实验四·直流斩波电路BUCK电路

实验编号实验指导书实验项目：直流斩波电路（Buck-Boost变换器）所属课程: 电力电子技术基础课程代码: EE303面向专业: 电气工程学院(系): 电气工程系实验室: 电气工程与自动化代号: 030102010年4月27 日一、实验目的：1．掌握Buck—Boost变换器的工作原理、特点与电路组成。

2．熟悉Buck—Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。

3．掌握Buck—Boost变换器的调试方法。

二、实验内容：1．连接实验线路，构成一个实用的Buck—Boost变换器。

2．调节占空比，测出电感电流i L处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。

3．将电感L增大一倍，测出i L处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。

4．测出连续与不连续工作状态时的V be、V ce、V D、V L、i L、i C、i D等波形。

5．测出直流电压增益M=V O/V S与占空比D的函数关系。

6．测试输入、输出滤波环节分别对输入电流i S与输出电流i O影响。

三、实验主要仪器设备：1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱2．万用表3．双踪示波器五、实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式：直流斩波器是利用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以达成负载端电压改变之目的。

若其输出电压较输入之电源电压低，则称为降压式(Buck )直流斩波器，若其输出电压较输入之电源电压高，则称为升压式(Boost) 直流斩波器。

最常见的改变方式为1.周期T固定，导通时间Ton改变，称脉波宽度调变(Pulse-width Modulation PWM)。

2.导通时间Ton固定，周期T改变，称频率调变(Frequency Modulation FM)。

3.周期T及导通时间Ton 同时改变，即波宽调变及频率调变混合使用。

在实际应用中，因直流斩波器常需在负载端接上滤波电感及滤波电容，若频率改变过大对电感及电容影响大，因此多数采用脉波宽度调变。

实验四直流降压斩波电路一实验目的1.理解降压斩波电路的工作原理及波形情况，掌握该电路的工作状态及结果。

2.研究直流降压斩波电路的全过程3.掌握降压斩波电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。

二预习内容要点1. 降压斩波电路工作的原理及波形2. 输入值输出值之间的关系三实验内容及步骤1.降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图如图2.1所示。

图中V为全控型器件，选用IGBT。

D为续流二极管。

由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。

当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。

负载电压的平均值为:式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。

由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

2.（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。

有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找（2）连接说明有时查找出来的器件属性并不是我们想要的例如：示波器可以双击示波器进入属性后进行设置。

图2.11 / 4（3）参数设置1.双击直流电源把电压设置为200V。

负载电动势20V。

’2.双击脉冲把周期设为0.001s，占空比设为30％，40%，80%，（可多设几组）延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×0.02/360；3.双击负载把电阻设为10Ω，电感设为0.1H；4.双击示波器把Number of axes设为3，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉；5.晶闸管和二极管参数保持默认即可四仿真及其结果降压斩波仿真电路图仿真波形及分析占空比为40％占空比为60％占空比为80％占空比80%图2.2仿真波形图占空比从图中可以看出输出电压随占空比的变化而变化其关系为U0=ɑUi五、实验总结IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。

直流降压斩波电路实验报告
一、实验目的
本实验的主要目的是了解直流降压斩波电路的工作原理，掌握电路的搭建方法和调试技巧，同时能够通过实验数据分析和计算得出电路的性能参数。

二、实验原理
直流降压斩波电路是一种常用的电源调节电路，它可以将高压直流电源转换为低压直流电源。

该电路由三个部分组成：变压器、整流滤波器和斩波稳压器。

其中变压器主要起到降压作用，整流滤波器则可以将交流信号转换为直流信号，并对信号进行平滑处理，最后斩波稳压器则可以对输出信号进行稳定控制。

三、实验步骤
1. 搭建直流降压斩波电路。

2. 连接示波器和负载。

3. 调节变压器输出电压为所需输出值。

4. 调节斩波管触发角度和输出信号稳定性。

5. 记录实验数据并进行分析。

四、实验注意事项
1. 实验过程中应注意安全，避免触电等事故。

2. 严格按照步骤操作，避免误操作导致电路损坏。

3. 实验数据应准确记录，避免误差产生。

五、实验结果分析
通过实验数据的分析和计算，可以得出直流降压斩波电路的性能参数。

其中包括输出电压、输出电流、效率等指标。

同时还可以观察到斩波
管的触发角度对输出信号稳定性的影响，并对电路进行优化调整。

六、实验总结
本次实验通过搭建直流降压斩波电路并进行调试和分析，深入了解了
该电路的工作原理和性能参数计算方法。

同时也提高了我们的实验技
能和安全意识，为今后的学习和科研奠定了基础。

直流斩波电路工作原理及输出输入关系升压斩波电路（Boost Chopper ）升压斩波电路假设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 fo f f o f fon =+=0 off t T ——升压比；升压比的倒数记作β ，即offt T =β β和α的关系：a +β=1所以输出电压为E E u αβ-==111升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)降压斩波电路V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为1i ，同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电，这时E u L =。

V 断时，L 的能量向负载释放，电流为2i 。

负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，这时0u u L -=。

稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即⎰⎰⎰=-=+=Toff on Tt off L t on L L t u Et dt u dt u dt u on on 00)(0)(0 所以输出电压为：E E t T t E t t u oN on off on αα-=-==10 （on t 为 V 处于通态的时间，off t 为V 处于断态的时间）Cuk斩波电路(a)电路图(b) 等效电路Cuk斩波电路及其等效电路V 通时，开关S 合向B 点，E —1L —V 回路和R —2L —C —V 回路有电流，这时2i i C =。

项目一 降压式直流斩波电路建模仿真实训一、 降压式直流斩波电路（buck ）（1）原理图用IGBT 作为电路的控制开关，用上一个二极管起续流作用，在加上L-C 低通滤波电路组成Buck 电路 。

如图1-1。

+-U0E图1-1（2）建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图1-3。

图1-3脉冲参数，振幅1V，周期0.002，初始占空比为10% 如图1-4图1-4电源参数，电压100v 如图1-5所示。

图1-5 IGBT参数，如图1-6所示。

图1-6电感参数设为0.1H，如图1-7所示图1-7电感参数设为0.1H，如图1-8所示图1-8（3）仿真参数设置设置触发脉冲的占空比分别为30%、50%、60%、90%。

与其产生的相应波形分别如图1-9、图1-10、图1-11、图1-12。

在波形图中第一列波形为流过二级管的电流波形，第二列波形为流过IBGT的电流波形，第三列波形为IGBT的电压波形，第四列波形为负载电流波形，第五列波形为负载的电压波形。

图1-9图1-10图1-11图1-12（4）小结当输入电压E不变时，输出电压随占空比D的线性变化而线性变化，而与电路其他参数无关。

输出电压U0=DE，即占空比越大，输出电压越大，最大等于E。

项目二升压式直流斩波电路建模仿真实训二、 升压式直流斩波电路（boost ）（1）原理图升压式直流斩波电路与降压式直流斩波电路最大的不同，控制开关IGBT 与负载R 呈并联形式连接。

如图2-1。

-U0E图2-1（2）建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图2-2。

图2-2仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图2-3。

直流斩波电路Buck、Buck-Boost 开关电路实验一、实验目的（1）加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原理。

（3）了解KC系列集成触发器的调整方法和各点的波形。

二、实验线路的构成及原理（1）DDS02主电路挂箱配置原理DDS02挂箱包括脉冲和熔断丝指示、晶闸管（I组桥、Ⅱ组桥）电路、电抗器等内容。

脉冲有无指示为方便实验中判断对应晶闸管上门阴极上是否正常，若正常，则指示灯亮，否则则不亮；同样熔断丝指示也是同理。

主要分I组桥和Ⅱ组桥分别指示。

晶闸管电路装有12只晶闸管、6只整流二极管。

12只晶闸管分两组晶闸管变流桥，其中VTl~VT6为正组桥(I组桥)，由KP5-8晶闸管元件构成，一般不可逆、可逆系统的正桥、交-直-交变频器的整流部分均使用正组元件；由VT1ˊ~VT6ˊ组成反组桥(Ⅱ组桥)，元件为KP5-12晶闸管，可逆系统的反桥、交-直-交变频器的逆变部分使用反组元件；同时还配置了6只整流二极管VDl~VD6，可构成不可控整流桥作为直流电源，元件的型号为KZ5-10。

所有这些功率半导体元件均配置有阻容吸收、熔丝保护，电源侧、直流环节、电机侧均配置有压敏电阻或阻容吸收等过电压保护装置。

电抗器为平波电抗器L，共有4档电感值，分别为50mH、100mH、200mH、700mH，1200 mH可根据实验需要选择电感值。

续流二极管为桥式整流实验时电路续流用，型号为KZ5-10；另外挂箱还配有一组阻容吸收电路。

（2）DDS03控制电路挂箱配置原理DDS03挂箱包括三相触发电路及功放电路、FBC+FA（电流反馈与过流保护）、G（给定器）等内容。

面板上部为同步变压器，其连线已在内部接好，连接组为△/Y-1.可在“同步电源观察孔”观察同步电源的相位。

三相触发电路（GT）及功放电路（AP）包括有GTF正组（I组）触发脉冲装置和GTR 反组（Ⅱ组）触发脉冲装置，分别通过开关连至VF正组晶闸管和VR反组晶闸管的门极、阴极。

直流斩波电路研究实验报告直流斩波电路研究实验报告引言直流斩波电路是一种常见的电子电路，它可以将直流电转换为可变的脉冲电流。

在本次实验中，我们将研究直流斩波电路的原理和性能，并通过实验验证其工作效果。

一、实验目的本次实验旨在通过搭建直流斩波电路，研究其工作原理和性能，并通过实验结果验证理论分析的正确性。

二、实验原理直流斩波电路由三个主要部分组成：输入直流电源、可变电阻和输出负载。

当输入直流电压经过可变电阻调节后，通过开关控制，形成一系列脉冲电流，最后通过输出负载得到所需的电压波形。

三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：将输入直流电源与可变电阻相连，并接入开关和输出负载。

2. 调节可变电阻：通过调节可变电阻的阻值，控制输出电压的大小。

3. 控制开关：通过控制开关的开关频率和占空比，调节输出脉冲的频率和宽度。

4. 观察输出波形：使用示波器观察输出波形，并记录实验数据。

四、实验结果与分析通过实验观察和数据记录，我们得到了直流斩波电路的输出波形。

根据理论分析，我们可以得出以下结论：1. 输出波形的频率和宽度与开关的开关频率和占空比有关。

当开关频率较高且占空比较大时，输出波形的频率较高且宽度较宽。

2. 输出波形的幅值与输入直流电压和可变电阻的阻值有关。

当输入直流电压较高且可变电阻的阻值较小时，输出波形的幅值较大。

五、实验结论通过本次实验，我们验证了直流斩波电路的工作原理和性能。

我们发现，通过调节可变电阻和控制开关，我们可以得到不同频率、宽度和幅值的输出波形。

这种电路在实际应用中具有广泛的用途，例如在电力变换、电子通信和电动机控制等领域都有重要的应用。

六、实验总结通过本次实验，我们对直流斩波电路有了更深入的了解。

我们通过实验验证了理论分析的正确性，并掌握了搭建和调节直流斩波电路的方法。

在实验过程中，我们还学会了使用示波器观察和记录波形数据的技巧。

这些实验技能对我们今后的学习和研究都具有重要的意义。

七、参考文献[1] 张三, 李四. 直流斩波电路原理与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2010.[2] 王五, 赵六. 电子电路实验指导[M]. 北京：高等教育出版社，2015.以上为直流斩波电路研究实验报告的主要内容。

直流斩波电路（Cuk变换器）研究一、实验目的1．掌握Cuk升降压开关电路的基本原理与电路构造特点。

2．熟悉电路各部份的工作波形，掌握它们的基本调试方法。

3．掌握电流控制型脉宽调制器IC UC3842的应用方法。

二、实验线路及原理实验线路如图3-29所示图3-29 Cuk实验线路图Cuk电路是一种可升降压的直流变换器电路，它基本可看成是升压电路和降压电路相结合产生的一种开关电路，其电原理图如图3-30所示图3-30 Cuk主电路图简述原理如下：当0≤t≤t1时其等效电路如图3-31所示。

图3-31 V T导通等效图图3-32V T关断等效图晶体管V T导通，二极管D截止，假设这期间U d不变，电路是稳态，C1足够大，则电感L1中的电感电流I L11线性上升到I L12而电感L2的电流也从I L21线性上升到I L22当t1≤t≤t2时晶体管V T截止，二极管D导通，等效电路如图3-32所示。

此时电感L1中的电流I L12线性下降到I L11此时电感L1中的电流I L12线性下降到I L11而电感L2中的电流I L22也线性下降到I L21则有：根据上述的分析，我们可推导出，具体推导略，同学们可参考教材，它的控制采用UC3842电流型脉宽调制器，具体功能和概述请参看Booct电路实验相关部分。

三、实验内容1．电流控制型脉宽调制器IC UC3842的功能研究（1）输出PWM控制信号测试（2）电压反馈环功能测试（3）电流反馈环功能测试（4）工作频率的测试2．开环控制Cuk电路研究（1）主电路电感电流处于连续导通状态，各相关工作点波形的测量研究；（2）主电路电感电流处于断续导通状态，各相关工作点波形的测量研究；（3）改变工作频率的高低对电路工作的影响研究；（4）改变负载电阻大小对电路工作的影响研究；（5）改变主电路电感L的大小对电路工作的影响研究；（6）缓冲电路的作用研究；（7）占空比K和输出电压U0的函数关系研究。

实验四直流斩波电路的性能研究一、实验目的(1>熟悉直流斩波电路的工作原理。

(2>熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点，重点掌握降压斩波电路(Buck Chopper>和升压斩波电路(Boost Chopper>。

(3>了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。

二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理<1）主电路①、降压斩波电路(Buck Chopper>降压斩波电路(Buck Chopper>的原理图及工作波形如图4-12所示。

图中V为全控型器件，选用IGBT。

D为续流二极管。

由图4-12b中V的栅极电压波形U GE可知，当V处于通态时，电源U i向负载供电，U D=U i。

当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压U D近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。

负载电压的平均值为：式中t on为V处于通态的时间，t off为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=t on/T>。

由此可知，输出到负载的电压平均值U O最大为U i，若减小占空比α，则U O随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

(a>电路图(b>波形图图4-12 降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(Boost Chopper>升压斩波电路(Boost Chopper>的原理图及工作波形如图4-13所示。

电路也使用一个全控型器件V。

由图4-13b中V的栅极电压波形U GE可知，当V处于通态时，电源U i向电感L1充电，充电电流基本恒定为I1,同时电容C1上的电压向负载供电，因C1值很大，基本保持输出电压U O为恒值。

设V处于通态的时间为t on，此阶段电感L1上积蓄的能量为U i I1t on。

当V处于断态时U i和L1共同向电容C1充电，并向负载提供能量。

设V处于断态的时间为t off，则在此期间电感L1释放的能量为(U O-U i> I1t on。