电力电子课程实践_基于matelab仿真平台的Boost升压电路验证探究
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师学院
物理与电气工程学院《电力电子技术》课程实践
基于matelab仿真平台的Boost升压电路验证探究
指导老师：永超
姓名：衍翀
班级：电气一班
学号：111102022
基于matelab仿真平台的Boost电路验证探究
引言
斩波器的工作方式有三种：一是脉宽调制方式，保持周期T不变，改变开关导通时间on T。
二是频率调制方式，保持on T不变，改变周期T。
三是混合型，on T和T都可调，使占空比改变。
直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的
直流直流变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。
直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。
全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。
一、方案介绍
主电路的功能是对输入的200V的直流电压进行升压。
它主要由全控型器件IGBT及电感、电容器件组成。
控制电路部分则是对全控型器件IGBT的通断进行控制，来获得不同的占空比，实现不同占空比下电压的抬升。
二、Boost电路工作原理
假设L值、C值很大。
当V导通时（图1中s拨向a），E向L充
电，充电电流恒为I1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压为恒值,记为o U 。
设V 通的时间为ton ，此阶段L 上积蓄的能量为EI1ton 。
当V 断开时（图1s 拨向b ），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：
off 1o t E)I -(U 稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等，则
有： 经过化简，可以得到输出电压的值： 因为周期T 大于toff ，则输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
也称之为boost 变换器。
三、仿真步骤
1．启动MATLAB ，进入SIMULINK 后新建一个仿真模型的新文件。
在这里可以任意添加电路元器件模块。
然后对照电路系统模型，依次往文档中添加相应的模块。
在此实验中，我们按下表添加模块：
序号元器件名称提取元器件位置
1 直流电源Simpowersystems / Electrical Sourse / DC
Voltage sourse
2 脉冲触发器Simulink / Sources / Pulse Generator
3 晶闸管模型Simpowersystems /Power Electronics /Detailed
Thyristor
4 电流表模型Simpowersystems /Measurements /Current
Measurement
5 电压表模型Simpowersystems /Measurements / Voltage
Measurement
6 信号分解模型Simulink /Signal Routing /Demus
7 RLC串联电路Simpowersystems /Elements /Series RLC Branch
8 示波器模型Simulink /Sinks /Scope
9 二极管Simpowersystems /Power Electronics /Detailed
/Diode
2、添加好模块后，要对各元器件进行布局。
一个良好的布局面板，更有利于阅读系统模型及方便调试。
图二Boost电路实验电路图
3．设置模块参数。
依次双击各模块，在出现的对话框设置相应的参数。
1）直流电源参数设置：电压设置为200V，其它默认。
图1
2）电感值设定：电感值设定为0.11H，电感值为0，电阻值为
0.
图2
3）电容值设定：电感值设定为0，电感值为0.02F，电阻值为0.
图3
4）负载电阻值设定：功率设定为1000W，其他保持默认。
图4
5）脉冲触发器设置：振幅（amplitude）设为15，周期（Period）设为0.02秒，占空比暂设为80%。
其他保持默认。
图5
4、实验波形、数据整理
触发脉冲占空比为80%，电感值0.11H，电容值0.02F，输出电
压波形。
图6
触发脉冲占空比为50%，电感值0.11H ，电容值0.02F ，输出电压波形。
图7
触发脉冲占空比为20%，电感值0.11H ，电容值0.02F ，输出波形：
图8
触发脉冲占空比为80%，电感值11H ，电容值0.02F ，输出电压波形：
图9
触发脉冲占空比为80%，电感值1.1mH ，电容值0.02F ，输出电压波形。
图10
触发脉冲占空比为80%，电感值0.11H ，电容值2F ，输出电压波形：
图11
触发脉冲占空比为80%，电感值0.11H ，电容值0.002F ，输出电压波形：
表1：
触发脉冲占空比（
%） 20 50 80 放大倍数(off
t T A
)
1.25
2.00 5.00 输入电压i U （V) 200 200 200 输出电压计算值U(V) 250 400 1000 输出电压o U (V)
251
402
994
四、实践总结
通过电路调试我总结出当电感值增大时，输出电压o U 超调量会降低，且过度时间增长；电感值减小时，电压平均值会增加，过度时间缩短。
电容增大，输出电压平缓，但随着电容增大超调量增大，电路过度时间会增强，输出平均电压会降低；电容值减小输出电平脉动
幅度较大，过渡时间缩短。
实践结果表明当输入电压i U 一定时，改变触发脉冲的占空比，输出电压o U 会随着占空比变化而变化，boost 电路的增益off
t T A
，在误差允许围与原理一直。
五、实验心得：
本次试验的成功得益于老师的悉心指导，在指导老师的帮助下解决了软件使用过程中的种种难题，使我对matelab 更加了解。
通过本次实践，我更加清楚的认识了电路中个单元部件对电路的影响，从实质上了解了电路的构建。
而且，我发现在电路设计过程中有更加快捷、更加严谨的算术整定方法有待我去学习。
介于数学基本功不扎实我没有采用该方法，这或许将会是以后的学习方向。
