直流升降压变流器设计与仿真
采用标准PWM控制技术的直流伺服电动机升压降压型交直流转换器的建模与仿真设计
采用标准PWM控制技术的DC伺服电机升降压交流DC变换器的建模与仿真摘要PWM控制整流器可以有效且经济地应用于DC电机驱动，并作为中小型整流变极系统的前端变换器电源。
同时，其优点在于整流方案结构简单，运行可靠。
由于输出的DC电压会高于输入的峰值电压，所以本发明特别适合作为变速驱动系统中的电源前端，将输入电压转换成可变的DC电压。
这里，使用单相或三相电源。
本文介绍了一种标准的PWM控制单相DC buck-boost变换DC电机驱动装置的动态模型和稳态等效电路，并对其电压电流波形、输入输出特性进行了讨论和测试。
阐明了测量、计算和仿真结果之间的密切关系，证明了该模型的有效性和准确性。
关键词:提压；交流/DC转换器；标准PWM技术；直流电动机1导言一般来说，交流电(来自母线或发电机)通过使用二极管组成整流桥，并连接一个大容量DC电容用于整流输出，转换成直流电(DC)。
使用普通二极管整流桥有很多缺点，如输入电流谐波分量高，最大输入因数约为0.5，DC输出电压不可调。
为此，许多专家进行了许多尝试，以最小化谐波电流分量并提高输入功率因数。
使用半导体晶闸管交流/DC变换器的优点是结构简单，但其输入功率因数低，输出不在特性曲线之内。
二极管整流桥和直流断路器组成的整流器比晶闸管整流器具有更高的输入功率因数，但仍输出较低的外特性曲线。
为了改善这些缺点，各种电路结构都采用高频开关元件组成的脉宽调制技术。
二极管整流桥和升压直流断路器的组合需要很多元件。
报道了脉宽控制的交流/DC变换器，只考虑了R-L负载。
本文介绍了对标准PWM单相DC buck DC电动变流器稳态模型的尝试。
研究了用于构建DC伺服电机驱动器的CUK AC-DC boost 变换器的稳态和瞬态特性。
本文提出了一种只有一个开关元件的单相PWM交流DC buck-boost变换器驱动器。
这种基于标准PWM控制的交流/DC变换器非常简单，易于实现。
对该变换器的性能进行了分析和阐述，介绍了PWM控制策略、DC电压控制方法和仿真方案。
《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。
直流升降压变换器设计与仿真
1 绪论电力电子学,又称功率电子学。
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。
为自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。
通过设计能够使学生巩固、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。
斩波电路(DC Chopper)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( DC/DC Converter)。
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。
应用Multisim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。
本文分析了升降压斩波电路的工作原理，又用Multisim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。
2直流升降压斩波电路工作原理及输入输出关系2.1升降压斩波电路工作原理图2.1所示为升降压斩波电路（Buck-Boost Chopper）原理图及波形图。
电路中电感L值很大，电容C值也很大。
因为要使得电感电流和电容电压基本为恒指。
a) 原理图b) 波形图图2.1 升压/降压斩波电路的原理图及波形图该电路的基本工作原理：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，方向如图1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中储存的能量向负载释放，电流为I 2，方向如图1所示。
可见，负载电压极性为上负下正，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L u 对时间的积分为零。
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 。
直流升压变流器设计与仿真
学号（电力电子技术课程设计）设计说明书直流升压变流器设计与仿真起止日期：2012 年6 月10 日至2012 年6 月15 日学生姓名班级09电气2班成绩指导教师(签字)电子与信息工程系2012 年6 月15日天津城市建设学院课程设计任务书2011 —2012学年第2 学期电子与信息工程系电气工程及其自动化专业09电气2 班级课程设计名称：电力电子技术课程设计设计题目：直流升压变流器设计仿真完成期限：自2012 年 6 月10日至2012 年6 月15 日共 1 周设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月目录摘要 (3)一、升压斩波电路的设计原理 (3)二、电路建模 (4)三、电路仿真 (9)四、参考文献 (10)直流升压变流器设计与仿真摘要：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，称为直流一直流变换。
直流变换电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其他领域的交直流电源。
这里主要讨论了PWM (脉冲宽度调制)控制方式的升压电路(Buck Chopper)，并应用Matlab 的可视化仿真工具Simulink ，对该电路及升压电路(Boost Chopper)进行了建模，并对仿真结果进行了分析，既避免了繁琐的绘图和计算过程，又尝试得到了一种直观、快捷分析直流变换电路的新方法。
一、升压斩波电路的设计原理原理图如图所示：假设L 值、C 值很大，V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为I1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压o U 为恒值,记为o U 。
设V 通的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t EI 1V 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
设V 断的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为 offOt I E U 1)(- （1-1）稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等化简得： off O ont I E U t EI 11)(-= （1-2）E t T E t t t U offoffoffon O =+=（1-3）1/≥off t T ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
电气工程计算机仿真直流直流变压器
SimPowerSystems→Extra Library→Control Blocks
Simulink→Sinks
SimPowerSystems→Measurements
电气工程计算机仿真直流直流变压器5章
Simulink→Signal Routing
直流电压源
幅值200V 测量选项：不选
电气工程计算机仿真直流直流变压器5章
iL/A
250 200 150 100
50 0
-50 0
0.1
0.2 t/s
0.3
0.4
0.5
电感电流
电气工程计算机仿真直流直流变压器5章
最大电感电流为42A
45
40
35
30
iL/A
25
20
15
10 0.45
0.46
0.47 t/s
0.48
0.49
0.5
最小电感电 流为14A
电气工程计算机仿真直流直流变压器5章
减小T，T=50×10-6s时，fs=20kHz
IO M V s T D 2 ( 1 L D ) 2 0 0 0 .5 2 1 0 1 0 4 4 0 .7 0 .3 1 0 .5(A )
最小电感电流为28-10.5=16.5A。 输出电压脉动量
U o V s T 2 8 D L ( C 1 D ) 2 8 0 0 0 . 0 1 . 2 5 1 0 1 3 0 1 8 0 0 0 .7 1 0 0 6 .3 1 .3 1 ( V )
保证电感电流连续的最小负载电流为
IO M V s T D 2 ( 1 L D ) 2 0 0 2 0 .0 0 0 .1 2 1 0 0 . 7 3 0 .3 4 2 0(A )
直流变换器仿真.ppt
电感电容计算公
式
Ud UO L T 2iL
iLT C 8u
开关管和二极管保持默认值
开环仿真模型
输入电压为200V，输出电压为50V, 开关管频率为20KHz ，电容值为 1.8*10^(-4)F，电感值为1.04*10^(-4)H 。
输出电压和电感电流波形
BOOST开环变换电路仿真
数量关系分析
电路处于稳态时，在一个 周期内，电感中储存与释 放的能量相等，电感电压 对时间的积分为零，可得 右式。 对上式进行化简，可以得到 右式的输入电压和输出电压 的表达式。由表达式可以看 出，输出电压总是小于输入 电压，实现降压的功能。
（Ud U 0)ton U（ 0 T ton ) UO Ud
开关管关断
iHale Waihona Puke i0DCU0开关管关断时，如上图粗实线所示。电感电压变成左负右正， 输入电源与电感组成串联电源对电容充电，对负载供电。
数量关系分 电路处在稳态时，在一个周期内，电感 析 中储存与释放的电能平衡，对电感电压
对时间的积分为零，可得（1）式。 对（1）进行化简，可得到（2）式的输 为占空比。 入电压和输出电压的表达式， 由表达式可以看出，在0< <1中，输出 电压值总是大于输入电压值，即实现了值 流电压的升压功能。
BOOST变换电路原理图
i1
i0
DC
U0
BOOST变换器的原理图如左 图所示，结构上，电感、开关 管和二极管与BUCK变换电路 互换了位置，通过对开关管占 空比的控制，可以实现直流电 压的升压功能。
工作原理分析—开关管导通
i1 i0
DC
U0
开关导通时，形成的回路如上图的粗实线部分。 输入电源对电感充电，电感电流线性增加。输 出回路中，电容上的储能对负载供电。
Buck-Boost变换器的设计与仿真
1 概述直流-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。
其中，直接直流变流电路又叫斩波电路，它包括降压斩波电路（Buck Chopper）、升压斩波电路（Boost Chopper)、升降压斩波电路（Buck/Boost）、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路共六种基本斩波电路。
Buck/Boost升降压斩波电路同时具有Buck斩波电路和Boost斩波电路的特点，能对直流电直接进行降压或者升压变换，应用广泛。
本文将对Buck/Boost升降压斩波电路进行详细的分析。
RVDRVDRVD 2 主电路拓扑和控制方式2.1 Buck/Boost 主电路的构成Buck/Boost 变换器的主电路与Buck 或Boost 变换器所用元器件相同，也由开关管、二极管、电感、电容等构成，如图1所示。
与Buck 和Boost 不同的是电感L 在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压极性相反。
开关管也采用PWM 控制方式。
Buck/Boost 变换器也由电感电流连续和断续两种工作方式，但在实际应用中，往往要求电流不断续，即电流连续，当电路中电感值足够大时，就能使得电路工作在电流连续的状态下。
因此为了分析方便，现假设电感足够大，则在一个周期内电流连续。
图2-1 Buck/Boost 主电路结构图电流连续时有两个开关模态，即V 导通时的模态1，等效电路见图2（a ）；V 关断时的模态2，等效电路见图2（b ）。
（a ）V 导通（b ）V 关断，VD 续流图2-2 Buck/Boost 不同模态等效电路ttttt2.2 电感电流连续时的工作原理及基本关系电感电流连续工作时的工作主要波形见图2-3。
图2-3电感电流连续时的主要波形为了方便分析，假设电感、电容的值足够大，并且忽略电感的寄生电容。
电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有V 导通和V 关断两种工作模态。
升压-降压式变换器的仿真(DOC)
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。
直流升降压变流器设计与仿真
目录一、摘要。
二、设计目的和意义。
三、设计原理:升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)工作原理。
四、详细设计步骤。
五、设计结果及分析。
六、实验总结。
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/DC 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、斩波。
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。
图1 升压-降压式变换器电路设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大，使电感电流L i和负载电压0u 基本为恒值。
设计开关V 出于通态原理是：当可控时，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 则 ： 0=⎰dt u TL (1)当V 处于通态期间时，E u L =；而当V 处于端态期间时， L 0=u u -。
于是，=on Et off tU 0，所以输出电压为:E E t t U off on αα-1==(2)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。
实验3直-直变流器工作原理仿真
实验3 直-直变流器工作原理仿真一、实验目的理解降压（BUCK ）变流器的连续工作模式和断续工作模式的工作原理。
学会使用仿真软件MATLAB 中的SIMULINK 模块，构建BUCK 变换器仿真模型，并分析和观察负载连续和断续以及不同占空比下，变换器各部分电压和电流波形，并通过Fourier 分析直流输出电压的直流分量和谐波。
二、实验系统组成及工作原理直流降压变流器使负载侧电压低于电源电压，其原理图如上图所示。
在开关器件VT 导通时有电流经电感L 向负载供电；当VT 关断时，电感L 释放储能，维持负载电流，电流经过负载和二极管VD 形成回路。
调节开关器件VT 的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。
负载侧输出电压的平均值为DE E Tt U on R == 三、实验所需软、硬件设备及仪器（1）计算机（装有windows XP 以上操作系统）；（2）MATLAB 6.1版本以上软件；四、实验内容设直流降压变流器电源电压V 200=E ，输出电压V 100=o U ，电阻负载为Ω5。
观察IGBT 和二极管的电流波形，并设计电感和输出滤波电容值。
五、步骤及方法仿真步骤如下：（1）在模型中设置参数，设置电源E 电压为200V ，电阻的阻值为5Ω，脉冲发生器脉冲周期ms T 2.0=，脉冲宽度为50%，IGBT 和二极管的参数可以保持默认值。
（2）设置仿真时间为0.002s ，算法采用ode15s 。
启动仿真。
（3）仿真结果。
六、课后思考与总结（1）撰写仿真实验报告；（2）思考buck变换器连续和断续工作模式下与电感取值的关系；（3）思考下buck变换器的输出和输入电压关系inU 在断续模式下还o DU成立吗？实验4 交流调压器仿真一、实验目的理解单相交流调压的相位控制。
学会使用仿真软件MATLAB 中的SIMULINK 模块，构建单相交流调压电路仿真模型，并分析和观察单相交流调压器在ϕα≥和ϕα≤两种情况下输出电压和电流的波形。
《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Buck-Boost变换器在目前的各类计算机等各类智能电子设备中广泛应用，其优点在于效率高，可以输出大电流，且静态电流小。
其高效节能的优点也带来了很大的收益，随着科技在进步，变换器技术也在进步。
二、原理分析BOOST电路中，主电路由开关管、二极管VD、储能滤波电感L 、输出滤波电容C等组成。
它是DC-DC变换器中最常用的电路’因为输出电压大于输入电压的非隔离型变压电路，所以又叫作升压型变换器。
其可看作是Buck变换器与Boost变换器串联而成。
Buck-Boost 型开关电源以其电路结构简洁，输入电压范围宽，可升降压，输入输出电压极性相反，被广泛应用于中小功率DC/DC变换场合。
电感影响输出纹波大小，电压的调整率。
电容起到滤波的作用，可根据输出脉动电压峰峰值来确定。
三、过程论述Simulink Library Browser先找出R、L、C并将R设为10Ω，L 设为133e-6H,C设为1.67e-3F。
其次Simulink Library Browser 中找到示波器scope，并设置为6个通道。
接着设置DC直流电源，设置电压为20V。
在Power electronics中找到Mosfet以及Diode 参数不动。
找到Pulse Generator及Multimeter将其与示波器连接。
最后找出powergui放入连线图，连线如图一。
四、结果分析仿真时间为0.1s，连线图如图一所示，波形图如图二所示。
图1 设计连线图图二波形图图四 C赋值图三 L赋值图五 R赋值五、课程设计总结通过这次课程设计，我学会了如何利用matlab实现各种实验仿真，熟练学会了升压降压变换器的原理，对我的专业知识有了很大提升。
在设计中，对RLC的值计算算是卡的比较久的但还是解决了。
参考文献［1］周建兴.MATLAB从入门到精通.北京：人民邮电出版社，2008［2］龚纯，王正林.MA TLAB最优化计算.北京：电子工业出版社, 2009.。
升降压(Buck-Boost)变换器仿真
升降压（Buck-Boost）变换器仿真一、选题背景1、理解升压一降压式变换器的电路图，对电路中的元器件的作用有深刻的认识。
2、在对升压-降压(Boost-Buck)式变换器电路理论分析的基础上，建立基于Simlink 的升压一降压式变换器的仿真模型3、运用绝缘栅双极晶体管(IGBT) 对升压一降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析与研究4、直流斩波是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压。
使用直流斩波技术，不仅可以实现调压的功能，面且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因数的目的。
升压-降压式变换电路即升降压斩波电路，主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
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。
二、原理分析(设计理念)（格式：宋体，4号，加粗，两端对齐）升降压变换器、入出极性相反原理图, 当开关闭合时，此时电感由电压励磁，电感增加的磁通为：Vi;当开关断开时，电感削磁，电感减少的磁通为：V当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通，可能Vi< VO，也可能Vi>VO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1中贮存的能量向负载释放，电流为i2.稳定时, 一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，当V处于通态时,U=E，说明设计原理（理念）并进行方案选择，阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。
包括：重点说明要实现的功能及其要求、系统的安全性、数据的完整性、应用的运行环境及其性能等要求。
三、过程论述（格式：宋体，4号，加粗，两端对齐）根据升降压变换器的原理可以利用Simulink内的模块建立仿真模型如下图所示重点说明设计是如何实现的，包括：对设计工作的详细表述。
要求层次分明、表达确切。
在“SimPowerSystems/Electrical Sources”库中选择“DC Voltage Source”直流电压源模块，在对话框中将直流电压设置为20V。
DC升降压变换器的设计与仿真.doc
DC升降压变换器的设计与仿真. 1介绍电力电子设备，也称为电力电子设备。
它主要研究各种电力电子器件和由这些电力电子器件构成的各种电路或器件，以完成电能的转换和控制。
在自动化专业的专业基础技能设计中，课程设计是自动化专业学生非常重要的实践教学环节。
通过设计，学生可以巩固和加深对变换器电路基础理论的理解，提高运用电路基础理论分析和处理实际问题的能力，培养创新精神和能力。
斩波电路(DC斩波器)的功能是将直流电流转换成另一个具有固定电压或可调电压的直流电流，也称为直流-直流转换器(DC/DC转换器)。
DC斩波电路有多种类型，包括六种基本斩波电路: 降压斩波电路、升压斩波电路、降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路，前两者是最基本的电路。
应用Multisim 建立了电路的仿真模型，并在此基础上对带升降压斩波器的升压-降压电路进行了详细的仿真分析。
本文分析了升降压斩波电路的工作原理，并利用Multisim对其进行升压，主要研究各种电力电子器件以及由这些电力电子器件构成的各种电路或器件来完成电能的转换和控制。
在自动化专业的专业基础技能设计中，课程设计是自动化专业学生非常重要的实践教学环节。
通过设计，学生可以巩固和加深对变换器电路基础理论的理解，提高运用电路基础理论分析和处理实际问题的能力，培养创新精神和能力。
斩波电路(DC斩波器)的功能是将直流电流转换成另一个具有固定电压或可调电压的直流电流，也称为直流-直流转换器(DC/DC转换器)。
DC斩波电路有多种类型，包括六种基本斩波电路:降压斩波电路、升压斩波电路、降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路，前两者是最基本的电路。
应用Multisim 建立了电路的仿真模型，并在此基础上对带升降压斩波器的升压-降压电路进行了详细的仿真分析。
本文分析了升降压斩波电路的工作原理，并利用Multisim对电压进行升压:当可控开关v处于导通状态时，电源e通过v向电感l供电以存储能量，电流为I1，方向如图1所示。
直流升压变换器主电路设计
直流升压变换器主电路设计在我们日常生活中，电器设备离不开电源，尤其是那些需要更高电压的设备。
这时候，直流升压变换器的作用就显得尤为重要了。
你可能会问，升压变换器到底是个啥？简单来说，它就是把低电压的直流电提升成高电压的直流电，适用于各种电气设备。
这种设备的设计原理其实并不复杂，就像你喝水时的吸管原理，水流进吸管，然后流到嘴里。
在直流升压变换器里，电流通过“吸管”（也就是电感）“被吸”到更高的电压，然后顺着电路流动出去。
我们先来说说直流升压变换器的工作原理。
想象一下，你在给手机充电。
你的充电器其实就是个升压变换器，手机里的电池需要的电压要比你插座提供的电压高。
所以充电器就得把插座里的220V电压经过变换，变成适合给手机充电的5V直流电。
它是怎么做到的呢？这里面就需要用到电感、电容和开关管这些东西。
电感就像一个小小的“水泵”，把低电压的电流转化成高电压；电容就像是储水池，存储这些能量，等着合适的时机释放出去；而开关管则负责控制这些电流什么时候流，什么时候停。
这就像你开车一样，油门和刹车控制着车的速度，而升压变换器的开关管则控制着电流的流动。
说到这里，大家可能会想，这玩意儿真的能做到吗？其实早在几十年前，电力工程师们就已经搞明白了这些原理，所以现在升压变换器已经非常成熟，运用广泛。
从我们日常的手机、电视，到各种工业设备、医疗仪器，升压变换器的身影无处不在。
至于它的效率嘛，也是值得一提的。
有了好的设计，升压变换器可以非常高效地把电能从低电压转换成高电压，减少能量浪费，就像我们开车时选择省油的车型一样，省电又环保。
不过，话说回来，设计一个好的升压变换器并不是那么简单的事。
你看，那些电感和电容的选择，开关管的控制方式，甚至是变换器的外壳材质，都得精心设计。
你可不能小看这些细节。
想象一下，如果电感设计得不好，电流可能就不稳定，导致电压也不稳定。
电容如果选择不合适，可能就会出现过多的电压波动，影响设备的正常工作。
DCDC直流变换器系统级设计与仿真平台
DCDC直流变换器系统级设计与仿真平台DCDC直流变换器是一种广泛应用于电力电子领域的电力转换设备。
它通过将直流电压转换为不同电压级别的直流电压，满足了电子设备对不同电压等级的需求。
为了提高DCDC直流变换器的设计效率和仿真准确性，需要系统级的设计与仿真平台。
一、DCDC直流变换器系统级设计1. 总体设计目标DCDC直流变换器的系统级设计首先需要明确设计目标。
这包括设计的输入输出电压、电流范围，效率要求，以及其他特殊需求等。
总体设计目标的明确对于后续的设计和仿真非常重要。
2. 拓扑结构选择DCDC直流变换器有多种拓扑结构可供选择，如升压型、降压型、变换型等。
在系统级设计中，需要根据设计目标和需求，选择最适合的拓扑结构。
3. 元件选型在系统级设计中，关键的元件选型对于整个系统的性能和效率至关重要。
例如，选择合适的功率开关器件、电感元件、电容元件等。
需要考虑元件的损耗、反应速度、功率容量等因素。
4. 控制策略设计DCDC直流变换器的控制策略直接影响到系统的稳定性和响应性能。
在系统级设计中，需要选择并设计合理的控制策略，如PID控制、模块化控制等。
同时，需要考虑控制策略的参数调节和响应速度。
5. 电磁兼容设计DCDC直流变换器工作时会产生电磁干扰，可能对其他电子设备和系统造成影响。
在系统级设计中，需要考虑电磁兼容设计，如滤波器的设计和布局优化，以保证系统在工作时不会对其他设备造成干扰。
二、DCDC直流变换器仿真平台1. 仿真软件选择DCDC直流变换器的仿真是设计的重要环节之一。
选择合适的仿真软件能够提高仿真的准确性和效率。
常用的仿真软件有PSPICE、MATLAB/Simulink等。
2. 模型搭建在仿真平台中，需要根据系统级设计的结果搭建DCDC直流变换器的模型。
这包括各个元件的模型参数设置、连接关系等。
模型的搭建需要保证与实际设计尽可能接近，以提高仿真的可靠性。
3. 参数调节在仿真平台中，可以通过参数调节来优化系统的性能。
升降压型电路仿真与分析
升降压型电路仿真与分析一、升压型电路升压型电路，也称为Boost型电路，可以将输入电压提升至所需的输出电压水平。
其基本原理是通过储能元件（如电感、电容等）的储能和释能过程，实现对输入电压的升压。
常见的升压型电路拓扑结构有Boost型、SEPIC型和Cuk型等。
其中，Boost型电路是最为常见的一种。
它由一个开关管、一个瞬态电容、一个电感和一个二极管组成。
开关管的通断控制决定了电容和电感在储能和释能的过程中的工作状态，从而实现对输入电压的升压。
在进行升压型电路的仿真与分析时，可以使用一些电路仿真软件，如LTspice、PSpice等。
仿真主要包括以下几个方面的内容：2.设置仿真参数：仿真参数包括仿真时间、仿真步长等。
根据需要设置仿真的时间范围和步长，以便获取准确的仿真结果。
3.设置输入信号：输入信号一般为直流电压或者正弦波等。
可以设置输入电压的大小和变化规律，如设置直流电压为12V，或者设置正弦波的频率和振幅等。
4.运行仿真：完成以上步骤后，点击运行仿真按钮，软件将进行仿真计算并生成仿真结果。
可以通过图形界面查看输出电压的波形和电流的变化规律等。
5.仿真结果分析：根据仿真结果进行分析和验证。
可以通过查看输出电压的稳定性、效率等参数来评估电路的性能。
二、降压型电路降压型电路，也称为Buck型电路，可以将输入电压降低至所需要的输出电压水平。
其基本原理是通过开关管的控制，使电感中的储能元件在储能和释能过程中输出所需的电压。
常见的降压型电路拓扑结构有Buck型、Buck-Boost型和SEPIC型等。
其中，Buck型电路是最为常见的一种。
它由一个开关管、一个电感、一个二极管和一个输出滤波电容组成。
开关管的通断控制决定了电感中的储能和反电动势的产生，从而实现对输入电压的降压。
与升压型电路类似，进行降压型电路的仿真与分析也可以使用相同的方法和软件。
具体步骤包括建立电路模型、设置仿真参数、设置输入信号、运行仿真以及仿真结果分析等。
DC-DC升降压(Buck-Boost)变换器设计与仿真分析
器 电路进行 数值计算 的方式 ， 选取多组 占空比进 行仿 真 ， 这样既可 以筛选出各个 电压等级下 的合 理 占空 比取值 ， 又能够得到系统的输 出电压变化
规律 ， 以判 定 系 统 的 电能 变 化性 能 。如 果 仿 真 结
要去除 ， 在元件库中按照拓扑结构建立电路模型 ，
作者简 介： 李钦林 （ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 助教 ， 硕士， 主要从 事电气 自动化方面 的教学工作 。
第３ 期
李钦林 ： Ｄ Ｃ － Ｄ Ｃ 升降压 （ Ｂ ｕ ｃ ｋ — Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ） 变换器设计与仿真分析
６ ５Байду номын сангаас
器系统 中 ， 筛选 了 １ ８ ％、 ３ ３ ％、 ６ １ ％、 ６ ６ ％４ 个 占空 比参数 ， 并分别对 其进行输 出电压特性仿 真。从数值计算结果 来看 ， 这４ 个 占空 比条件下 ， 输 出电压基本 能够达到预期 的调压等级 ， 且输 出电压的分布特性 良好 。针对纹波 电压偏 大的问题 ， 提出 了后 续改造措施 。为该变换器 后续的制作和应用提供 了参 考依 据。
在 数 学 模 型 的建 立 中 ， 无 源开 关 和 有 源 开 关 均需
为理想化 （ 如降低导通压降等） ， 也能够实现仿真
结 果 较 为理 想 的 目标 。但如 此设 置 明 显与 实 际情 况不符 ， 容易 造成 后 续实 物 生产 出来 后 ， 仿 真 和实 际数 据 的较 大误 差 。 因此 ， 本 文在 仿 真条 件 的设 置 中， 将 电感 和 电容 设置 为 固定 值 ， 二极 管模 块 保 持 默认 值 。在 开关 频 率确 定 的条 件 下 ， 仅 调 整 脉
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皖西学院
（电力电子技术课程设计）
设计说明书
班级：
学生姓名：
指导老师：
起止日期： 2014 年月日至 2014年月日
电气工程及其自动化
目录
一、摘要。
二、设计目的和意义。
三、设计原理:升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)工作原理。
四、详细设计步骤。
五、设计结果及分析。
六、实验总结。
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/DC 变换器。
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、斩波。
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。
图1 升压-降压式变换器电路
设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大，使电感电流L i
和负载电压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
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 0=u u -。
于是，=on Et off t U 0，所以输出电压为: E E t t U off on αα-1==
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2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 off on t t
可得如下 11002-1I I t t I n ff
αα== 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。
四、详细设计步骤
1、理解升降压变换电路。
当可控开关V 处于通态时，电源经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，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 。
2、熟悉MATLAB 仿真工具的各种功能运用。
熟悉了仿真软件之后，结合软件将升压-降压式变换器由电路图转 换成为能够在MATLAB 环境下仿真的模型。
图2 升降压电路电源电流及负载电流波形
3、在MATLAB中的Simulink下画出仿真模型。
图3 升压-降压式变化器仿真电路模型图4、修改参数。
IGBT参数的设置如图
Diode参数设置如图所示
仿真算法选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0.0s，停止时间设置为0.003s，如下图1-6所示。
直流电源E为200V,电感L为0.2mH，电容C为100μF，电阻R为5Ω
5、运行仿真。
对系统进行仿真分析。
运行停止后，双击示波器模型（Scope），即可观察到仿真结果。
五、设计结果及分析
通过仿真运行，可以观察到仿真结果如下。
图2-1为Scope6显示二极管的电流波形，图2-2为Scope3显示IGBT的电流波形，图2-3为Scope4显示的电感电流波形，图2-4为Scope1显示负载电压Uo 波形。
先进行降压调节，直流电源电压设置为200V。
设置脉冲宽度为30%，即导通比α=0.3，小于0.5，仿真结果如下：。