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开关电源《基于MatlabSimulink的BOOST电路仿真》基于Matlab/Simulink的BOOST电路仿真姓名:学号:班级:时间:2010年12月7日1 引言BOOST 电路又称为升压型电路, 是一种直流- 直流变换电路, 其电路结构如图1 所示。
此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。
采用matlab仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。
图1 BOO ST 电路的结构2 电路的工作状态BOO ST 电路的工作模式分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。
其中电流连续模式的电路工作状态如图2 (a) 和图2 (b) 所示, 电流断续模式的电路工作状态如图2 (a)、(b)、(c) 所示, 两种工作模式的前两个工作状态相同, 电流断续型模式比电流连续型模式多出一个电感电流为零的工作状态。
(a) 开关状态1 (S 闭合) (b) 开关状态2 (S 关断)(c) 开关状态3 (电感电流为零)图2 BOO ST 电路的工作状态3 matlab仿真分析matlab 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于matlab软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图3 所示, 其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真图2 中开关S的通断过程。
第五章Simulink模拟电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜§5.1 电路仿真概要5.1.1 MATLAB仿真V.S. Simulink仿真利用MATLAB编写M文件和利用Simulink搭建仿真模型均可实现对电路的仿真，在实现电路仿真的过程中和仿真结果输出中，它们分别具有各自的优缺点。
武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1.mclear;V=40;R=5;Ra=25;Rb=100;Rc=125;Rd=40;Re=37.5;R1=(Rb*Rc)/(Ra+Rb+Rc);R2=(Rc*Ra)/(Ra+Rb+Rc);R3=(Ra*Rb)/(Ra+Rb+Rc);Req=R+R1+1/(1/(R2+Re)+1/(R3+Rd));I=V/Req武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜ex5_1武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜注意Simulink仿真中imeasurement模块/vmeasurement模块和Display模块/Scope模块的联合使用Series RLC Branch模块中R、C、L的确定方式R：Resistance设置为真实值Capacitance设置为inf（无穷大）Inductance设置为0C：Resistance设置为0 Capacitance设置为真实值Inductance设置为0L：Resistance设置为0Capacitance设置为inf Inductance设置为真实值武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜MATLAB方式：步骤：建立等效模型→模型数学化→编写M文件计算→得到运算结果优点：理论性强，易于构建算法、模型缺点：较复杂，对电路观测量更改时需更改M文件适用范围：大系统抽象和原理性建模Simulink方式：步骤：选取模块→组成电路→运行仿真→观测仿真结果 优点：直观性强，易于与实际电路对应，易于观察结果 缺点：理论性不强，对电路原理不能得到解析适用范围：具体电路仿真武汉大学物理科学与技术学院微电子系常胜5.1.2 Power System Blockset模块集及powerlib窗口Power System Blockset模块集是MATLAB中专用的电路仿真模块集，其中内含有Electrical Source、Elements等子模块库，而电路仿真常用的DC Voltage Source、Series RLC Branch、Current Measurement等模块都被包含在这个模块集中。
MATLAB-SIMULINK在电力系统工程仿真中的应用MATLAB/SIMULINK在电力系统工程仿真中的应用随着电力系统的规模日益庞大和复杂性的增加，为确保电力系统的安全可靠运行，电力系统工程仿真成为了工程设计和运维过程中的重要环节。
MATLAB/SIMULINK作为一种强大的仿真工具，可以有效地模拟电力系统的各种电路、设备与系统，为电力系统工程提供精确的仿真分析与设计。
电力系统工程仿真是一种通过计算机模拟的方法，用以预测和分析电力系统的运行状况和特性。
在传统的电力系统工程中，工程师们常常使用基于经验公式和简化模型的手工计算方法进行设计和评估。
然而，由于电力系统的复杂性和不确定性，采用手工计算方法不仅效率低下，而且容易出现误差。
相比之下，MATLAB/SIMULINK具有更高的仿真精度和灵活性，能够更准确地模拟电力系统的各个方面。
首先，MATLAB/SIMULINK可以用来模拟电力系统的电路和设备。
在电力系统中，包括变压器、发电机、电动机等各种电器设备都是电路连接的要素。
MATLAB/SIMULINK提供了丰富的电路模型和元件库，可以很方便地构建各种电路模型。
例如，我们可以根据电路拓扑结构和参数数据构建一个发电机的模型，通过输入不同的工作条件和控制信号，可以模拟发电机在各种负载情况下的工作状态。
其次，MATLAB/SIMULINK还可以用来模拟电力系统的控制策略。
在电力系统中，各种控制策略被用来保持电力系统的稳定运行。
例如，电力系统中常用的电压控制和频率控制都是通过调节发电机和变压器的控制信号来实现的。
在MATLAB/SIMULINK中，我们可以根据电力系统的实际控制策略，构建相应的控制模型，通过输入系统的状态量和反馈信号，并根据设计的控制逻辑进行仿真分析。
这使得工程师们可以在设计阶段对控制策略进行优化，以提高电力系统的稳定性和鲁棒性。
此外，MATLAB/SIMULINK还可以用于电力系统的故障分析和可靠性评估。
基于MATLAB/SIMULINK 直流电动机调速系统仿真建模张三（陕西 西安 西安科技大学 710054）摘要：论述了一种基于MA TLAB 语言的直流电机调速控制仿真系统，通过MA TLAB 语言中的SIMULINK 模块和模糊控制箱实现模糊控制仿真 关键词 ：MA TLAB. SIMULINK,仿真系统。
0 引言MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory ）的简称，是一种数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink 两大部分。
Simulink 提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。
Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。
纵观实验研究发展历程，仿真起着重要的作用，其经历了物理模型仿真，模似计算机仿真和数字计算机仿真，仿真给我们研究系统带来巨大方便，但在进行程序设计时．尤其是在计算矩阵运算或画图时，利用FORTRAN 、c 语言编程调试工作效率较低，很不方便。
在1984年，MATLAB 的推出，为研究者打开了一个新局面。
在系统仿真应用中很快得到了发展。
一台直流并励电动机，铭牌额定参数为kW 17=N P ，V 220=N U ，A 9.88=NI ，r/min 3000=N n ，电枢回路总电阻Ω=087.0a R ，励磁回路总电阻Ω=5.181f R ，电动机转动惯量2m K 76.0⋅=g J 。
要求仿真该电动机的直接起动的过程。
1计算电动机参数励磁电流为 I=220/181.5=1.21A 励磁电感在恒定磁场控制时可取零点数电阻R a =0.087Ω，电枢电感估算L=0.0032H式中，p 为极对数；C 为计算系数，对于无补偿电机C=0.1，补偿电机C=0.4。
基于Matlab／SIMULINK的桥式直流PWM变换电路实验仿真分析本文以MATLAB软件的SIMULINK仿真软件包为平台，对桥式直流PWM 变换电路进行仿真分析文章对每个电路首先进行原理分析，进而建立相应的仿真模型，经过详细计算确定并设置仿真参数进行仿真，对于每次仿真结果均采用可视化波形图的方式直接输出。
在对仿真结果分析的基础上，不断优化仿真参数，使其最大化再现实际物理过程，并根据各个电路的性能进行参数改变从而观察结果的异同。
标签：SIMULINK；PWM；电路仿真1 桥式直流PWM变换电路简介桥式直流PWM变流器仿真实验是对全控型器件的应用。
实验电路中，前端为不可控整流、后端为开关型逆变器，此结构形式应用最为广泛。
逆变器的控制采用PWM方式。
对这个实验有所掌握的话，对后续课程设计直流调速系统也会有很大启发。
因为直流PWM-M调速系统近年来发展很快，直流PWM-M调速系统采用全控型电力电子器件，调制频率高，与晶闸管直流调速系统相比动态响应速度快，电动机转矩平稳脉动小，有很大优越性，因此在小功率调速系统和伺服系统中的应用越来越广泛。
2 桥式直流PWM变换电路的工作原理本实验系统的主电路采用双极性PWM控制方式，其中主电路由四个MOSFET（VT1～VT4）构成H桥。
Ub1～Ub4分别由PWM调制电路产生后经过驱动电路放大，再送到MOSFET相应的栅极，用以控制MOSFET的通断。
在双极性的控制方式中，VT1和VT4的栅极由一路信号驱动，VT2和VT3的栅极由另一路信号驱动，它们成对导通。
控制开关器件的通断时间可以调节输出电压的大小，若VT1和VT4的导通时间大于VT2和VT3的导通时问，输出电压的平均值为正，VT2和VT3的导通时间大于VT1和VT4的导通时间，则输出电压的平均值为负，所以可以用于直流电动机的可逆运行。
3 计算机仿真实验（1）桥式直流PWM变换电路仿真模型的建立。
根据所要仿真的电路，在SIMULINK窗口的仿真平台上构建仿真模型。
直流微电网的建模和仿真目录1 引言 (3)1.1 目的 (3)1.2 文档格式 (3)1.3 术语 (3)1.4 参考文献 (3)2 系统概述 (4)3直流微网的能量管理方法 (4)4系统建模 (5)4.1PV电池 (5)4.2 PV电池DCDC变换器建模 (8)4.3蓄电池双向DCDC1变换器建模 (9)4.4逆变器建模 (11)4.5负载建模 (12)4.6蓄电池建模 (13)5仿真验证 (13)6结论 (18)1 引言1.1 目的该文档针对独立智能供电及生活保障系统的需求，给出了提供智能供电的直流微电网系统框架，并根据这一框架搭建理论模型和仿真模型。
验证这一直流微电网系统的功能可行性。
1.2 文档格式本文档按以下要求和约定进行书写：（1）页面的左边距为2.5cm，右边距为2.0cm，装订线靠左，行距为最小值20磅。
（2）标题最多分三级，分别为黑体小三、黑体四号、黑体小四，标题均加粗。
（3）正文字体为宋体小四号，无特殊情况下，字体颜色均采用黑色。
（4）出现序号的段落不采用自动编号功能而采用人工编号，各级别的序号依次为（1）、1）、a)等，特殊情况另作规定。
1.3 术语1.4 参考文献2 系统概述图1 直流微网的系统框图图1为直流微网的系统框图，仿真系统包括以下几个部分：1)PV组件的特性模型2)蓄电池的模型3)PV组件后的DCDC拓扑模型和控制模型4)蓄电池后双向DCDC1的拓扑模型和控制模型5)逆变器包括：单相逆变器和三相逆变器的拓扑模型和控制模型6)交流负载模型7)直流负载模型8)超级电容模型（暂缺）9)超级电容后双向DCDC2的拓扑模型和控制模型（暂缺）10)柴油机模型（暂缺）11)智能控制器2与光伏智能控制器的协调控制模型（暂缺）3直流微网的能量管理方法能量管理思想：管理微网中各分布电源的能量流动，使得微网工作最优状态。
以下为结合我们项目的一个能量管理原则，有了这个管理原则，就可以明确各个分布电源的控制方法。
电气信息工程学院论文10 — 11 学年第一学期课题名称基于Matlab/Simulink的单相桥式全控整流电路仿真姓名学号班级成绩基于Matlab/Simulink的单相桥式全控整流电路仿真（电阻负载）摘要：整流电路的类型很多，按整流电压的波形来分，有半波整流，全波整流；按整流输出电压的脉冲数来分，有3脉波﹑6脉波及多脉波整流；按器件的类型来分，有全控电流﹑半控电路﹑不可控电路；按交流电源的相数来分，有单相﹑三相和多相整流电路；按控制原理分为相控整流和高频整流等。
SIMULINK是MATLAB仿真工具之一，其主要功能是实现动态系统建模﹑仿真与分析。
关键字：SIMULINK;单相桥式全波可控整流Abstract:Many types of rectifier,according to the rectification of the voltage wavefrom to the sub,a half-wave rectifier,full-wave rectifier;according to the rectification of the output voltage pulse to a few hours, 3 pulse, and spread to more than 6clock pulse rectifier; according to the device The sub-type, control the whole circuit, control circuit and a half , uncontrollable circuit; according to the phase of the AC power to a few points, there are single-phase, multi-phase and three-phase rectifier; controlled by the principle rectifier and phased into high Rectifier frequency,and so on.MATLAB simulation tool developed by one of its main functions is achieve dynamic systems modeling, simulation and analysis.Keyword:SIMULINK; single-phase full-wave controlled rectifier一、单相桥式全控整流电路图如上图，晶闸管Vt1和Vt4 组成一对桥臂，晶闸管Vt2和Vt3组成另一对桥臂。
课程作业课程名称：MATLAB 班级：姓名：学号：基于Matlab-Simulink的LRC整流滤波电路仿真摘要：模拟电子是工科类专业的技术基础课程，实践性和应用性都很强。
在模拟电子学习实践中，引入MATLAB仿真工具，将传统学习方式和计算机技术有机地结合起来，使学习过程生动形象更利于掌握。
学实践表明该法不仅能提高学习质量，而且能提高学生的综合素质。
关键词：模拟电子MATLAB-Simulink仿真学习实践Abstract：Analog-electric is the technical basement of engineering majors，it is practical and applying，in the practice of study in analog-electric ，we take advantage of Matlab-Simulink tool to combine conventional learning method with computer technology organically，which make learning progress more vivid and understanding . Learning Practice turned out that this method not only advance the quality of studying，but also the comprehensive diathesis of students.Keyword：analog-electric MATLAB-Simulink Emulation Learning Practice0前言目前,模拟电子课程所涉及的理论和技术应用十分广泛,发展迅速,并且日益渗透到其他学科领域, 在我国社会主义现代化建设中具有重要的作用。
模拟电子课程是高等学校工程类专业的一门技术基础课程, 同时是我校面向机械制造、电气自动化、计算机信息技术、通讯工程等工科类专业开设的一门技术基础课程。
但这门课程知识覆盖面广,理论严密,逻辑性强,且有广阔的工程背景,其教学内容中有许多教学难点过于抽象, 用传统的教学模式教师无法讲解清楚,学生也难以理解和接受。
近几年由于多媒体技术的发展，一些教师在授课过程中运用PPT投影和Flash动画工具对知识难点加以补充，但由于教学内容多，课程时间短的原因，这样的方式反而让很多同学更难以理解与消化学习内容。
因此在模拟电子的教学过程中可以借助其他方式来加强教学效果。
MATLAB由于其本身具有的特点成为电类课程教学中的一个重要的工具。
而MATLAB中的Simulink更是具有框图界面和交互仿真功能的动态系统建模、仿真和综合分析等功能。
所以MATLAB是学习、分析与设计模拟电子电路的很好的方法。
1 问题的描述为了形象化的学习理解与分析设计模拟电子电路问题，应结合以往学习试验的经验，将MATLAB应用于模拟电子电路的开发。
这里就是主要研究如何应用MA TLAB的数据处理功能与其Simulink功能模拟及仿真实际中的几种常见的模拟电子电路输入与输出情况。
2 数学模型一．与模拟电子电路相关的MATIAB-SimulinkMATLAB是Matrix Laboratory 的缩写，其核心是一个基于矩阵运算的快速解释程序，它以交互式接受用户输入的各项指令，输出计算结果，它提供了一个开放式的集成环境，用户可以运行系统提供的大量的命令，包括数值计算和图形绘制等。
Simulink 是基于MA TLAB 语言环境下的一个集成软件包，具有框图界面和交互仿真功能的动态系统建模、仿真和综合分析等功能。
Simulink 处理的系统包括:线性、非线性系统,离散、连续及混合系统，单任务、多任务离散事件系统，用户只需在Simulink 提供的图形用户界面GUI 上，对所需要的系统模块进行鼠标的简单拖拉操作，就可构造出复杂的仿真和分析模型。
MATLAB 提供很多工具箱，以MATLAB6.5为例，在电工学CAI 中，分析和计算所要用到的Simulink 工具库模块库集主要有：(1)Simulink 库集；(2)PowerSystems 库集(PSB)；(3)Extra Simulink 库集。
二．模拟电子电路的仿真1.直流电路求解利用MATLAB 分析电路时，应该首先对电路进行分析，列出电流方程和电压方程，然后将方程用矩阵形式表示，最后用MA TLAB 求解矩阵的方法得到所求电流和电压。
如图1所示：已知：E1=8V ，E2=20V ，R1=4Ω，R2=5Ω，R3=20Ω。
采用支路电流法列写支路电流方程和回路电压方程，得方程组：{ I 1+I 2−I 3=05I 2+20I 3=204I 1+20I 3=8上面这个三元一次方程组可以改写为下面矩阵的形式：[11−105204020] {I 1I 2I 3} = {0208}定义上面这个方程最左边这个矩阵为系数矩阵A ，第二个矩阵为电流矩阵I ，右边这个矩阵为U ，因此可得到A*I=U ，所以电流矩阵I=A\U 。
可在MATLAB窗口键入如下指令： >>clear all; ↓A= [1,1,- 1;0,5,20;4,0,20];U= [0;20;8];↓I=A\U↓立刻得答案： I = -1.0000 1.6000 0.6000在此列举了一个很简单的例子，但是无论直流电路如何复杂，只要能够列出矩阵方程，利用MATLAB 进行的巨大运算量，在几秒钟内就可以得出结果。
2.暂态电路的仿真(1).一阶RC 电路的数学模型为一阶常系数微分方程，如图2所示：列出微分方程为： RC du c dt +u c =u i 将微分方程进行拉氏变换，得出系统传递函数为： G (s )=1RCs +1若设定R=3Ω，C=0.2F ，代入得： G (s )=106s +10据此，便可以模拟出一阶系统在不同激励信号下的输出电压。
利用Simulink 对上述电路进行仿真，建立一阶RC 电路的仿真模型如下：E2=20V E1=8V R2=5Ω R3=20Ω R1=4Ω I 1→ I 2→ ← I 3 图1 直流电路- + - + + - u i C u c R ← I 图2 RC 电路+ -图3-1 单位阶跃输入信号仿真模型图3-2 单位脉冲输入信号仿真模型图3-1和图3-2分别是RC一阶电路输入信号分别为单位阶跃信号和单位脉冲信号时的仿真模型，运行软件后即可得到输出函数的波形图像。
为便于观察与引用，可再利用Simulink中的“to workspace”模块将上述模拟结果输出到MA TLAB工作区间中，并在MATLAB命令窗口引用plot命令将输出波形图画出，图形如下：图3-3 单位阶跃输入的输出图像图3-4 单位脉冲信号输入的输出图像图3-3和图3-4分别是以上两种模型的仿真结果。
从仿真波形我们可以清晰地看到一阶电路在阶跃信号激励下电容电压是以指数规律进行充电，而在脉冲信号作用下电容电压不断的进行正反方向的充放电。
这样在MA TLAB虚拟环境下就可以完成RC一阶电路的响应测试这个实验。
通过改变电阻R的阻值，可以进一步分析电容的阻值大小与电容充放电快慢之间的关系，即电容充放电的快慢取决于时间常数τ=RC，阻值越大，充电越慢。
(2).高阶电路的仿真高阶电路仿真在MA TLAB-Simulink中也很简单，其方法就是在一阶电路仿真的基础上更改一些系统参数即可。
例：二阶震荡系统的系统传递函数为φ(s)=ωn2s2+2ζωn s+ωn2若ζ=0.1，ωn=10，设输入信号为单位阶跃信号时，传递函数为：φ(s)=100/(s^2+2s+100)利用Simulink对上述电路进行仿真，建立RC电路的仿真模型，如图4-1：图4-1 单位阶跃信号输入的二阶系统仿真模型其中的to workspace 模块负责将模拟结果输出到MATLAB 工作区间中，注意将其Save format 选项设置为“Array ”。
后可用plot(tout,simout)命令在MA TLAB 中绘制输出信号图形（之前的图3-3与图3-4出图方式相同），如图4-2：图4-2 单位阶跃信号输入的二阶系统输出信号3.整流电路的仿真三相桥式全控整流电路是应用最广泛的整流电路，其电路简图如图5所示：图5 三相桥式全控整流原理电路三相桥式全控整流电路的特点：a ．共阴极组和共阳极组各一个管子同时导通，且不能为同一相器件。
b ．触发脉冲按 VTl - VT2- VT3- VT4- VT5- VT6 的顺序，相位依次差60°；共阴极组的脉冲依次差120°；共阳极组也依次差120°；同一相的上下两个桥臂脉冲相位相差180°。
c ．输出直流电压Ud 一个周期脉动6次，且波形都一样，故为6脉波整流电路。
d ．可采用宽脉冲或双脉冲触发保证同时有二个晶闸管导通。
下面我们将着重讨论一下三相桥式全控整流电路的简化仿真方法。
此方法简化掉了三相桥式全控整流电路中的变压器部分，这对系统的输出信号特性并无影响。
通过这种方法，我们可实现对三相桥式全控整流电路仿真测试的各项实验。
打开新建模型窗口，将所需元件模块从模块库中拖入新建模型窗口并改名，设定有关参数后将各个模块连接组成仿真模型，如图5-1所示： U dR L L V 1 V 2 V 3 V 5 V 6 V 4a b c A C B I T在这个模型中, 三相交流电源设定为220V、50Hz,彼此相位互差120°。
模型中的Synchronized6-Pulse Generator为同步6脉冲发生器，它为整流桥提供合适的脉冲。
alpha_deg为触发控制角，通过对这个角度的设置，可以得到不同的输出波形。
t为时间变量，用于之后的MATLAB绘图中。
图5-1 三相桥式全控整流电路的仿真模型模型相关参数设置：三相桥式全控整流电路，电源相电压为220V，整流器输出电压为100V（相电压），观察整流器在不同负载，不同触发角时整流器输出电压、电流波形，测量其平均值。
设置模型参数如下：1）电源参数设置：三相电源的电压峰值220V，频率为50Hz，相位分别为0、-120、-240；2）RLC负载参数设置：R的值为100欧姆，L为默认值，C的值为inf；3）触发角设置：给定alpha_deg初始值设置为0；4）6脉冲发生器设置：频率为50Hz，脉冲宽度取1，选择双脉冲触发方式，给定Block为0；5）三相晶闸管整流器等其他模型参数设置：使用默认值；6）仿真时间设置为0.06秒。
7）To Workspace变量名为U(电压)，To Workspace1变量名为I(电流)，To Workspace2变量名为t(时间)，并将其Save format选项全部设置为Array。
