升压-降压式变换器的仿真讲解

直流斩波电路工作原理分析
?升降压斩波电路
? （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。
直流斩波电路工作原理分析
? 升压斩波电路的动态工作过程如图3-2 所示
谢谢！
?理论计算： 反；
，Uo与E极性相
?仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。
基于matlab的仿真
?4.控制脉冲占空比分别为 33.3%时的波形图如下：
IGBT 电流
二极管 电流
电感 电流
负载 电压
基于matlab的仿真
?负载上平均电压为50V，波形为有少许波纹 的直流电压；
?理论计算： 反；
，Uo与E极性相
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。
直流斩波电路工作原理分析
? 降压斩波电路的动态工作过程如图1-2 所示
直流斩波电路工作原理分析
? 在工作过程中，驱动信号以及电感上的电压和电流波形如 图1-3 所示。
直流斩波电路工作原理分析
? 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。 a) 电感电流连续时，有
直流斩波电路工作原理分析
? 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。
? a) 电感电流连续时，有
化简可得
? b) 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
直流斩波电路工作原理分析
?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
? 由此可以看出，电感电流断续时，BUCK-BOOST 斩波电 路的输出电压也增大。
直流斩波电路工作原理分析
?负载电压
，改变导通时间可以轻
松实现直流变换的升降压作用
?则当1>D>0.5时， >1,此时为升压
?当0.5>D>0时， <1 ，此时为降压
基于matlab的仿真
? 1.根据升降压电路原理图建立升压-降压式变换器仿真模型 如下：
（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
直流斩波电路工作原理分析
? 升压斩波电路的动态工作过程如图2-2 所示
直流斩波电路工作原理分析
? 在工作过程中，驱动信号以及电感上的电压和电流波形如 图1-2 所示。
化简可得 b) 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。
直流斩波电路工作原理分析
?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
直流斩波电路工作原理分析
?升压斩波电路
基于MATLAB 的 升压-降压式变换器的仿真
直流斩波电路工作原理分析
?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。
直流斩波电路工作原理分析
? （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
置为1e-03，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为 0.002 s； ? （7）控制脉冲周期设置为1e-04s
基于matlab的仿真
?3.控制脉冲占空比分别设为 50%时的波形图如下：
IGBT 电流
二极管 电流
电感 电流
负载 电压
基于matlab的仿真
?负载上平均电压为100 V，波形为有少许波 纹的直流电压；
直流斩波电路工作原理分析
? 同样地分析BUCK-BOOST 斩波电路的工作过程，可以得 到电感上的电压和电流波形如图3-3 所示。
直流斩波电路工作原理分析
? 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。
? a) 电感电流连续时，有 化简可得
? b) 电感电流断续时，有 化简可得
?仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。
基于matlab的仿真
?5.控制脉冲占空比分别设为 75%时的波形图如下：
IGBห้องสมุดไป่ตู้ 电流
二极管 电流
电感 电流
负载 电压
基于matlab的仿真
?负载上平均电压为300 V，波形为有少许波 纹的直流电压；
?理论计算： 反；
，Uo与E极性相
?仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。
? 2、由IGBT构成直流降压斩波电路(Buck Chop-per)的建模 和参数设置：
? （1）电压源参数取Uo=100V； ? （2）IGBT按默认参数设置，并取消缓冲电路； ? （3）二极管按默认参数设置； ? （4）负载参数取R＝50 Ω，C＝3e－06 F； ? （5）电感支路L＝95e-5H ? （6）打开仿真参数窗口，选择ode23tb算法，相对误差设