直流斩波电路设计的MATLAB仿真

目录

一摘要： (2)

二设计任务及要求： (2)

三引言： (2)

四设计原理： (2)

五设计仿真步骤： (2)

仿真完成之后的电路图： (2)

2在模型中设置仿真参数： (2)

3仿真结果： (2)

脉宽为46%的结果： (2)

脉宽50%的仿真结果： (2)

脉宽60%的仿真结果： (2)

脉冲81%的仿真结果： (2)

脉冲89%的仿真结果 (2)

六课程设计总结 (2)

七参考文献 (2)

直流斩波电路设计的MATLAB仿真

一摘要：

MATLAB（矩阵实验室）是一种科学计算软件，它是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。SIMULINK是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流-直流变换（DC/DC）变换。此文以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成了对斩波电路的仿真分析。所用的软件是MATLAB 2012a。win8平台。

关键词：Matlab/Simulink；仿真分析；斩波电路。

二设计任务及要求：

1、电源为太阳能电池，负载为电瓶；

2、电源：10～32V；输入电流：16A(MAX）；输出电压：连续可调60～95V；输出电流：2A(MAX)) 输出功率：自然冷却70W（MAX），加强散热100W（MAX）。

三引言：

直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多，基本分为6种斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）两种。前者较为通用，后者容易产生干扰。当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。而MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。其中MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。而Simulink是著名的、应用普遍的动态系统仿真工具，Simulink能够直观、快捷地构建过程控制系统的方块图模型，并在此基础上进行仿真结果的可视化分析，是进行过程控制系统设计和参数整定的首选仿真工具。

四设计原理：

直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图所示。

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 图1-5 原理图

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:

式中T 为V 开关周期,

on

t 为导通时间，

ott

t 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。在以上分析中，认为V 处于通态期间因电容C 的作用使得输出电压Uo 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，U 。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。

五 设计仿真步骤：

1. 根据直流升压变流器原理图建立变流器的仿真模型如图

E

t T

E t t t U off off off on o =+=

仿真完成之后的电路图：

图示的电路模型各个模块的名称及提取路径：

模块名提取路径

二极管模块SimPowerSystems/PowerElectronics

绝缘栅极双极晶体管模块IGBT SimPowerSystems/PowerElectronics

直流电压源SimPowerSystems/Electrical source

串联RLC支路SimPowerSystems/Elements

串联RLC支路一SimPowerSystems/Elements

脉冲发生器模块P Simulink/Sources

电压表模块SimPowerSystems/Measurement

电流表模块SimPowerSystems/Measurement

信号分离模块demux1，demux2 Simulink/Signal Rounting

示波器scope Simulink/Sinks

信号终结模块T Simulink/Sinks

Powergui模块SimPowerSystems

2在模型中设置仿真参数：

（1）设置电源E电压为20V，电阻的阻值为5Ω。

（2）脉冲发生器脉冲周期T=100e-6,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171uH，电容的值为13.8µF。

打开[Simulation>Configuration Paramenters],选择ode23tb算法，同时设置仿真时间0.2s