_DC电路是将某直流电源转换成不同电压值的电路。
DC/AC/DC电路则是通过将直流转化成交流，再转换成直流的技术，完成直流直流的变换，以达到某些电路要求。
我将使用matlab仿真此电路，对电路性质进行研究，了解此电路的特性。
二、DC/AC/DC开关电源原理及设计2.1原理DC/AC/DC开关电源电路是由VT1~VT4组成单相桥式逆变器将直流电转换成几千赫兹~几十千赫兹的高频率交流电，再经高频变压器T的变压和隔离，由二极管VD1，VD2组成的单相全波整流电路将高频电流转换成直流电，并由电感L和电容C滤波后得到稳定的直流电输出。
VT1~VT4组成的逆变器采取PWM控制开关电源仿真模型如下图1，模型中VT1~VT4组成的逆变器使用Universal Bridge模块。
由于在SIMULINK模型库中没有该电源相应的驱动模块，因此在模型中使用两个PWM generater模块来产生驱动脉冲，并通过常数模块的设定值来控制脉冲宽度，设定值在0~1之间调节。
在第二个PWM generater模块前加放大器gain，并设置放大倍数-1，起信号倒相作用。
PWM generater模块参数设置如图2所示。
逆变器和变压器参数设置如图3所示。
1232.2 参数设计由于PWM generater模块频率设置为8000HZ，将会产生8000HZ的控制脉冲，产生的高频交流电的频率也应为8000HZ。
LC滤波时应对电感和电容适当设置。
LC滤波的转折频率要远小于开关频率，即控制脉冲的频率。
现设置L 为100uH，C为1mF。
计算机仿真实验-基于Simulink的直流斩波电路仿真
实验六 基于Simulink 的直流斩波电路仿真实验一． 实验目的1) 熟悉Simulink 的工作环境及SimPowerSystems 功能模块库； 2) 掌握Simulink 的电力电子电路系统建模和仿真方法； 3) 掌握Simulink 仿真数据的输出方法与数据处理；4）掌握升压、降压斩波电路（Buck Chopper ）的工作原理及其工作特点； 5）掌握PID 控制对系统输出特性的影响。
二．实验内容与要求Buck 降压型电路原理图如图所示。
图中，功率管VT 为MOSFET 开关调整组件，其导通与关断由控制脉冲决定；二极管VD 为续流二极管，开关管截止时可保持输出电流连续。
ref V 为输出电压给定参考量；L R 为负载电阻。
系统基本参数为：电源电压)314sin(100)(t t e =；变压器BT 为理想变压器，其变比为1:2=n ；PWM 频率为Hz f PWM 2000=；误差放大器放大倍数为1000=V K ；电阻Ω01.0C R ；整流滤波电容F C μ1000=，PWM 滤波电容F C o μ10=、电感H L 05.0=；负载电阻Ω=10L R 。
系统基本参数见表6.1。
分析Buck 变换器的工作特性。
表6.1 系统基本参数C R（Ω） C （F μ） o C （F μ） L（H ） L R （Ω） V KnPWM f （Hz ）0.011000100.051010002:12000K误差放大器比较器refV锯齿波+-inuDiinisi1:2LRoCLCRC)(t e图6.1 Buck变换器电路图ouVTBTVD+-ouLi+-Lu实验要求：1）在Simulink仿真环境中，利用SimPowerSystems库模型建立系统仿真模型；2）分析Buck变换器系统参数的改变对输出电压的影响；3）根据PWM信号发生器原理构建其Simulink仿真模型，并封装成子系统。
三．实验步骤1. Buck变换器系统根据安秒守恒定律和能量守恒定律我们可得，UO/U=t/T,即取常数D可得Uo=D*Ui。
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圧斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zetd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 *De 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 Mat lab 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。
斩波电路的原理和仿真
库克（CUK ）变换器的建模及应用仿真1.CUK 电路的工作原理CUK 斩波电路的原理图和等效图如下所示。
电路的基本工作原理是：当可控开关V 处于通态时（图b 中开关接B ），E —L 1—V 回路和负载R —L 2—C 2—V 回路分别流过电流。
当V 处于断态时（图b 中开关接A ），E —L 1—C 2—D 回路和负载R —L 2—D 回路分别流过电流，输出电压的极性与电源电压极性相反a) 电路图 b)等效图稳态时电容C 的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即012)(0)(0=-=+=⎰⎰⎰off on Tt off C t on C TC t i t i dt i dt i dt i onon（on t 为V 处于通态的时间， off t 为V 处于断态的时间） 由此可得：αα-=-==112onononoff t t T t t i i假设电容C 很大使电容电压C u 的脉动足够小。
当开关S 合到B 点时，B 点电压B u =0，A 点电压C A u u -=；ERVDa)CVRb)CBASEL 1L 2u oi 1L 1L 2i 2u C u A u Bu o当S 合到A 点时，C B u u =，A u =0。
因此，B 点电压B u 的平均值为Conoff B U t t U =（C U 为电容电压C u 的平均值），又因电感1L 的电压平均值为零，所以Conoff B U t t U E ==。
另一方面，A 点的电压平均值为C on AU Tt U-=，且2L 的电压平均值为零，按上图（b ）中输出电压0U的极性，有C oN U Tt U =0。
于是可得出输出电压0U 与电源电压E 的关系为：EE t T t E t t U onon onoff αα-=-==102.CUK 斩波电路的仿真（1）MATLAB 仿真模型。
采用IGBT 的CUK 斩波器的仿真模型如下图。
毕业设计(论文)-DC-DC变换器电路设计及仿真
1.1 研究背景
在人们的生活中，电力已成为与生产生活息息相关的一部分，在各个场合，人们都需要各式各样的电力来为其服务，然而并不是所有的电力都能在一开始就能满足需要，于是就要求有电力变换的过程。在电子设备领域中，通常将整流器称为一次电源，而将DC/DC变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成安全的直流电源。目前，在电子设备中用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源通过MOSFET或IGBT实现高频工作，开关频率一般控制在50kHz～100kHz范围内，实现高效率和小型化。电子设备中所用的集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同,在电子供电系统中，采用高功率密度的高频DC/DC隔离电源模块,从中间主线电压变换成所需的各种直流电压，可以大大减小损耗、方便维护,且安装和增容非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因为电子设备容量的不断增加，其电源容量也将不断增加。
负载电流平均值I=Ud/R（2-2）
电流断续时，Uo平均值会被抬高，一般不希望出现
斩波电路三种控制方式
a脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变，调节ton，应用最多
b频率调制或调频型——ton不变，改变T
c混合型——ton和T都可调，使占空比改变
图2-1降压斩波电路的原理图及波形
a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形
1.2 课题意义
(1)DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20％～30％的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
直流斩波电路原理实验
直流斩波电路原理实验概述直流斩波电路是一种将直流信号转换为脉冲信号的电路。
该电路通过控制开关管的导通和截止，实现了直流信号的二值化处理。
本文将介绍直流斩波电路的原理和实验步骤。
直流斩波电路原理直流斩波电路的原理基于开关管的开关功能，当开关管导通时，直流信号通过；当开关管截止时，直流信号被切断，产生脉冲信号。
在直流斩波电路中，常用的开关管有晶体管和场效应管。
实验材料1.直流电源2.NPN型晶体管3.耦合电容4.变压器5.负载电阻6.示波器实验步骤1. 搭建电路根据电路原理图，搭建直流斩波电路实验电路。
将直流电源连接到变压器的输入端，变压器的输出端与晶体管的集电极相连，同时将负载电阻接在晶体管的发射极和地之间。
2. 调整参数调整变压器的变比，使得输出信号的幅值适当。
同时调整负载电阻的阻值，以达到所需的输出功率。
3. 连接示波器将示波器的探头分别连接到晶体管的集电极和发射极上，以观察输出信号的波形。
4. 实验记录记录示波器显示的波形和各个参数的数值。
实验结果分析根据实验记录的数据，分析直流斩波电路的性能和特点。
主要包括以下几个方面：1. 输出波形通过示波器观察输出波形，可以判断直流斩波电路的工作状态和性能。
根据波形的幅值、频率和占空比等参数，可以评估电路的性能。
2. 电路效率根据输入功率和输出功率的比值，计算直流斩波电路的效率。
效率越高，电路的能量转换效率越高。
3. 噪声分析通过分析输出波形的噪声水平，可以评估直流斩波电路的抗干扰能力和噪声性能。
实验应用直流斩波电路在实际应用中有着广泛的用途，主要包括以下几个方面：1. 消息传输直流斩波电路可以将模拟信号转换为数字信号，用于消息传输和通信系统中。
2. 电力变换直流斩波电路在电力系统中可以用于直流与交流的转换，实现电力的变压变频控制。
3. 电动机控制直流斩波电路可用于电动机控制系统，实现电机的速度和方向控制。
4. 脉冲控制直流斩波电路产生的脉冲信号可用于触发其他电路和系统的工作，如触发器、计数器等。
实验五直流斩波电路实验报告
实验五直流斩波电路实验报告一. 实验目的本实验旨在通过搭建直流斩波电路，探究斩波电路的工作原理以及其对直流信号的作用，并通过实验数据对斩波电路进行分析和验证。
二. 实验简介直流斩波电路是一种用于将直流信号转换为脉冲信号的电路，其主要由一个开关和电容组成。
通过开关的合闸和断开，可以使电容充电和放电，从而实现对直流信号的斩波。
在本次实验中，我们将搭建一个简单的直流斩波电路，并通过观测电路的电压波形来分析斩波效果。
三. 实验器材1. 直流电源2. 变阻器3. 电容4. 开关5. 示波器6. 万用表四. 实验步骤1. 按照实验电路图搭建直流斩波电路，其中电源正极接入电容的正极，电源负极接入开关的一端，电容的负极经过开关的另一端接地。
2. 打开直流电源，调节电压至适宜的实验范围。
3. 调节变阻器的电阻，观察电路中电压的变化。
4. 使用示波器连接电容两端，观察电压的波形。
5. 调节开关的合闸和断开时间，观察斩波效果的变化。
6. 使用万用表测量电路中的电压和电流数据，记录实验结果。
五. 实验结果与分析在进行实验过程中，我们观察到随着电容充电和放电的时刻变化，电压波形产生了斩波的现象。
斩波电路能够将直流信号转换为包含脉冲的信号，其中脉冲的频率和幅值取决于充放电时间和电容的数值。
通过调节开关的合闸和断开时间，我们可以改变电路中的斩波效果。
实验中，我们使用示波器观察到了不同的电压波形，以及随着合闸和断开时间的变化而产生的不同效果。
当合闸和断开时间较短时，电路中的脉冲频率较高，脉冲幅值较小。
而当合闸和断开时间较长时，脉冲频率较低，脉冲幅值较大。
通过万用表测量的数据，我们可以进一步分析电路中的电压和电流变化。
随着合闸时间的增加，电容充电时间增加，电压上升较慢；随着断开时间的增加，电容放电时间增加，电压下降较慢。
同时，电路中的电流也随着充放电时间的变化而变化，电流呈现出充电和放电的周期性变化。
六. 实验总结本次实验通过搭建直流斩波电路，探究了斩波电路的工作原理和对直流信号的作用。
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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：目录一．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．控制实现 (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)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 EE Ttt 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2）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 EE Ttt 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。
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。
由于电路有开关频率高的特点，所以直流脉宽调速系统与V-M 系统相比，在许多方面具有较大的优越性，例如主电路线路简单，需用的功率元件少，低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽，开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较少，调速装置效率和电网功率因素高，系统的频带宽、快速性能好、动态抗扰能力强等等二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系2.1 升压斩波电路（Boost Chopper ）升压斩波电路假设L 和C 值很大。
处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 向负载R 供电，输出电压0u 恒定。
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。
设V 通态的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t Ei 1 设V 断态的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为off t i E u 10)(稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等：on t Ei 1=off t i E u 10)(-化简得 E t T E t t t u offoffoffon =+=0 off t T ——升压比；升压比的倒数记作β，即offt T =β β和α的关系：a +β=1所以输出电压为E E u αβ-==111三、 控制实现控制系统的设计可以采用模拟控制方案和数字控制方案，这里以模拟控制方案阐述该DC ／DC 变换器控制系统的实现，如图3所示。
检控制电路由两级PI调节器、PWM 波产生电路、驱动电路、故障测与保护电路等组成。
两级PI调节器是控制电路的核心控制单元，两级均为带限幅输出的PI调节器，前级是电压调节器，后级是电流调节器，前后级串联构成了以输出电压为主控制对象、输出电流为副控制对象的双闭环控制系统。
电压环的作用是稳定输出电压，在输入电压或负载扰动作用下保证输出稳定。
电流环是在稳态时跟随电压环，从而使系统动态响应快，调节性能好，也易于实现限流和过流保护。
由于电压调节器的输出作为电流调节器的给定，故电压调节器的限幅值决定了电流调节器的最大输出电流。
此外，电流调节器的限幅值限制了最大输出电压，防止了输出电压过高的非正常状态，从而保证了系统的安全可靠。
PWM波产生电路负责两种PWM开关方案的实现，以满足变换器降压工作模式和升压工作模式的要求。
由于需要产生两路控制信号，因此必须配合主变换电路进行特殊的电路设计，以解决控制逻辑的分配问题。
如图3所示，电流调节器输出送到比较器IC 、IC2同相端，由一个三角波发生器产生的三角波送到反相端，两路信号相比较叠加获得PWM 波。
分析可知，两种不同的PWM 开关方案可以通过对送到比较器IC 、IC4反相端的三角波加上不同的偏移电压和来实现。
当电流调节器输出电压低于5 V时，比较器IC 与三角波有交点，输出PWM 波，该波形用于驱动T ，而比较器IC4与三角波没有交点，故无脉冲输出，T2截止；当电流调节器输出电压高于5 V时，比较器IC4与三角波有交点，输出PWM 波，该波形用于驱动T ，而比较器IC 输出高电平，T 1处于全导通状态；而且，降压工作模式和升压工作模式的切换是平滑过渡的。
这样，就得到了逻辑上合乎要求的两路控制信号，然后再经驱动电路去驱动两个开关管T1和T2。
为了提高系统的可靠性，还设计了故障检测与保护电路，包括过流保护、过压保护、过热保护等。
这主要利用比较器对电流、电压、温度等的检测值与设定的保护值比较，一旦发生超限现象，立即产生相应的保护动作。
四．直流斩波电路的建模与仿真4.1仿真模型及参数设置(1)由IGBT构成直流降压斩波电路(Buck Chop-per)的建模和参数设置图2为由IGBT组成的Buck直流变换器仿真模型，IGBT按默认参数设置，并取消缓冲电路，即Rs=5 ΩQ，Cs=0；电压源参数取Us=200 V，E=80 V；负载参数取R=10 Ω，L=5 mH。
4.2运行结果五．课设体会与总结这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。
同时，在老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢，通过这两周的电力电子课程设计，不仅对MATLAB软件有了进一步的了解，对BUCK 降压电路也有的深入的认识和理解。
BUCK变换器电路在电力电子学习中就是非常重要典型的电路，通过这次的课程设计仿，对电路的特点，优缺点有了更加深刻的理解。
刚开始，对很多元件的选择都不清楚，通过老师的知道和同学的帮助，学会了如何更好的设计电路选择正确的元器件。
通过在实验室测得的波形和仿真的波形进行对比，虽然存在一些差异，但是基本上还是一致的。
经过这次的课程设计，发现MATLAB软件功能非常强大。
平时在学习中不能够透彻理解的知识，通过动手，会有更好的认知。
本次课程设计虽然不长，但是它给我们带来了很多收获。
最后，感谢老师的耐心指导和同组同学的大力支持，使我在本次设计中将遇到的问题都解决了，顺利的完成了本次课程设计，并从中学习到了更多的知识。
再次感谢在本次设计中给予我帮住的人，谢谢你们！六．参考文献1.王兆安．黄俊．电力电子技术，第4版，机械工业出版社，20002.张乃国．电源技术．北京：中国电力出版社，19983.何希才．新型开关电源设计与应用．北京：科学出版社，20014.阮新波，严仰光．直流开关电源的软开关技术．北京：科学出版社，20005. 陈汝全．电子技术常用器件应用手册【M】．机械工业出版社6.陈礼明．实际直流斩波电路中若干问题的浅析．梅山科技，2005．。