BOOST电路仿真
BOOST电路的设计与仿真
BOOST电路的设计与仿真摘要BOOST 电路又称为升压斩波电路，它在各类电力电子电路中的应用十分广泛，它将低压直流电变为高压直流电，为负载提供了稳定的直流电压。
升压斩波电路的PI和PID调节器的性能对输出的电压影响很大。
由于这种斩波电路工作于开关模式下，是一个强非线形系统。
采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOOST 电路的工作特性。
【关键词】：Boost电路直流电压 matlab仿真1．设计要求（1）输入电压：40v，输出电压：60v—120v（2）根据给定的指标，设计BOOST电路参数。
（3）利用MATLAB软件，对电路进行验证。
（4）通过仿真实验，验证仿真实验，验证电路参数是否正确。
（4）观察电路中主要波形，并记录（仿真，实验）。
2．设计目的（1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。
（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。
（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。
3. 设计方案和电路图3.1 Boost基本工作原理:假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。
当V处于通态时，电源E向电感L 充电，充电电流基本恒定为I1,同时C上的电压向负载R供电，因为C也很大，基本保持输出电压为恒值U0.设V通态时间为ton,此阶段L积蓄能量为 E I1ton。
当V处于断态时E和L共同向C充电，并向负载R提供能量。
设V处于断态时间为toff,则这期间电感L释放能量为（U0-E）I1toff一周期T中，电感L积蓄的能量和释放的能量相等，即EI1ton=（U-E）I1toff（3-1）化简得：U0=T/toffE （3-2）式（3-2）中的T/ toff≥1，输出电压高于电源电压，故称改电路为升压斩波电路。
有的文献中直接采用其英文名称，称之为BOOST变换器。
boost电路
一、问题重述
以boost电路通过给定输入电压、输出电压和主电路参数，理论计算电感电流纹波、电容电压纹波，并进行仿真验证；调节占空比0.3-0.8；描述占空比和电感电流纹波、电容电压纹波、电压增益（Vo/Vin）之间关系，并进行仿真验证。
电路参数Vin=300V, Vo=400V, RL=100omg, fs=100kHz, L=800uH, C=200uF,。
二、模型搭建
由书本公式U o=t on+t off
t off E=T
t off
E得到t off=0.75T, t on=0.25T，设置IGBT参数如图
三、结果分析
仿真得到输入电压E、输出电压U o、电源电流I1波形如下图
根据计算电感电流纹波公式可得Δi L=ET on
L =Eα
Lf
=300∗0.25
800∗10−6∗100∗103
=0.9375A
根据计算电容电压纹波公式可得ΔU c=Eα
(1−α)fRC =300∗0.25
0.75∗100∗200∗10−6∗100∗103
=0.05V
仿真得到Δi L=0.90A ，误差约为4%
ΔU c=0.05V ，误差为0%
将占空比从0.3至0.8每0.1计算一次输出电压，得到。
BuckBoost和Cuk电路仿真分析.docx
Buck_Boost和Cuk电路仿真分析一、Buck_Boost电路仿真仿真电路图如下图所示：电路参数如下：Vs=5V，L=0.5mH，C=100μF，R=5Ω，f S=10kHz，D=0.8。
IGBT导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V on=0.1V，二极管导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V o n=1mV。
理论计算结果如下所示：仿真结果如下所示：对比理论与仿真结果可以看出，二者部分存在误差，但差距不大。
部分数据由于目测的原因，也存在一定的误差，但误差很小，此处不再考虑。
波形图如下所示，其中图1上半部分为I O，下半部分为V O，图二为I L，图三为I D，图4为V C。
图1图2图3图4二、Cuk电路仿真仿真电路图如下：电路参数如下：Vs=5V，L1=L2=0.5mH，C1=C2=100μF，R=5Ω，f S=10kHz，D=0.8。
IGBT导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V on=0.1V，二极管导通电阻R on=1mΩ，正向导通压降V o n=1mV。
理论计算结果如下所示：V OΔV OΔV C1I O I D（I L1）ΔI L1ΔI L2-20V0.1V 3.2V-4A16A0.8A0.8A 仿真结果如下所示：V OΔV O V C1ΔV C1I OΔI O I D（I L1）ΔI L1I L2ΔI L2 -19.5V0.1V24.5V 3.1V-3.92A0.02A16.4A0.8A-3.9A0.8A对比理论与仿真结果可以看出，二者部分存在误差，但差距不大。
部分数据由于目测的原因，也存在一定的误差，但误差很小，此处不再考虑。
波形图如下图所示：图1其中，图1为V C1，图2上半部分为I O ，下半部分为V O ，图3上半部分为I D （I L1），下半部分为I L2。
三、Buck_Boost 和Cuk 电路的对比1、从稳态比较（1）Cuk 电路结构复杂，需要的元件较多，相应电路的分析与调节会复杂化，Buck_Boost 电路结构简单，元件少，分析也较为简单。
开关电源Boost(升压型斩波器)仿真电路
升压型斩波电路（boost）仿真模型电控学院电气0903班姓名：徐强学号：0906060328基于Matlab/Simulink的BOOST电路仿真1.Boost电路的介绍：Boost电路又称为升压型斩波器，是一种直流- 直流变换电路,用于将直流电源电压变换为高于其值的直流电压，实现能量从低压侧电源向高压侧负载的传递。
此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。
采用simulink仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。
其电路结构如图所示。
2.Simulink仿真分析：Simulink 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于Matlab/Simulink软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图 3 所示, 其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真开关S的通断过程。
BOOST 电路的仿真模型3.电路工作原理：在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。
调节开关器件V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:（3-1）式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。
BOOST电路pid和fuzzy闭环控制仿真讲课稿
1.设计要求（1）输入电压范围为50-98V ，输出电压为100V ，额定负载下输入电流20A ；（2）纹波（峰峰值）不超过1%； （3）在75V 输入条件下效率大于96%。
2.boost 电路拓扑和各参数值电感参数计算：选定输入电压为75V 来计算各参数，此时稳态占空比为0.25，输出电压为100V ，开关频率为100KHz 。
为保持输出电流连续，设电容电流增量为I oc ，应有I oc <I om ax ，其中2)1(2D D LTU I ooc -= 2)1(202L D D TU o-⨯≥代入可求得电感值为H L μ52.375.025.02021001025=⨯⨯⨯≥-。
在仿真中，为了保证电感电流续流，我们取H L μ20=。
电容参数计算：电容的选择主要是考虑纹波小于1%，即1V ，根据boost 电路的纹波计算公式：RCDTU o o =∆U可以推出H R U DT U C o o μ50105.01025.01005=⨯⨯⨯=∆=-在仿真中，为了确保输出电压纹波小于设定值，C 取H 500μ。
3.PID 控制器的boost 电路仿真用PID 控制器控制的闭环boost 电路的原理图如图3.1所示图3.1 PID 控制的闭环boost 电路原理图经过小信号建模可得开环传递函数为2'22'')/()1()(Ds R L LCs R D sLU D s G o vd ++-= 代入数据可得11056.31078.1s 1074.434.13375.0)10/1020(105001020)1075.010201(10075.0)(62842626626+⨯+⨯⨯-=+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=-------s s s s s s G vd在matlab 中输入下面的程序作出bode 图3.2 num=[-4.74e-4 133.34]; den=[1.78e-8 3.56e-6 1]; margin(num,den);图3.2 开环系统bode 图由图可知，系统的幅值裕度为dB GM o 5.42-=，相位裕度为4.170-=γ，剪切频率为s rad /109.84c0⨯=ω。
boost电路仿真报告
Boost 电路1．实验名称：基于matlab 的boost 电路仿真的实验报告分析。
2．实验目的：○1学习matlab 的基础知识和操作； ○2改变占空比以及原件参数，观察电压和电流的变化。
3.实验平台：simulink 和simpowersystems4.实验原理：首先假设电路中电感L 的值很大，电容C 值 也很大。
当IGBT处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为I 1，同时电容C 上的电压向负载R 供电。
因C 值很大，基本保持输出电压u 0为恒值，记为U 0 。
设IGBT 处于通态的时间为t on ，此阶段电感L 上积蓄的能量为EI 1t on 。
当IGBT 处于断态时E 和L 共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。
设IGBT 处于断态的时间为t off ，则在此期间电感L 释放的能量为（U 0 -E ）I 1t off 。
当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 上积蓄的能量与释放的能量相等 EI 1t on =（U 0 -E ）I 1t off 化简为 U 0=T*E/t off 输出电压高于电源电压图1图25.实验过程：1、研究电路电感L的变化对电路工作状态的影响，其中E=10(V), T=1e-4(S), α=10%, C=1e-5, R=10Ω，触发角0度。
平均值最大值最小值差值最大值最小值差值L（H）U R（V）I o（A）U max（V）U min（V）I max（A）I min（A）1e-3 10.28 1.144 10.6609 9.628 1.0329 1.1864 1.0875 0.0989 3e-3 10.29 1.145 10.714 9.676 1.038 1.1591 1.1261 0.033 5e-3 10.29 1.145 10.7264 9.6855 1.0409 1.1536 1.1388 0.0148图3 直流电源为10V图4 脉冲信号设置图6 电容设置图7示波器设置图8 电感设置为L=1e-3H 图9 电感设置为L=3e-3图10 电感设置为L=5e-3仿真结果如下：（1）电感L=1e-3（H）时的波形，如图11 图11图11.1 电压放大的波形图11.2 电流放大的波形（2）电感L=3e-3（H）时的波形，如图12图12图12.1 电压放大的波形图12.2 电流放大的波形（3）电感L=5e-3（H）时的波形，如图13图13图13.1 电压放大的波形图13.2 电流放大的波形结论：由以上的波形（1）～（3）可以知：电感越大，波纹越小；由数据可知，电感越大，最大最小值之差越小。
实验四 Boost电路仿真
实验四Boost电路仿真（升压式变换器仿真与分析）
一. 实验目的
1、熟悉Saber软件的基本操作，掌握元件库中常用模型的功能和参数设置；
2、熟练应用非隔离型斩波电路___Boost型电路的仿真；
3、学会用软件对电路分析，修正。
二. 简述实验原理及目的
1.BooST变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输进电压的单管不隔离直流变换器。
Boost变换电路如图1所示，线路由开关S、电感L、电容C、为完成把电压Ui升压到Uo的功能。
假设开关S 的周期为T，开通时间为Ton=D T，关断时间为
t off=(1—D)T，
D为开通占空比。
D＝t on/T，
图1 Boost 变换器电路原理图
图1是升压式DC-DC变换器的主电路，它主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。
电路的工原理是：当控制信号Vi为高电平时，开关管VT导通，能量从输入电源流入，储存于电感L中，由于VT导通时其饱和压降很小，所以二极管D反偏而截止，此时存储在滤波电容C中的能量释放给负载。
当控制信号Vi为低电平时，开关管VT截止，由于电感L中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管D导通，此时存储在电感L中的能量经二极管D对滤波电容C充电，同时提供给负载。
电路各点的工作波形如图2所示。
图2。
BOOST电路设计及仿真
BOOST电路设计及仿真BOOST电路是一种升压电路，在电压电平较低的情况下，能够将输入电压提升到输出电压。
BOOST电路被广泛应用于电力电子领域，如电源、DC-DC转换器、光伏逆变器等。
BOOST电路的设计主要包括两个方面：拓扑结构设计和元件参数选择。
首先应选择合适的拓扑结构，BOOST电路拓扑结构多样，如单端输出、双绕绕制、双端输出等。
这里我们选择单端输出的BOOST电路拓扑结构。
BOOST电路的原理基于电感耦合和开关管的开关原理。
当电感L和二极管D恒定时，开关管S的导通和关闭会使电感L的磁场发生变化，从而使输出电压发生变化。
在导通状态下，能量储存在电感L中。
在关闭状态下，储存在电感L中的能量会传递到输出端，从而提高输出电压。
BOOST电路的关键参数：输入电压Vin：BOOST电路的输入电压是其工作的基础。
在选择拓扑结构时，需要明确输入电压的范围，以便选取合适的器件参数。
输出电压Vout：输出电压是BOOST电路的主要输出参数。
在设计时，需要确定输出电压所需的级数，以及负载电流的大小。
电感L：电感L是BOOST电路的关键元器件，负责储存能量。
在设计时需要选取合适的电感值和电感电流。
注意，电感L的选取也会对电路的效率产生影响。
开关管S：开关管是BOOST电路的关键元器件之一，主要负责电路的开关功能。
在设计时需要选取合适的开关管，考虑其最大电压和最大电流，并选择合适的开关频率。
设计和仿真步骤：1、确定电路参数设计之前首先需要明确电路所需的参数，如输入电压范围、输出电压、电感和电容等。
这些参数需要根据实际需求来确定。
2、选择拓扑结构BOOST电路拓扑结构多样，需要选择适合自己需求的拓扑结构。
选择单端输出的BOOST 电路拓扑结构。
3、选用元器件根据电路参数和选定的拓扑结构，选用合适的元器件，如电感、开关管、二极管、电容等。
4、绘制电路图根据选用的元器件和拓扑结构，绘制BOOST电路的电路图。
5、SIMULINK仿真利用MATLAB软件中的SIMULINK工具箱进行BOOST电路的仿真。
单级boost型apfc电路控制方法的研究及仿真
单级boost型apfc电路控制方法的研究及仿真一、引言随着现代电子技术的不断发展，APFC电路在电力电子领域中得到了广泛的应用。
APFC电路可以有效地提高功率因数，减少谐波污染，提高系统效率。
在APFC电路中，控制方法是关键问题之一。
本文将重点研究单级boost型APFC电路的控制方法。
二、单级boost型APFC电路简介单级boost型APFC电路是一种常见的APFC电路结构。
其基本原理是利用开关管周期性地切换直流输入端与输出端之间的连接，使得输出端得到稳定的直流电压，并且能够实现功率因数校正。
三、控制方法1. 控制目标单级boost型APFC电路的控制目标是实现输出端稳定的直流电压，并且使得输入端所需的功率因数接近1。
2. 控制策略单级boost型APFC电路通常采用开环或闭环控制策略。
其中开环控制策略简单易行，但对于负载变化和输入变化较为敏感；闭环控制策略可以实现更加精确和稳定的控制效果。
3. 控制算法单级boost型APFC电路的控制算法通常采用模拟控制或数字控制。
其中模拟控制具有成本低、实现简单等优点；数字控制具有精度高、可编程性强等优点。
四、仿真结果为了验证单级boost型APFC电路的控制方法的有效性，本文进行了仿真实验。
仿真软件采用MATLAB/Simulink。
仿真结果表明，采用闭环控制策略和数字控制算法的单级boost型APFC电路可以实现稳定的输出电压和接近1的功率因数。
五、结论本文对单级boost型APFC电路的控制方法进行了研究，并且进行了仿真实验。
结果表明，采用闭环控制策略和数字控制算法可以实现稳定的输出电压和接近1的功率因数。
这为单级boost型APFC电路在实际应用中提供了重要参考。
四种软开关BOOST电路的分析与仿真(图清晰)
四种常用BOOST带软开关电路的分析与仿真 （图清晰）软开关的实质是什么？所谓软开关，就是利用电感电流不能突变这个特性，用电感来限制开关管开通过程的电流上升速率，实现零电流开通。
利用电容电压不能突变的特性，用电容来限制开关管关断过程的电压上升速率，实现零电压关断。
并且利用LC谐振回路的电流与电压存在相位差的特性，用电感电流给MOS结电容放电，从而实现零电压开通。
或是在管子关断之前，电流就已经过零，从而实现零电流关断。
软开关的拓扑结构非常多，每种基本的拓扑结构上都可以演变出多种的软开关拓扑。
我们在这里，仅对比较常用的，适用于APFC电路的BOOST结构的软开关作一个简单介绍并作仿真。
我们先看看基本的BOOST电路存在的问题，下图是最典型的BOOST电路：假设电感电流处于连续模式，驱动信号占空比为D。
那么根据稳态时，磁芯的正向励磁伏秒积和反向励磁伏秒积相同这个关系，可以得到下式：VIN×D=(VOUT-VIN)(1-D)，那么可以知道：VOUT=VIN/(1-D)那么对于BOOST电路来说，最大的特点就是输出电压比输入电压高，这也就是这个拓扑叫做BOOST电路的原因。
另外，BOOST电路也有另外一个名称：upconverter，此乃题外话，暂且按下不表。
对于传统的BOOST电路，这个电路存在的问题在哪里呢？我们知道，电力电子的功率器件，并不是理想的器件。
在基本的BOOST电路中：1、当MOS管开通时，由于MOS管存在结电容，那么开通的时候，结电容COSS储存的能量几乎完全以热的方式消耗在MOS的导通过程。
其损耗功率为COSSV2fS/2，fS是开关频率。
V为结电容上的电压，在此处V=VOUT。
（注意：结电容与静电容有些不一样，是和MOS 上承受的电压相关的。
）2、当MOS管开通时，升压二极管在由正向导通向反偏截止的过程中，存在一个反向恢复过程，在这个过程中，会有很大的电流尖峰流过二极管与MOS管，从而导致功率损耗。
BOOST电路设计与仿真
BOOST电路设计与仿真BOOST电路是一种直流-直流升压电路，可以将低电压输入转换为高电压输出，被广泛应用于各种电子设备和电源系统中。
BOOST电路的设计与仿真是保证电路性能稳定和有效工作的重要步骤。
本文将介绍BOOST电路的设计原理和流程，并讨论BOOST电路的仿真方法和应用。
BOOST电路的设计原理基于电感储能和开关管的开关控制。
BOOST电路通常由开关管、电感、电容和负载组成。
当开关管导通时，电感储能；当开关管关断时，电感释放储能。
通过周期性的开关控制，可以实现输入电压的升压转换。
1.确定BOOST电路的输入输出要求。
根据实际应用需求，确定输入电压、输出电压和负载电流等参数。
2.选择开关管和电感。
根据输入输出要求和开关频率，选择合适的开关管和电感。
3.计算电容。
根据输出电压波动和负载要求，计算所需的输出电容。
4.设计反馈控制。
BOOST电路通常采用反馈控制来实现稳定的输出电压。
根据输入输出要求和稳定性要求，设计反馈控制电路。
5.仿真和优化。
使用仿真软件对BOOST电路进行模拟仿真，优化电路参数和控制策略，以达到设计要求。
在时间域仿真中，可以通过建立电路模型和开关控制器模型，对BOOST电路进行系统级仿真。
通过输入电压和负载电流变化，分析输出电压和效率等指标，验证电路性能。
在频域仿真中，可以通过建立开关模型和电感电容模型，对BOOST电路进行精确的频率响应分析。
通过频率响应曲线，可以评估BOOST电路的稳定性、带宽和损耗等指标。
除了仿真，BOOST电路的设计还需要考虑一些其他因素，如电路拓扑、器件选择和布局等。
这些因素都会影响电路的性能和可靠性。
最后，BOOST电路在各种电子设备和电源系统中有广泛应用，例如便携式电子设备、通信设备和工业控制系统等。
通过合理的设计与仿真，可以确保BOOST电路的稳定性和高效性，提高整个系统的性能。
BOOST电路设计及仿真
目录一. Boost主电路设计： (2)1.1占空比D计算 (2)1.2临界电感L计算 (2)1.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V） (2)1.4输出电阻阻值 (2)二. Boost变换器开环分析 (2)2.1 PSIM仿真 (2)2.2 Matlab仿真频域特性 (2)三. Boost闭环控制设计 (2)3.1闭环控制原理 (2)3.2 补偿网络的设计（使用SISOTOOL确定参数） (2)3.3 计算补偿网络的参数 (2)四．修正后电路PSIM仿真 (2)五．设计体会 (2)Boost变换器性能指标:输入电压：标准直流电压Vin=48V输出电压：直流电压Vo=220V 参考电压Vref=5V输出功率：Pout=5Kw输出电压纹波：Vpp=2.2V Vm=4V电流纹波：0.25A开关频率：fs=100kHz相位裕度：60幅值裕度：10dB一. Boost主电路设计：1.1占空比D计算根据Boost变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D的变化围。
1.2临界电感L计算选取L>Lc，在此选L=4uH1.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V）选取C>Cc，在此选C=100uF1.4输出电阻阻值Boost主电路传递函数Gvd（s）占空比d（t）到输出电压Vo（t）的传递函数为：二. Boost变换器开环分析2.1 PSIM仿真电压仿真波形如下图电压稳定时间大约1.5毫秒，稳定在220V左右电压稳定后的纹波如下图电压稳定后的纹波大约为2.2V电流仿真波形如下图电流稳定时间大约2毫秒，稳定在22A左右电流稳定后的纹波如下图2.2 Matlab仿真频域特性设定参考电压为5V，则，系统的开环传递函数为,其中，由上图可得，Gvd(s)的低频增益为-60dB，截止频率fc=196KHz，相位裕度--84.4，相位裕度过小，高频段是-20dB/dec。
系统不稳定，需要加控制电路调整。
Boost变换器仿真分析.
Boost变换器仿真分析小组成员:*** ***oost变换器仿真分析•Boost变换器简介•Boost变换器原理与分析•Boost变换器的Matlab建模与仿真•Boost变换器的仿真结果分析oost变换器简介Boost变换為足一种输出电压I常于输入电压的甲•符不隔肉」T 流变换器，在直流电压变换领域应用广泛。
Boost变换器中电感L在输入侧.称为升斥电感，开关管T仍为PWM控制方式,和Buck变换器-样，Boost变换器也有电感电流连续和断流陶种I.作方式。
为电感电流连续时.Boost变换»存在两种开关状态:（1）T导通.D截止•电感储能：（2） T载11 •” D导通.电源和电感的储能向电容和负载转移。
当电感电流断流时.Boost变换益还有第三种开关状态：T和D都截1上・电感电流为零，负技仃澹波电容供电。
oost变换器原理与分析图1 Boost变换器的匸电路图oost变换器原理与分析1.工作(1)开关模念1在t・0时.开关管Q甘通■电源电压Vin全部加到升压电感LLL.电感电渝ILf 线件増长.二极但D戏|匕负找由滤波电容Cf供电。
—z it=Tonihf t ILf达到址大值ILf (max) • 4Q导通期间■ ILf的増长朮为:Boost变换器原理与分析(2)开关模态2在"Ton时刻.Q关肛ILf通过WHD向输出側流。
，电源功率和电感Lf的储能向负裁和电容Cf转移.给Cf充电.此时加在Lf上的电压为Vin-Vo.因为Vo>Vin, 故ILf线性减小°^t=Ts时.ILf达到瑕小ftllLf (min) • AQttiE期间.ILf的减小呈小L foost变换器原理与分析(3)开关模态3 (仅在电潦断续时有)fl t=ToffiiJ. QfUD均餞11八住此期间.ILf保持为零.如戟由输出滤汲| T「2 •输入输出迫压比⑴电流连续时(2)电流斷续时oost变换器的Matlab建模与仿真T・ W4A9OMC2N2 Boost变换器的Matlab模型图oost 变换器的Matlab 建模与仿真参放设为：输入N 流电压* 20V 输入側电感，10mH 脉冲周期：0.2ms 脉冲片空比：50%输出滤波电容:100uF 负载电阻:1000Qoost 变换器的仿真结果分析 图3 IBGT屮电流oost变换器的仿真结果分析03 0 04 0 06 0 06 0 1 0 12 0 14 I 16 0 18 0 2图3 IBGT中电压oost变换器的仿真结果分析图3输出电压。
BOOST电路设计与仿真
BOOST电路设计与仿真
BOOST电路的基本工作原理是通过控制开关管的导通和截止状态来实现输入电压的升压。
当开关管导通时，电感储能，累积电能；当开关管截止时，电感释放储能，输出电压呈现提升趋势。
BOOST电路的主要构成要素包括开关管、电感、滤波电容以及输出负载。
开关管可以采用MOSFET 或者BJT等器件，电感和滤波电容则用于储能和平滑输出电压，输出负载通常是负载电阻或者电子设备。
在BOOST电路设计中，首先需要确定输入电压和输出电压的范围，以此来选择合适的电感和开关管。
电感的选取应考虑到电流波形的要求，滤波电容的选取则需考虑输出纹波电压的要求。
接下来，需要确定开关管的导通和截止频率，这将决定BOOST电路的工作频率和效率。
较高的开关频率可以减小电感和滤波电容的尺寸，但也会增加开关管的功耗。
最后，需要进行电路的稳定性分析，并设计反馈控制电路来实现输出电压的稳定调节。
BOOST电路的设计可以通过软件仿真来实现，常用的仿真工具有PSpice、Multisim等。
在仿真中，可以通过建立电路的数学模型，输入合适的参数值来观察电路的工作状态，并进行性能评估。
例如，可以观察输出电压的波形和纹波电压，计算电路的效率以及输出电压的稳定性等。
通过仿真，可以优化电路参数，满足系统要求。
总结起来，BOOST电路是一种常用的升压电路，可以将输入电压提升到更高的输出电压，具有广泛的应用。
在设计BOOST电路时，需要考虑输入输出电压范围、选择合适的电感和开关管、确定开关频率以及设计反馈控制电路。
仿真是一种有效的方法，可以帮助设计人员评估BOOST电路的性能，并进行参数优化。
基于MATLAB buck-boost电路仿真
基于Matlab/Simulink Buck-Boost 电路仿真1. Buck-Boost 电路原理Buck-Boost 电路可以输出电压Vo 高于或低于输入电压Vin 的直流斩波电路（图1）。
电感Lf 位于电路中间，输出电压Vo 与输入电压Vin 极性相反，二极管与Buck 和Boost 电路不同，反向串接。
图1 Buck-Boost 电路当开关Q 在0时导通，电路等效于图2。
电源电压Vin 加在电感Lf 两端，电感电流呈线性增长，二极管D 反向截止，负载电流由电容提供。
t0时电流达到最大值，这时关断Q ，电路等效于图3，电感Lf 接入负载端，在0~t0储能转化为负载供电功率，并给电容Cf 充电，电感电流开始下降，下降到t1时达到最小值，这时再开通开关Q ，到达下个开关周期。
图 2开关Q 导通图 3 开关Q 关断如此往复，即可实现电感能量向电容的传递，并实现电压变换。
开通时间t0与周期t1的比值为占空比D 。
由能量守恒可得：)1(D V D V O in -=，输出电压)1(D DV V in o -=，可知调节D 的值可以改变输出电压Vo 的值。
2. 模型构建过程根据Buck-Boost 电路原理，在MATLAB （Simulink ）中建立仿真模型（如图4），输入端直接接入直流恒压源（DC Voltage Source ），开关器件Q 选择IGBT （参数默认）,由脉冲触发器（Pulse Generator ）控制，理想电感、电容和电阻各一个，电力二极管一个（Diode 参数默认），以及用于观察波形的示波器（scope ）和信号接口（Voltage Measurement 和Current Measurement ）。
Powergui 模块，特别注意其Simulation type 的设置；添加4个display 对输出电压、电流、电感电压和电流的平均值进行测量，方便电路的分析检验。
别忘输入端负极接地。
完整word版,BOOST电路设计及matlab仿真
Boost升压电路及MATLAB仿真1. 输入电压（VIN）:12V2. 输出电压（VO）：18V3. 输出电流（IN）:5A4. 电压纹波：0.1V5. 开关频率设置为50KHz 需设计一个闭环控制电路，输入电压在10—14V或负载电流在2—5A 范围变化时，稳态输出能够保持在18V 。
根据设计要求很显然是要设计一个升压电路即Boost电路。
Boost 电路又称为升压型电路,是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
其工作过程包括电路启动时的瞬态工作过程和电路稳定后的稳态工作过程。
、主电路设计图 1 主电路2.1 Boost 电路的工作原理Boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS 断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成。
Boost 升压电路的肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS 开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极的电压低，此时二极管反向截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS 管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。
闭合开关会引起通过电感的电流增加。
打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。
设计要求接下来分两部分对 Boost 电路作具体介绍即充电过程和放电过程。
充电过程在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线 代替。
这时，输入电压流过电感。
二极管防止电容对地放电。
由于输入是直流电，所以电感 上的电流以一定的比率线性增加， 这个比率跟电感大小有关。
BOOST电路的设计与仿真
BOOST电路的设计与仿真首先，需要选择BOOST电路的参数。
在设计过程中，需要确定输出电压、输出电流、输入电压范围以及负载变化范围。
这些参数将直接影响到BOOST电路的工作状态和整体性能。
接下来，选择合适的开关元件。
BOOST电路通常使用MOSFET作为开关元件，因为MOSFET具有低导通电阻和高开关速度等优点。
在选择MOSFET时，需要考虑其导通电阻、额定电压和电流能力。
同时还需要考虑开关频率和功率损失等因素。
然后，进行电感的选择。
电感是BOOST电路中一个重要的元件，起到储能和滤波的作用。
选择电感时，需要考虑其感值、电流能力和电阻等参数。
一般情况下，感值越高，效率越高，但体积和成本也会相应增加。
同时，选择合适的电容。
电容在BOOST电路中起到滤波和电荷储存的作用。
选取电容时，需要考虑其额定电压、电容值和ESR等参数。
电容的选择对BOOST电路的稳定性和纹波大小等指标有着重要影响。
最后，进行BOOST电路的仿真。
可以使用电路仿真软件（如PSPICE、Multisim等）进行BOOST电路的仿真分析。
通过仿真，可以验证电路设计的正确性、性能参数的满足程度，以及优化设计方案。
在仿真过程中，应该考虑输入电压变化、负载变化和开关频率等因素，以评估BOOST电路的稳定性、效率和纹波等性能指标。
需要注意的是，设计和仿真过程可能需要多次迭代调整，以达到所需的设计目标。
此外，BOOST电路的稳压控制等高级功能也需要在设计和仿真中进行考虑。
总之，BOOST电路的设计与仿真需要进行参数选择、元件选择、仿真分析等多个方面的工作。
通过合理的设计和仿真分析，可以得到满足设计要求的BOOST电路方案。
基于UC3854的Boost电路的仿真与应用
图５ 为未 经 Ｐ Ｃ 系 统 网侧 输 入 电压 和输 入 电流 波 形 ，其 Ｆ时
输 入电流发 生严重畸变 ，造成总谐波畸变增 大，输入功率 因 数低 。图６ 系统加Ｐ Ｃ Ｆ 电路时，网侧输入 电流变成严格 的正弦 电流波 形，且与输入 电压 同相位 。图７ 表示Ｂｏ ｔ ｏ ｓ变换器输入 电压与输入 电流波形 。其 中，上面波形为变换器输入 电压波 形 ，下面波形为变换器输入 电流波 形。由图可知 ，电压、 电
当 开关 管ｓ 通 时 ， 电流 ｉ 流 过 电感 线 圈Ｌ 电感 储 导 Ｌ ，
能 ；电容Ｃ 过Ｒ 电 ，Ｒ 端 为输 出 电压Ｖ ，极性 上 正下 通 放 两 ｏ 负。 当开 关管Ｓ 断开 时 ，线 圈Ｌ 两端 电压Ｖ 与 电源 电压Ｖ 串 Ｌ ｉ 联 ，高于Ｖ 时 ，电容有充 电电流 ；等 于Ｖ 时 ，充 电电流为 ｏ ｏ 零 ；当ｖ 有降低趋势 时， 电容 向负载Ｒ 电，维 持Ｖ 不变 。 ｏ 放 ｏ 故称它为升压变换器 。 ３ ２基于Ｓ ｍ ｌｎ 的主 电路 的仿真 ． ｉｕｉｋ 根据Ｂ ｏ ｔ ｏ ｓ 变换 电路 的基本原 理，采用状态方程 法来推 导Ｂ ｏ ｔ ｏ ｓ 电路的数学模型 。 引入 二进制变量Ａ ，当开关ｓ 导通 时，Ａ Ｉ ＝ 。则根据 开关 管的通断工作情况分别得到式 １ 、式２ ，即：
Ｌ ｃ 等 ＝
， 即丝 ：一 ｄ ｔ Ｒ来自 ｄ ｔ一 （１ 式）
４ ２ 系统 电路仿真及 结果分析 ．
按 Ｕ ３ ５ 芯 片 手 册 中 的 方 法 及 文 中 前 述 的方 法 设 计 ， Ｃ８ ４
“ ：一 Ｃ Ｒ
得 出Ｕ ３ ５ 的 等 效模 型 。仿 真所 用 的 电路 参数 为 ： 电感 Ｃ８４
３３
中国西 部 科技 ２ １ 年Ｏ 月 （ 旬 ）第１ 卷第 １ 期总 第２ １ ０ １ ６ 下 Ｏ ８ ５ 期
BOOST电路设计及仿真
目录一. Boost主电路设计：21.1占空比D计算21.2临界电感L计算31.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V）31.4输出电阻阻值3二. Boost变换器开环分析42.1 PSIM仿真42.2 Matlab仿真频域特性6三. Boost闭环控制设计93.1闭环控制原理93.2 补偿网络的设计（使用SISOTOOL确定参数）93.3 计算补偿网络的参数12四．修正后电路PSIM仿真12五．设计体会17Boost变换器性能指标:输入电压：标准直流电压Vin=48V输出电压：直流电压Vo=220V 参考电压Vref=5V输出功率：Pout=5Kw输出电压纹波：Vpp=2.2V Vm=4V电流纹波：0.25A开关频率：fs=100kHz相位裕度：60幅值裕度：10dB一. Boost主电路设计：1.1占空比D计算根据Boost变换器输入输出电压之间的关系求出占空比D的变化范围。
1.2临界电感L计算选取L>Lc，在此选L=4uH1.3临界电容C计算（取纹波Vpp<2.2V）选取C>Cc，在此选C=100uF1.4输出电阻阻值Boost主电路传递函数Gvd（s）占空比d（t）到输出电压Vo（t）的传递函数为：二. Boost变换器开环分析2.1PSIM仿真电压仿真波形如下图电压稳定时间大约1.5毫秒，稳定在220V左右电压稳定后的纹波如下图电压稳定后的纹波大约为2.2V电流仿真波形如下图电流稳定时间大约2毫秒，稳定在22A左右电流稳定后的纹波如下图2.2Matlab仿真频域特性设定参考电压为5V，则，系统的开环传递函数为,其中，由上图可得，Gvd(s)的低频增益为-60dB，截止频率fc=196KHz，相位裕度--84.4，相位裕度过小，高频段是-20dB/dec。
系统不稳定，需要加控制电路调整。
1、开环传递函数在低频段的增益较小，会导致较大的稳态误差2、中频段的剪切频率较小会影响系统的响应速度，使调节时间较大。
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基于Matlab/Simulink
的BOOST电路仿真
姓名：long ge
学号：0000000223
班级：07自动化2班
时间：2010年12月5日
1引言
BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。
此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。
采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。
图1BOO ST 电路的结构
2电路的工作状态
BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。
其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。
(a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断)
(c) 开关状态3 (电感电流为零)
图2BOO ST 电路的工作状态
3matlab仿真分析
matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示,其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。
图3BOO ST 电路的PSp ice 模型
3.1电路工作原理
在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。
调节开关器件V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:
（3-1）
式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。
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。
在以上分析
E
t
T
E
t
t
t
U
off
off
off
on
o
=
+
=
中，认为开关处于通态期间因电容C的作用使得输出电压不变，但实际上C 值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。
3.2在模型中设置仿真参数：
（1）设置电源电压为200V，电阻的阻值为5Ω。
（2）脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%。
（3）IGBT和二极管的参数可以保持默认值。
（4）初选L的值为0.1ms，C的值为100µF。
3.3启动仿真
3. 31电路瞬态过程分析
设置仿真时间为0.03s，算法采用ode15s。
仿真波形如图3.1.1.14-7所示,其放大的电路图为图3.1.1.2，所对应的开关管电压的波形、二极管电流的波形、输出电压的波形、开关管电流的波形、现分析其工作过程如下:
0～0.1ms 时段: 开关处于断开状态, 直流电源通过电感、二极管向负载供电, 电路处于稳态。
图3.3.1.1电路相应信号仿真波形
0.1ms～0.2ms 时段: 开关于0.1ms～0.2ms 之间闭合, 并保持闭合状态直到0.2ms, 电路处于图2. a) 状态。
由于电路开关状态发生突变, 电路进入暂态。
由于开关闭合,开关电压降为0, 电感两端产生压降, 电感电流开始增长, 电感开始储存能量; 此时二极管D 处于断态, 输出端由电容C 向负载RL 提供能量, 因此可以明显的观察到, 电容上的输出电压在下降, 这意味着电容在释放刚刚静态时储存的能量。
0.2ms～0.3ms 时段: 开关于0.2ms～0.3ms 之间断开, 并保持断开状态直到0.3ms, 电路处于图2. b) 状态。
电路开关状态再次发生突变, 电路仍处在暂态中。
电感与电源V串联, 以高于电源的电压向电路的后级供电, 使电路产生了升压作用。
此时, 电感向后级电路释放能量, 电感电流不断减小, 电感电流通过二极管到达输出端后, 一部分给输出提供能量, 一部分给电容充电, 可以观察到,电容上的电压在上升, 电容开始储存能量。
电路在0.1ms～0.3ms 时段之间的工作过程是BOOST 电路的第一个工作周期, 此后电路重复上述过程继续工作。
图3.3.1.2电路相应信号放大仿真波形
3. 32电路稳定过程的分析
观察图3.1.1.1易见, 电路输出电压, 电感电流在5ms 左右趋于稳定, 电路进入稳态。
3. 33电路稳态分析
对4.5m s～5m s 时段进行扫描分析, 对应的输出波形如图3.1.1.2所示, 电
路的工作过程与图3.1.1.1 类似, 只是此刻电感、电容均已进入稳定工作状态, 每个工作周期电感提供相同大小的电压, 电感电流下降的斜率一定, 电感吸收的能量等于释放的能量, 电容充电能量等于放电能量, 电感、电容不再吸收能量而成为能量传递的工具。
通过改变电感的值可更清楚的观察电感电流的波形，如图所示
3.4结论
以上的仿真过程分析，可以得到以下结论：直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通与关断，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。
利用Simulink对升压斩波电路的仿真结果进行了分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。
4 总结
现在我们所使用到能源中电能占了很大的比重，它具有成本低廉，输送方便，绿色环保，控制方便能很容易转换成其他的信号等等。
我们的日常生活已经离不开电了。
在如今高能耗社会，合理的利用电能，提高电能品质和用电效率成为了全球研究的当务之急。
而《电力电子技术》正是与这一主题相关联的。
直流升压斩波电路是里面的一部分，它开关电源，与线性电源相比，具有绿色效率高，控制方便，智能化，易实现计算机控制。
在做课程设计的这段时间里，通过不断地查找资料，最升压斩波电路有了一定的理解，并且在matlab中仿真实现了。
在做课程设计过程中，我对matlab在仿真中的应用有了进一步的了解和掌握。
Matlab在电力电子方面的仿真应用时，可以将电力电子电路输出效果图形化，形象直观，可以帮助我们对电路的理解。
经过这次课程设计，我认识到自己还有很多东西需要进一步加强学习，而且要把理论联系实践来学习，不仅要懂理论知识，还要懂如何作出实物。