直流斩波电路设计与仿真资料
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。
实验四·直流斩波电路BUCK电路
实验四直流降压斩波电路一实验目的1.理解降压斩波电路的工作原理及波形情况，掌握该电路的工作状态及结果。
2.研究直流降压斩波电路的全过程3.掌握降压斩波电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。
二预习内容要点1. 降压斩波电路工作的原理及波形2. 输入值输出值之间的关系三实验内容及步骤1.降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图如图2.1所示。
图中V为全控型器件，选用IGBT。
D为续流二极管。
由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。
当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。
负载电压的平均值为: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，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。
2.（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。
有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找（2）连接说明有时查找出来的器件属性并不是我们想要的例如：示波器可以双击示波器进入属性后进行设置。
图2.11 / 4（3）参数设置1.双击直流电源把电压设置为200V。
负载电动势20V。
’2.双击脉冲把周期设为0.001s，占空比设为30％，40%，80%，（可多设几组）延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×0.02/360；3.双击负载把电阻设为10Ω，电感设为0.1H；4.双击示波器把Number of axes设为3，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉；5.晶闸管和二极管参数保持默认即可四仿真及其结果降压斩波仿真电路图仿真波形及分析占空比为40％占空比为60％占空比为80％占空比80%图2.2仿真波形图占空比从图中可以看出输出电压随占空比的变化而变化其关系为U0=ɑUi五、实验总结IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。
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.。
电力电子直流斩波电路实验
特性曲线
六、思考问题回答
1.二极管在电路里起到什么作用 · 提供续流通道；单向导通 2.在观察负载电阻R两端电压波形时应 注意什么？ · 3.将测试数据与理论计算做比较 分析 误差产生的原因 ·
测， 图由 形于 反二 向极 。管 方 向 原 电 因 路 应 实 将 验 探 时
பைடு நூலகம்
则波 用 会形 示 造时 波 成， 器 短要 两 路注 探 。意 头 共同 地时 问观 题测 ，两 否处
分别用示波器测量PWM脉宽调制信号 的VT-G端及负载电阻R两端的波形 通过改 变PWM脉宽调制信号的占空比 按下面表 格来进行波形及数据的测试
数据记录
20
负载 R 两端电压U o （ V ）
35
50
65
80
此表格可用于所有直流斩波电路的测试
五、实验报告要求
1.记录降压斩波电路buck chopper的 输入及输出波形 2.分别画出不同斩波电路的Uo =f (������)
实验一 直流斩波电路实验
一、实验目的
熟悉六种斩波电路（buck chopper 、 boost chopper 、buck-boost chopper、 cuk chopper、 sepic chopper、 zeta chopper)的工作原理， 掌握这六种斩波电路的工作状态及波形 情况。
二、实验设备和仪器
1 SMCL-1电力电子教学实验装置 2 NMCL-22组件 3 数字双踪记忆示波器 4 数字万用表
三、实验原理接线图
直流斩波电路实验线路
四、实验内容及步骤
按照实验面板上各种斩波器的电路 图，取用相应的元件，搭成相应的斩波 电路即可 （可带电操作） 直流电源取上面的5v 电阻 电容 电感任选 PWM脉宽调制信号的输出VT-G端 与斩波电路中的 VT管的控制端G连 接 地线与VT管的E端连接 通过旋转 电位计来调节占空比 用示波器测出 脉宽调制信号的幅值 频率及占空比 的调节范围
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。
直流斩波电路的仿真分析与实现设计方案
直流斩波电路的仿真分析与实现设计方案Ⅰ.课程设计任务书Ⅱ.课程设计指导书Buck电路与Boost电路的仿真分析与设计一、降压斩波电路设计1.设计要求与方案1.1设计要求利用MOSFET设计一降压变流器。
输入电压E42V，输出电压Ud12V，输出电流为3A，最大输出纹波电压为50mV，工作频率f＝100Hz。
负载电阻为10Ω电感2mH。
1.2设计方案电力电子器件在实际应用中一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号通过驱动电路去控制主电路中电路电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能。
根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动电路及保护电路其结构框图如图1-1所示。
在图1-1结构框图中控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET 控制端与公共端之间可以使其开通或关断的信号。
通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。
控制电路中保护电路是用来保护电路防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。
2 降压斩波主电路设计2.1 电力MOSFET降压斩波主电路在电力系统中直接承担电能的变换或控制任务的电路称为主电路。
MOSFET 降压斩波电路的主电路图如下图2-1所示。
该电路使用一个全控型器件—电力MOSFET，且为了给负载中的电感电流提供通道设置有续流二极管VD。
电路通过在电力MOSFET管的控制端输入控制信号以得到所需要的输出电压，实现降压。
2.2 电路原理分析直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。
当t0时，MOSFET 管被激励导通，电源E 向负载供电，负载电压为Ud=E ，负载电流io 按指数曲线上升；当t=t1时，控制MOSFET 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压Ud 近似为零负载，电流呈指数曲线下降。
(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。
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。
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与研究。
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，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。
图中给出了电源电流1i 和负载电流2i 的波形,设两者的平均值分别为1I 和2I ， 当电流脉动足够小时，有=21I I offon t t 可得如下11002I I t t I n ff αβ== 如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时，则: =1EI 20I U ， 其输出功率和输入功率相等，可将其看作直流变压器。
DCDC直流斩波电路地仿真
电力电子电路建模与仿真实验实验二DC/DC直流斩波电路的仿真姓名：所在院系：班级：学号：一、实验目的1 进一步掌握PSIM软件的使用方法。
2 学习常用直流斩波电路的建模与仿真方法。
3 加深理解各斩波电路的工作原理和不同变换特性。
二、实验内容、步骤与结果1 降压斩波电路（1）、按图2-1设计仿真电路，设置电路参数，使其工作在连续模式，记录开关电压，输出电压与电流的波形及相应的仿真参数。
图2-1（电路原理图）连续电路参数：L =1H ；R =100欧；F=50HZ；E=100V;占空比：0.8；仿真时间t=0.1s。
仿真波形：图2-1-1（连续模式）（2）、改变电路参数，使其工作在非连续模式，在记录开关电压、输出电压与电流的波形及相应得的真参数。
非连续电路参数：L =0.1H ；R =100欧；F=50HZ；E=200V;占空比：0.6；仿真时间t=1s。
仿真波形：图2-1-2（非连续电路续模式）（3）、测量输出电压的直流分量，分析它与占控比的关系，并与理论值进行对比。
电压的直流分量与波形：80V实验结果分析：(1)电压的直流分量计算公式：U o=t ont on+t off E=t onTE=αE其中a=0.8,且E=100故理论计算值U0=80实际测量值U0=80可见直流电压分量与占空比成正比。
实际测量值与理论计算值相差无几，极为接近。
说明仿真是很准确的，结果真实可信。
2 升压斩波电路（1）、按图2-2设计仿真电路，设置电路参数，使其工作在连续模式，记录开关电压，输出电压与电流的波形及相应的仿真参数。
图2-2（电路原理图及改进电路）连续电路参数L =20mH ；R =20欧姆；C=220uF；F=1000HZ；E=100V;占空比：0.5 ；仿真时间t=50ms。
图2-2-1(连续模式)（2）、改变电路参数，使其工作在非连续模式，在记录开关电压、输出电压与电流的波形及相应得的真参数。
断续电路参数：L =1H ；R =500欧；C=100u；F=1000HZ；E=100V;占空比：0.8；仿真时间t=0.1S。
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。
直流斩波电路课设资料
电力电子技术课程设计说明书直流降压斩波电路的设计院、部：__________________________学生姓名：________________________指导教师：_________ 职称__________专业：___________________________班级：___________________________完成时间：________________________直流降压斩波电路又称为Buck变换器，它对输入电压进行降压变换。
通过控制电路的占空比即通过IGBT来控制降压斩波电路的输出电压。
直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC变换器，在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用•随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。
直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。
全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
首先分析了直流斩波主电路（即 Buck变换器）的工作原理，计算了电路的电压电流和IGBT承受的正反向电压，按照留有裕量的选型原则，选择了 IRG4PC40U型号的IGBT，并对其参数进行了介绍。
利用PWM控制芯片SG3525 作为触发电路的核心部件，最后利用 MATLAB建立了仿真模型，设置了模型的参数，并进行了仿真。
仿真结果证明了设计的正确性。
关键字：设计；仿真；直流降压斩波；Buck1 绪论 (1)1.1设计的背景与意义 (1)1.2直流斩波发展现状 (1)1.3本设计主要内容 (2)2直流斩波主电路的设计 (3)2.1设计原始参数 (3)2.2直流斩波电路原理 (3)2.3主电路的设计 (4)2.3.1直流降压斩波电路 (4)2.3.2直流降压斩波电路参数计算 (4)2.3.3主电路参数分析 (5)3控制电路设计 (7)3.1PWM控制芯片SG3525简介及特点 (7)3.2SG3525内部结构及工作特性 (7)3.3触发电路 (9)4仿真调试 (10)4.1仿真软件的介绍 (10)4.2仿真模型建立 (10)4.3仿真结果分析 (12)结束语 (15)参考文献 (16)致谢 (17)附录 (18)附录A:元件清单 (18)附录B:主电路CAD图 (19)1绪论1.1设计的背景与意义直流斩波主要应用于低压大电流领域，其目的是为了解决续流管的导通损耗问题。
直流斩波电路设计与仿真
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．D c／D C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)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） 3） on ti E M1.2 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=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。
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?toffTu0?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。
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ton不变，称为pwm。
2）保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。
3）ton和T都可调，使占空比改变，称为混合型。
igoiotonTi1I10ouoi2I20t1ettoffta)eigVLioR+VDuomem-oigigoioouootonT ti1et1xb)tofftti2I20t23emett1.2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。
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。
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。
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 TE 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．。