直流升压变换器的MATLAB仿真

图4
（3）电感参数，如图 5 所示：
图5
3
（4）阻抗负载参数，如图 6 所示：
图6
（5）二极管参数设置，如图 7 所示：
wenku.baidu.com
图7 4
（6）MOSFET 参数设置，如图 8 所示：
图8
（7）脉冲发生器参数设置，如图 9 所示：
图9 5
六、仿真结果
触发脉冲占空比为 50%时的波形，如图 10 所示：
图 10
o

T us t off

1

u s ，升压比的倒数
1


t off 。 T
还有， D 1 。由此可见，当 us 一定时，改变 就可以调节 u0 。当 T const 时，调 就
是调 toff ，或调 ton 也是调 ，也就改变了 u0 ，这就是升压式斩波器的升压工作原理。
出） 、 iM 为 MOSFET 导通的电感储能电流（分流器 A1 发出） 、 iD 为电感反电势与 us 串联叠加 流经二极管向负载供电的电流（分流器 A2 发出） 、i 为流经电感电流（分流器 A 发出） ，显 然， i iM iD 。仿真波形如上图 9 所示，自上而下依次为 ug 、 ud 、i、 iM 、 iD 。由图可见，
7
五、模块封装与仿真框图搭建
利用 Simulink 软件对升压式直流斩波电路（Boost）进行仿真，如图 2 所示：
图2
2
（1）仿真参数，算法（solver）ode23tb，相对误差（relative tolerance）为 1e-3，开 始时间为 0，结束时间为 0.003，如图 3 所示：
图3
（2）电源参数，电压为 100v，如图 4 所示：
三、所使用的 Matlab 工具箱与模块库
本次设计利用 Simulink 仿真，所使用的 Matlab 工具箱与模块库主要有：直流电源 Dc、 场效应管 MOSFET、脉冲发生器（Pulse Generator） 、电流测量（current Measurement） 、 电感（series RLC Branch） 、阻抗负载（Parallel RLC Branch） 、二极管 Diode、电压测量 （Voltage Measurement） 、示波器 scope 以及 powergui 模块等。
6
八、参考文献
[1]王兆安，黄俊．电力电子技术（第四版） ．[北京]：机械工业出版社，2000 [2]康华光，陈大钦．电子技术基础（第四版）[北京]：高等教育出版社，1998 [3] 陈桂明，张明照.应用 MATLAB 建模与仿真[M].北京：科学出版社，2001. [4]王忠礼，段慧达，高玉峰．MATLAB 应用技术在电气工程与自动化专业中的应用.清华大 学出版社，2007 [5]李国勇， 谢克明， 杨丽娟． 计算机仿真技术与 CAD-基于 MOSFET 的控制系统 （第二版） .[北 京]：电子工业出版社，2008
一、绪论
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，成为直流-直流变换。直流变换的用途非常广泛，包括直流电动机传动、 开关电源、单相功率因数校正，以及用于其它领域的交直流电源。 根据电力电子技术原理，升压式（Boost）斩波器的输出电压 u0 高于输入电源电压 us ， 控制开关与负载并联连接，与负载并联的滤波电容必须足够大，以保证输出电压恒定，储能 电感也要很大，以保证向负载提供足够的能量。 若升压式斩波器的开关导通时间 ton ，关断时间 toff ，开关工作周期 T ton toff 。定义 占空比或导通比 D ton/T ，定义升压比 Uo/US 。根据电力电子技术的原理，理论上电 感储能与释放能量相等，有 U
u0 - EI 1toff ，稳态时，一个周期 T 中 L 积蓄能量与释放能量能量相等。化简得
o
EI1ton u0 - EI 1toff ， U

t on

t off
t off
E

T E ， T/t off 1 ，输出电压高于电源电 t off
压，故称为升压斩波电路。也称为 boost chooper 变换器。
四、模块参数设定
（1）直流电压源 u s 100v ， MOSFET 与 Diode、 电压测量、 电流测量等均采用默认设置。 （2）电感设置为 1e-4，阻抗负载设置为：R=5;C=1e-4。 （3）脉冲发生器的参数设置至关重要： “Pulse type”脉冲类型，设置为 Time based（时间基准） ； “Time（t） ”时间，设置为 Use simulation time（用仿真时间） ； “Amplitude”脉冲幅值，设置为 1.1； “Period（secs） ”周期（s） ，设置为 0.2e-3，对应着 MOSFET 的开关频率为 5kHz； “Pulse Width（% of Period） ”脉冲宽度（周期的百分数） ，根据 MOSFET 的开关特性， 设置为 50； “Phase delay（secs） ”相位延迟（s） ，设置为 0.001e-3。
学
号
天津城建大学
控制系统仿真
大作业
直流升压变换器的 MATLAB 仿真
学 班 成
生
姓
名 级 绩
控制与机械工程学院 2014 年 6 月 20 日
目录
一、绪论............................................................................................................................................. 1 二、仿真电路原理图及原理.............................................................................................................1 三、所使用的 Matlab 工具箱与模块库...........................................................................................2 四、模块参数设定.............................................................................................................................2 五、模块封装与仿真框图搭建.........................................................................................................2 六、仿真结果.....................................................................................................................................6 七、结论............................................................................................................................................. 6 八、参考文献.....................................................................................................................................7
七、结论
（1） 直流斩波电路可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， 而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因数的目的。 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。 （2）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 与断开，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 对升压斩波的仿真结果进行了详细分析，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。 （3）采用 Matlab/Simulink 对直流斩波电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁 琐的绘图和计算过程，得到了一种较为直观、快捷分析斩波电路的新方法。同时其建模方法 也适用于其他斩波电路的方针，只需对电路结构稍作改变即可实现，因此实用性较强。 （4）应用 Matlab/Simulink 进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能 直观的观察到仿真结果随参数的变化情况，方便学习与研究。
二、仿真电路原理图及原理
时 C 的电压向负载供电，因 C 值很大，输出电压 u0 为恒值，记为 u0 。设 V 通的时间为 ton ， 此阶段 L 上积蓄的能量为 EI1ton 。 原理图如图 1 所示：假设 L 值、C 值很大，V 通时，E 向 L 充电，充电电流恒为 I 1 ，同
图1
V 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 toff ，则此期间电感 L 释放能量为
1
T/t off 为升压比，调节其即可改变 u0 。将升压比的倒数记为 ，即 t off
T
通占空比，有如下关系： D
1 ，因此 U o
，和导

1

E
1 E 。升压斩波电路能使输 1-D
出电压高于电源电压的原因是：L 储能之后具有使电压升高的作用与电容 C 可将输出电压保 持住。
设 ug 为门极正脉冲（脉冲发生器 Pulse 发出） 、 ud 为升压便留输出电压（分压器 uo 发
ug 波形对应脉冲发生器的脉冲宽度（周期的百分数） ，设置为 50；升压变流输出电压瞬时波 形 ud 振荡走高后逐步趋近并等于 200v（直流） ；i 为流经电感电流（分流器 A 发出）由两个 分量组成，从波形图看到， i iM iD 。