基于MATLAB的升压-降压式变换器的仿真

直流斩波电路的种类很多,包括6种基本斩波电路：降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路,Zeta斩波电路,前两种是最基本电路。本文先分析了降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路的工作原理,又用Matlab对升压-降压变换器进行了仿真建模,最后对仿真结果进行了分析总结。

基于MATLAB的升压-降压式变换器的仿真

自动0703 祁婕

一、 摘要（150-250字）

直流斩波电路(DC Chopper)的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流—直流变换器( DC/DC Converter)。直流斩波电路的种类很多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路。应用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立了电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行了较详细的仿真分析。

本文先分析了降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路的工作原理，又用Matlab对升压-降压变换器进行了仿真建模，最后对仿真结果进行了分析总结。

二、 设计目的和意义

通过本次设计，希望达到以下目的：

1、理解直流斩波电路中：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的工作原理，熟悉其原理图及工作时的波形图，掌握着两种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点，并在理解的基础上会对直流斩波电路进行分析计算，加深对直流斩波电路的掌握及应用。

2、掌握应用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立电路的仿真模型的方法，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行详细的仿真分析，以提高设计建模的能力及加强对Matlab/Simulink软件的熟练程度。

3、认真分析总结仿真结果，将仿真波形与常规分析方法得到的结果进行比较，总结结论，体会Matlab软件在电力电子技术学习和研究中的应用价值。

三、 设计原理

1、降压斩波电路（Buck Chopper)工作原理

（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时控制V关断，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。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。

（3）t=t2时刻，再次驱动V导通，重复上述过程。

直流斩波电路的种类很多,包括6种基本斩波电路：降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路,Zeta斩波电路,前两种是最基本电路。本文先分析了降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路的工作原理,又用Matlab对升压-降压变换器进行了仿真建模,最后对仿真结果进行了分析总结。

a) 原理图

b) 电流连续时的波形图

图（1） 降压斩波电路的原理图及波形图

数量关系： 负载电压平均值：U0 tonton toffE tonTE E

ton——V在一个周期内的导通时间 toff——V在一个周期内的关断时间

T为斩波周期，T＝ton＋t0ff

负载电流平均值：I0 a--导通占空比 0U EMR

2、升压斩波电路（Boost Chopper）工作原理

（1）假设L和C值很大。

（2）V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。

（3）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。

直流斩波电路的种类很多,包括6种基本斩波电路：降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路,Zeta斩波电路,前两种是最基本电路。本文先分析了降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路的工作原理,又用Matlab对升压-降压变换器进行了仿真建模,最后对仿真结果进行了分析总结。

a) 原理图

b) 波形图

图（2） 升压斩波电路的原理图及波形图

数量关系：

设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为 EI1ton

设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为 (U0 E)I1toff

稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：EI1toff (U0 E)I1toff 化简得： U

0 ton tofftonE TtonE T/off>1，输出电压高于电源电压，故为升压斩波电路。

3、升降压斩波电路(buck -boost Chopper)工作原理

（1）V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。

（2）V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。

直流斩波电路的种类很多,包括6种基本斩波电路：降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路,Zeta斩波电路,前两种是最基本电路。本文先分析了降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路的工作原理,又用Matlab对升压-降压变换器进行了仿真建模,最后对仿真结果进行了分析总结。

a) 原理图

b) 波形图

图（3） 升压/降压斩波电路的原理图及波形图

数量关系：

稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即：

T

0uLdt 0

当V处于通态时，uL E；当V处于断态时，uL uo；于是：

Eton U0toff

所以输出电压为： U0 tontoffE tonT tonE 1 E

由此可见，改变导通占空比α，就能够 …… 此处隐藏：3580字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……