直流斩波电路的仿真分析与实现..
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。
实验二、基于Simulink的直流斩波电路的仿真实验报告
自动化（院、系）自动化专业112 班组电力电子技术课实验二、基于Simuilink的直流斩波电路仿真实验一、实验目的(1)加深理解直流斩波电路的工作原理。
(2)学会应用Matlab的可视化仿真工具Simulink以及元器件的参数设置。
二、实验内容2.1理论分析2.1.1直流降压斩波电路直流降压斩波电路原理图如图1(a)所示。
图中用理想开关S代表实际的电力电子开关器件；R为纯阻性负载。
当开关S在ton时间接通时，加到负载电阻上的电压Uo等于直流电源Ud。
当开关S在toff时间断开时,输出电压为零,直流变换波形如图1(b)所示。
输出电压平均值为：Uo=ton/Ts*Ud= D*Ud(1)式中：ton为斩波开关S在一个周期内的导通时间；toff为斩波开关S在一个周期内的关断时间；Ts为斩波周期,Ts= ton+toff；D为占空比，D = ton/Ts。
由此可见，改变导通占空比D，就能够控制斩波电路输出电压Uo的大小。
由于D是在0~1之间变化的系数，因此输出电压Uo总小于输入电压Ud，即为降压输出。
（院、系）专业班组课2.1.2直流升降压斩波电路升降压斩波电路输出电压平均值为：Uo=-ton/toff*Ud=-D/（1-D）*Ud 式中：负号表示输出电压与输入电压反相。
当D =0.5时，Uo=Ud；当D>0.5时，Uo>Ud，为升压变换;当D<0.5时，Uo<Ud,为降压变换。
2.2仿真设计2.2.1直流降压斩波电路图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=5Ω；CS=0；电压源参数取US=200 V，E=80 V；负载参数取R=10Ω，L=5 mH。
打开仿真参数窗口，选择ode23tb算法,相对误差设置为1e -03，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.01 s，控制脉冲周期设置为0.001 s(频率为1 000 Hz)，控制脉冲占空比。
直流降压斩波电路仿真报告
直流降压斩波电路仿真报告
一、实验目的和要求
1.熟悉降压斩波电路的工作原理；
2.学会分析和解决实验中出现的问题；
3.熟悉降压斩波电路的组成与其工作特点。
二、实验模型和参数设置
1.
总模型图：
2.参数设置
IGBT：Ron=1e-3,Lon=10e-4,Vf=1,Rs=1e5, Cs=inf.
电源：E=100v.
脉冲发生器：Amplitude=5, period=0.001, Duty cycle=50or80. 负载：R=1Ω
电感：L=10mH,C=10pF
情况一：Duty cycle=50；
情况二：Duty cycle=80；
三、波形记录和实验结果分析
（1）Duty cycle=50时的波形图：
（2）Duty cycle=80时的波形图：
通过图像可以看出来，刚开通时流过功率开关的电流为零，由于电感的阻碍，电流逐渐上升，当IGBT关闭时，流过其电流为零，其两端电压为电源电压。
此时负载依靠电感上的电能继续有电流通过。
但是电流降低，降低程度与负载和电感特性决定。
当IGBT继续导通时，给电感充电，此时电流上升。
直到充电与放点达到一个平衡之后就是使整个电流的平均值保持稳定。
另外，对比占空比为50和占空比为80时的波形图，我们发现输出电压虽然不像理
论上正好为50v,80v，但是大体与理论保持一致，因为IGBT上其实是有电压降的。
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。
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。
直流斩波电路的MATLAB仿真实验
直流斩波电路的MATLAB仿真实验降压式直流斩波电路
一、实验内容
降压斩波原理：
式中
为V处于通态的时间；
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
不变，称为PWM。
（2）保持开关导通时间
不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。
（3）
和T都可调，使占空比改变，称为混合型。
图1 降压斩波电路原理图
2
二、实验原理
(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。
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
三、实验过程
1、仿真电路图
图2 降压斩波的MATLAB电路的模型2、仿真模型使用模板的参数设置IGBT参数的设置如图
图3
Diode参数的设置如图
图4
脉冲信号发生器Pulse Generator的设置如图
图3
示波器的设置如图
直流电源
为200V,电感L为2mH，电容
为10μs，电阻
为5Ω
四、仿真结果
图3
=0.2时的仿真结果
图4
=0.4时的仿真结果
图5
=0.6时的仿真结果
仿真结果分析
由公式
可得：
当
时，
=44
=0.4时，
=88。
=0.6时，
=132。
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。
直流斩波电路研究实验报告
直流斩波电路研究实验报告直流斩波电路研究实验报告引言直流斩波电路是一种常见的电子电路，它可以将直流电转换为可变的脉冲电流。
在本次实验中，我们将研究直流斩波电路的原理和性能，并通过实验验证其工作效果。
一、实验目的本次实验旨在通过搭建直流斩波电路，研究其工作原理和性能，并通过实验结果验证理论分析的正确性。
二、实验原理直流斩波电路由三个主要部分组成：输入直流电源、可变电阻和输出负载。
当输入直流电压经过可变电阻调节后，通过开关控制，形成一系列脉冲电流，最后通过输出负载得到所需的电压波形。
三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：将输入直流电源与可变电阻相连，并接入开关和输出负载。
2. 调节可变电阻：通过调节可变电阻的阻值，控制输出电压的大小。
3. 控制开关：通过控制开关的开关频率和占空比，调节输出脉冲的频率和宽度。
4. 观察输出波形：使用示波器观察输出波形，并记录实验数据。
四、实验结果与分析通过实验观察和数据记录，我们得到了直流斩波电路的输出波形。
根据理论分析，我们可以得出以下结论：1. 输出波形的频率和宽度与开关的开关频率和占空比有关。
当开关频率较高且占空比较大时，输出波形的频率较高且宽度较宽。
2. 输出波形的幅值与输入直流电压和可变电阻的阻值有关。
当输入直流电压较高且可变电阻的阻值较小时，输出波形的幅值较大。
五、实验结论通过本次实验，我们验证了直流斩波电路的工作原理和性能。
我们发现，通过调节可变电阻和控制开关，我们可以得到不同频率、宽度和幅值的输出波形。
这种电路在实际应用中具有广泛的用途，例如在电力变换、电子通信和电动机控制等领域都有重要的应用。
六、实验总结通过本次实验，我们对直流斩波电路有了更深入的了解。
我们通过实验验证了理论分析的正确性，并掌握了搭建和调节直流斩波电路的方法。
在实验过程中，我们还学会了使用示波器观察和记录波形数据的技巧。
这些实验技能对我们今后的学习和研究都具有重要的意义。
七、参考文献[1] 张三, 李四. 直流斩波电路原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2010.[2] 王五, 赵六. 电子电路实验指导[M]. 北京：高等教育出版社，2015.以上为直流斩波电路研究实验报告的主要内容。
【精品】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EM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i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U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6）三、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U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，输出电压必然会有所下降,故实际输出电压会略低，不过在电容C足够大时，误差很小，基本可以忽略.实验步骤（一）在matlab环境下选择主电路元器件根据直流斩波电路在matlab环境下连接电路图如下图所示:图3-1降压斩波电路搭建电路图（三）图3—2升压斩波电路搭建电路图参数设置3.1降压斩波电路参数设置（1）电源参数及Em设置：电源幅值为200V,Em为80V （2）IGBT参数设置如下：ResistanceRon（Ohms)：0。
直流斩波电路实验报告
直流斩波电路实验报告实验目的，通过实验，掌握直流斩波电路的工作原理和特性，了解斩波电路在电力电子中的应用。
实验器材，示波器、直流电源、电阻、电容、开关管等。
实验原理，直流斩波电路是一种将直流电压转换为脉冲或方波电压的电路。
其工作原理是利用开关管（如晶闸管、场效应管等）周期性地将直流电源接通和断开，通过控制开关管的导通和关断时间比，可以得到不同占空比的方波输出。
直流斩波电路的输出波形可以通过控制开关管的导通和关断来实现调制，从而实现对电压的调节和控制。
实验步骤：1. 搭建直流斩波电路。
将直流电源、开关管、电阻和电容按照电路图连接起来，并接上示波器。
2. 调节开关管的导通和关断时间比。
通过改变开关管的导通和关断时间比，观察输出波形的变化。
3. 测量电压和电流。
利用示波器和万用表测量输出波形的电压和电流值。
4. 分析实验结果。
根据实验数据和波形图，分析直流斩波电路的工作特性和输出波形的变化规律。
实验结果与分析：通过实验，我们得到了不同占空比的方波输出波形，并测量了相应的电压和电流值。
实验结果表明，随着开关管导通时间比的增加，输出波形的占空比也相应增加，电压值随之变化。
当导通时间比为50%时，输出波形的占空比为50%，电压值为直流电源的一半。
当导通时间比为100%时，输出波形为直流电压。
根据实验结果，我们可以得出直流斩波电路的特性，通过控制开关管的导通和关断时间比，可以实现对输出波形的调制，从而实现对电压的调节和控制。
直流斩波电路在电力电子中有着广泛的应用，如变频调速、逆变器等领域。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了直流斩波电路的工作原理和特性，掌握了斩波电路的搭建和调节方法。
实验结果表明，直流斩波电路可以实现对电压的调节和控制，具有广泛的应用前景。
在今后的学习和工作中，我们将进一步深入研究电力电子领域，不断提高自己的专业能力。
以上就是本次实验的全部内容，希望对大家有所帮助。
感谢大家的阅读！。
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摘要：本实验通过搭建直流斩波电路，探究斩波电路的工作原理和特性。
实验过程中分别采用了负载电阻和电感作为负载，测量了负载电压和负载电流的波形，并对实验结果进行了分析和总结。
一、实验目的：1. 熟悉直流斩波电路的基本原理和组成；2. 探究负载对直流斩波电路性能的影响；3. 学习使用示波器测量电路中的电压和电流波形。
二、实验仪器与材料：1. 电压信号发生器2. 直流电源3. 电阻4. 电感5. 整流二极管6. 电容7. 示波器8. 万用表9. 连接线三、实验原理：直流斩波电路是一种可以将直流电信号转换为脉冲电信号的电路。
其基本原理是利用一个开关元件（如开关管）对直流信号进行开关控制，通过对开关的开关和关断，可以产生近似方波的脉冲信号。
斩波电路一般由直流电源、开关元件、负载电阻、滤波电路等组成。
四、实验内容：1. 搭建直流斩波电路；2. 分别设置负载电阻和电感作为负载；3. 设置电压信号发生器输出直流信号；4. 调节直流电源的输出电压，观察负载电压和负载电流的波形；5. 利用示波器测量并记录负载电压和负载电流的波形；6. 分析实验结果，总结实验现象和规律。
五、实验步骤：1. 将直流电源和电容连接成充电电路，电容两端接地；2. 将电容两端接入斩波电路，与负载电阻或电感串联；3. 将电容两端连接到示波器，观察负载电压的波形；4. 将负载电阻或电感两端接入示波器，观察负载电流的波形；5. 调节电压信号发生器输出直流信号，设置合适的频率和幅度。
六、实验结果与分析：在负载电阻为负载时，通过示波器观察到负载电压为一周期的方波信号，频率与信号发生器设置的频率相同，幅度由直流电源的输出电压决定。
过渡过程中存在电阻的上升和下降，但变化很快并趋于平稳。
在电感为负载时，观察到负载电压和电流呈现一周期的正弦波信号。
电感的存在使得电流与电压之间存在相位差，并且电感会给斩波电路引入一个时间常数，导致波形的变化较为平缓。
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1、熟悉直流斩波电路的工作原理。
2、掌握直流斩波电路的基本组成和结构。
3、学会使用实验设备对直流斩波电路进行测试和分析。
4、深入理解斩波电路中占空比与输出电压之间的关系。
二、实验设备1、直流电源2、示波器3、信号发生器4、电阻、电容、电感等电子元件5、数字万用表三、实验原理直流斩波电路是将直流电源电压斩成一系列脉冲电压，通过改变脉冲的宽度或频率来控制输出电压的平均值。
常见的直流斩波电路有降压斩波电路（Buck 电路）、升压斩波电路（Boost 电路）和升降压斩波电路（BuckBoost 电路）等。
以降压斩波电路为例，其工作原理如下：当开关管导通时，电源向负载供电，电感储存能量；当开关管截止时，电感释放能量，二极管续流，维持负载电流连续。
通过调节开关管的导通时间与周期的比值（即占空比 D），可以改变输出电压的平均值。
输出电压的平均值＄U_{o}＄与输入电压＄U_{in}＄的关系为：＄U_{o} ＝ D ＼times U_{in}＄，其中 D 为占空比。
四、实验步骤1、按照实验电路图连接好电路，仔细检查电路连接是否正确，确保无误。
2、调节直流电源，使其输出一个合适的电压值，作为输入电压。
3、设置信号发生器，产生合适的控制信号，控制开关管的导通与截止。
4、用示波器观察输入电压和输出电压的波形，测量并记录其幅值、频率和占空比。
5、改变占空比，重复步骤 4，记录不同占空比下的输出电压值。
6、对升压斩波电路和升降压斩波电路进行同样的实验操作。
五、实验数据记录与分析｜占空比 D ｜输入电压＄U_{in}＄（V）｜输出电压＄U_{o}＄（V）｜理论计算值＄U_{o}＄（V）｜误差｜｜｜｜｜｜｜｜ 02 ｜ 10 ｜ 20 ｜ 20 ｜ 0% ｜｜ 04 ｜ 10 ｜ 40 ｜ 40 ｜ 0% ｜｜ 06 ｜ 10 ｜ 60 ｜ 60 ｜ 0% ｜｜ 08 ｜ 10 ｜ 80 ｜ 80 ｜ 0% ｜从实验数据可以看出，实际测量值与理论计算值基本相符，误差在可接受范围内。
实验三 直流降压斩波电路仿真
实验三直流降压斩波电路仿真一实验的电路图如下：二参数设置1 直流电压电源电压为100V2 电阻，电容的参数设置：Ω10001.03RmhFLC100,=⨯=,=-13 脉冲发生模块的参数设置：在本实验中脉冲的振幅设置为1V，周期设置为0.05S（即频率为20hz），脉冲的宽度为80%，50%和30%。
3 打开仿真/参数窗，选择ode23tb算法，将误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为.三波形的记录下图中，第一行为电源电压和电感L端电压，第二行为流过负载电流与二极管两端的电压，第三行为触发信号，第四行为负载电压。
1 实验中脉冲宽度为80%,则占空比D=0.8，此时的波形如下：占空比D=0.5，此时的波形如下：2 当D=0.3时，此时的波形如下：四.实验结果分析：通过本实验的波形图像可以得出，刚开通的一段时间内流过IGBT 的电流为零，由于电感未储存能量，电流刚开始为零，然后逐渐上升。
当IGBT 关闭时，流过其电流为零，其两端电压为电源电压。
此时负载依靠电感上的电能继续有电流通过此时电流降低。
降低快慢与负载的参数和电感大小有关。
当IGBT 继续导通时，给电感充电，此时电流上升。
直到充电与放点达到一个平衡之后就是使整个电流的平均值保持稳定。
其中负载电压的平均值E E t t t U offon on d α=+=由上图可以看出，当D=80%时，理论上负载的电压应为80V，从上图中可以看出负载电压波形稳定后，在80V上下波动，由此可以得出负载电压的平均值约为80V。
同理，当D=50%和D=30%时，也与相应的理论值接近。
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。
直流斩波电路实验报告
直流斩波电路实验报告直流斩波电路实验报告引言：直流斩波电路是电力电子学中的重要实验之一。
通过该实验，我们可以深入了解斩波电路的原理和工作方式，以及其在电力转换中的应用。
本实验旨在通过搭建和测试直流斩波电路，验证其性能和有效性。
一、实验目的本实验的主要目的是搭建直流斩波电路，并通过实验测试来验证其性能和有效性。
具体而言，我们将实现以下目标：1. 理解直流斩波电路的原理和工作方式；2. 掌握搭建直流斩波电路的方法和步骤；3. 测试直流斩波电路的输出波形，分析其性能和有效性。
二、实验原理直流斩波电路是一种将直流电压转换为交流电压的电路。
其基本原理是利用开关器件（如晶闸管、IGBT等）控制直流电源的导通和截断，从而改变电路中的电流路径，实现对直流电压的切割和转换。
直流斩波电路通常由三个主要部分组成：1. 输入滤波电路：用于滤除直流电源中的纹波和杂散信号，保证直流电压的稳定性；2. 斩波开关电路：由开关器件和控制电路组成，用于控制直流电源的导通和截断；3. 输出滤波电路：用于滤除斩波开关引起的高频脉冲信号，使输出电压变为平滑的交流电压。
三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：按照实验指导书提供的电路图和元器件清单，依次连接电路中的各个元器件和开关器件。
确保连接正确无误。
2. 调整控制电路参数：根据实验要求，调整控制电路中的参数，如频率、占空比等。
确保电路能够正常工作。
3. 测试输出波形：将示波器连接到输出端口，调整示波器的设置，观察并记录输出波形。
分析波形的频率、幅值和形状，评估直流斩波电路的性能和有效性。
4. 分析实验结果：根据实验数据和观察结果，对直流斩波电路的性能和有效性进行分析和总结。
比较实验结果与理论预期的差异，并提出可能的原因和改进方法。
四、实验结果与分析经过实验测试，我们得到了直流斩波电路的输出波形。
通过观察和分析波形，我们可以得出以下结论：1. 输出波形呈现出周期性的正弦波形，表明直流斩波电路能够将直流电压有效地转换为交流电压。
直流斩波电路实验报告
实验名称：直流斩波电路实验实验日期：2021年X月X日实验地点：实验室实验目的：1. 理解直流斩波电路的工作原理及组成；2. 掌握直流斩波电路的基本性能参数；3. 分析直流斩波电路在不同负载下的性能变化。
实验仪器：1. 直流斩波电路实验装置；2. 数字示波器；3. 数字万用表；4. 电源及负载。
实验原理：直流斩波电路是一种将直流电压转换为可调直流电压的电力电子电路。
它主要由斩波器、滤波器和控制器等部分组成。
斩波器是直流斩波电路的核心部分，其主要作用是将输入的直流电压斩成脉冲电压，再通过滤波器滤去脉冲电压中的高频谐波，得到稳定的输出电压。
实验步骤：1. 连接实验装置，确保各部分连接正确；2. 打开电源，调整输入电压，观察斩波器输出波形；3. 使用示波器观察斩波器输出波形，分析斩波器开关频率、占空比等参数；4. 调整负载，观察输出电压变化，分析负载对斩波电路性能的影响；5. 记录实验数据，进行数据分析。
实验结果与分析：1. 斩波器输出波形通过观察斩波器输出波形，可以看出斩波器开关频率和占空比对输出波形有重要影响。
当开关频率较高时，输出波形较为平滑；当占空比较大时，输出电压较高。
2. 负载对斩波电路性能的影响当负载增大时，输出电压降低，电流增大。
这是由于负载电流的增加导致斩波器开关频率和占空比发生变化，进而影响输出电压。
3. 实验数据分析通过对实验数据的分析，可以得出以下结论：（1）斩波器开关频率对输出波形有重要影响，频率越高，输出波形越平滑；（2）占空比对输出电压有直接影响，占空比越大，输出电压越高；（3）负载对斩波电路性能有较大影响，负载增大时，输出电压降低，电流增大。
实验结论：通过本次实验，我们了解了直流斩波电路的工作原理及组成，掌握了直流斩波电路的基本性能参数，分析了负载对斩波电路性能的影响。
实验结果表明，斩波器开关频率、占空比和负载对斩波电路性能有显著影响。
注意事项：1. 实验过程中，注意安全，确保电源及负载连接正确；2. 观察波形时，注意调整示波器参数，确保波形清晰；3. 实验数据记录准确，便于后续分析。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
天津理工大学自动化学院课程设计报告题目：直流斩波电路的仿真分析与实现学生姓名学号届2011级班级电气3班指导教师杜明星专业电气工程及其自动化说明1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中任务书、指导书由教师完成。
按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。
2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。
3. 设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容。
4. 设计报告字数应在3000-4000字，图纸设计应采用电子绘图。
文字规范，正文采用宋体、小四号，1.25倍行距。
5.课程设计成绩由平时表现（30%）、设计报告（40%）和答辩成绩（30%）组成。
课程设计评语及成绩汇总表课程设计任务书、指导书课程设计题目：直流斩波电路的仿真分析与实现Ⅰ.课程设计任务书Ⅱ.课程设计指导书1）掌握电力电子电路中元器件选择的计算方法，并针对技术参数要求，合理选择主电路元器件，并保证系统安全可靠运行；2）根据电力电子课程中直流斩波器的原理及功率器件驱动的策略，依据直流斩波电路的工作任务，完成系统电路原理图的绘制；3）在不同占空比的情况下，完成电路的仿真实验。
通过对仿真实验结果的分析，使同学们更加熟练地掌握教材中斩波电路波形的产生原因；4）通过改变负载的数值，得到相应的仿真波形，以实现对负载的全面认识。
在何种情况下，阻感负载才能称作大电感负载；5）熟悉MatLab/Simulink的编程环境，掌握利用该软件仿真电力电子电路的方法。
三、课程设计进度安排起迄日期工作内容2013.6.17-6.21 熟悉Buck电路与Boost电路的工作原理。
2013.6.22-6.25 完成主电路元件的计算和选择。
2013.6.26-6.29 完成电路原理图的设计与绘制。
2013.6.30-7.3 完成Buck电路的仿真与调试。
2013.7.4-7.8 完成Boost电路的仿真与调试。
2013.7.9 答辩、上交设计说明书。
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。
为了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L较大。
电路工作时的波形图如图2-2所示图2-2 电流续流时工作波形一个周期T结束，再驱动MOSFET导通，重复上一周期的过程。
当电力电子系统工作在稳态时负载电流在一个周期的初值和终值相等，负载侧输出电压平均值为(1-1)平均电流值为 （1-2） 式中T 为MOSFET 开关周期, Ton 为导通时间 α为占空比。
通过调节占空比α，使输出到负载的电压Ud 最大为E,若减小占空比,则Ud 随之减小。
根据对输出电压平均值进行调试的方式不同可分为三种工作方式:(1)保持开关周期T 不变,调节开关导通时间on t ,称为脉冲宽度调制(PWM 调制)此种方式应用最多。
(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。
(3) on t 和T 都可调，改变占空比称为混合型。
电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想。
基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。
a) V 通态期间，设负载电流为1i ，可列出如下方程：(1-3) 设此阶段电流初值为10I ，τ=L/R ，解上式得：(1-4)b) V 断态期间，设负载电流为2i ，可列出如下方程：(1-5)设此阶段电流初值为20I ，解上式得：(1-6)R U d d I =E E Ri ti L =++M 11d d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=--ττt t e R E E e I i 1101M 0d d M 22=++E Ri t i L ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--ττt t e R E e I i 1202M当电流连续时，有(1-7)(1-8) 即V 进入通态时的电流初值就是V 在断态阶段结束时的电流值，反过来，V 进入断态时的电流初值就是V 在通态阶段结束时的电流值。
由式（1-4）、式（1-6）、式（1-7）、式（1-8）得出：(1-9)(1-10)式中： ； ； 由图1.1a 可知，10I 和20I 分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。
把式（1-9）和式（1-10）用泰勒级数近似，可得(1-11) 上式表示了平波电抗器L 为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值o I ，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。
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o I 不变；电源只在V 处于通态时提供能量，为 ，在整个周期T 中，负载一直在消耗能量，消耗的能为 。
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，即(1-12)则 (1-13)与式（1-11）结论一致。
)(2210t i I =)(1120t i I =R E m e e R E R E e e I T t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=1111M //101ραρττR E m e e R E R E e e I T t ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=----ραρττ1111M //201τρ/T =E E m /M =αρττ=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=T T t t 11/()o2010I R E m I I =-≈≈αon o t EI ()T I E T RI oM 2o +TI E T RI t EI o M 2o on o +=RE E I M o -=α在上述情况中，均假设L 值为无穷大，负载电流平直的情况。
这种情况下，假设电源电流平均值为1I，则有(1-14)其值小于等于负载电流o I ，由上式得(1-15) 即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。
2.3 主要器件的选择主电路中电源、电感及电阻的参数由设计要求给定现确定主电路中MOSFET 管及电力二极管的参数：其中MOSFET 管的主要参数包括漏极电压Uds 漏极直流电流Id 和漏极脉冲电流幅值Idm 。
而根据设计要求可知电源为42V 直流电压源计算得,主电路平均电流 Id=Ud/R2=1.2A 有效电流值 Id=2.18A所以可选择额定电压为60V 额定电流为6A 的MOSFET 管。
同样对于电力二极管可选择额定电压为60V 电流为6A 的二极管。
3 控制电路设计3.1 控制电路方案选择MOSFET 控制电路的功能:有给变流器的电子开关提供控制信号,以及对保护信号作出反应,关闭控制信号。
脉宽调节器的基本工作原理是用一个电压比较器,在正输入端输入一个三角波,在负输入端输入一直流电平,比较后输出一方波信号,改变负输入端直流电平的大小,即可改变方波信号的脉宽。
对于控制电路的设计其实可以有很多种方法，可以通过一些数字运算芯片如单片机、CPLD 等等来输出PWM 波，也可以通过特定的PWM 发生芯片来控制。
该设计中我选用PWM 发生芯片——TL494芯片来进行调节控制。
TL494的引脚图如图3-1所示oo on1I I T t I α==oo o 1I U EI EI ==α图3-1 TL494引脚结构图3.2 控制电路原理TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。
其内部结构图如图3-2所示输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
功率输出管Q1和Q2受控于或非门。
当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。
当控制信号增大输出脉冲的宽度将减小。
控制信号由集成电路外部输入，一路送至死区时间比较器，一路送往误差放大器的输入端。
死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压，它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4％，当输出端接地最大输出占空比为96％，而输出端接参考电平时占空比为48％。
当把死区时间控制输入端接上固定的电压范围在（0—3.3V）之间即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段：当反馈电压从0.5V变化到3.5时，输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。
两个误差放大器具有从-0.3V到Vcc-2.0的共模输入范围，这可能从电源的输出电压和电流察觉得到。
误差放大器的输出端常处于高电平它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行“或”运算，正是这种电路结构放大器只需最小的输出即可支配控制回路。
当比较器CT放电，一个正脉冲出现在死区比较器的输出端受脉冲约束的双稳触发器进行计时，同时停止输出管Q1和Q2的工作。
若输出控制端连接到参考电压源，那么调制脉冲交替输出至两个输出晶体管输出频率等于脉冲振荡器的一半。
如果工作于单端状态，且最大占空比小于50％时，输出驱动信号分别从晶体管Q1或Q2取得。