基于simulink的Matlab仿真作业(电气工程专业)5

直流斩波电路的Matlab 仿真

张三

（陕西 西安 西安科技大学 710054）

摘要：电力电子技术课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。本次课程设计要完成了直流电波电路的仿真。对电阻负载供电，并使输出电压80伏，处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 向负载R 供电，输出电压0u 恒定。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。

关键词：IGBT 负载电压 负载电流

1直流斩波电路（Boost Chopper ）

图1斩波电路

2 斩波电路的数学模型

假设L 和C 值很大。

处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 向负载R 供电，输出电压0u 恒定。

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。 设V 通态的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t Ei 1 设V 断态的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为off t i E u 10)(- 稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等：

on t Ei 1=off t i E u 10)(-

化简得 E t T

E t t t u o f f

o f f o f f on =+=

0 off t T ——升压比；升压比的倒数记作β ，即off t T

=β β和α的关系：a +β=1 所以输出电压为

E E u α

β

-=

=

11

10 3 仿真系统建模参数设置与建模

(1)由IGBT 构成直流降压斩波电路(Buck Chop-per)的建模和参数设置

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=5 ΩQ ，Cs=0；电压源参数取Us=200 V ，E=80 V ；负载参数取R=10 Ω，L=5 mH 。

C ontinuous pow e rgui

v +-

Voltage Measurement

Terminator1

Terminator

Series RLC Branch

Scope

S3

S2

S1

Puls e Generator

g m C

E

IGBT

m

a

k

Diode

DC Voltage Source1

DC Voltage Source

i

+-C urrent Measurement

图2仿真搭建

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O ，停止仿真时间设置为O.01 s ，控制脉冲周期设置为O.001 s(频率为1 000Hz)，控制脉冲占空比为50％。参数设置完毕后，启动仿真，得到图3的仿真结果。

4 仿真结果与分析

0.62

0.64

0.66

0.68

0.7

0.72

0.74

0.76

0.78

0.8

-1

-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8

1

IGBT 电流波形

00.050.10.150.20.250.30.350.40.45

5

10

15

负载电流波形

00.0020.0040.0060.0080.010.0120.0140.0160.0180.02

80

100

120

140

160

180

200

220

负载电压波形

5 结论

通过以上的仿真过程分析，可以得到下列结论：(1)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 对降压斩波电路和升降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。

参考文献

1.王兆安,黄俊．电力电子技术，第4版，机械工业出版社，2000

2. 张乃国,电源技术．北京：中国电力出版社，1998

3. 何希才.新型开关电源设计与应用．北京：科学出版社，2001

4. 阮新波,严仰光．直流开关电源的软开关技术．北京：科学出版社，2000

5. 陈汝全．电子技术常用器件应用手册【M】．机械工业出版社

6. 陈礼明．实际直流斩波电路中若干问题的浅析．梅山科技，2005．