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实训六降压斩波电路仿真实训
一、降压斩波电路原理图
降压斩波电路如图3－49所示。
图3－49 降压斩波电路原理图
二、建立仿真模型
1．建立一个仿真模型的新文件。
在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。
2．提取电路元器件模块。
在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器，在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。
3．将电路元器件模块按降压斩波电路原理图连接起来组成仿真电路。
如图3－50所示。
图3－50 降压斩波电路仿真模型
三、设置模型参数
双击模块图标弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方可以借助help帮助。
仿真参数的设置与前相同。
四、模型仿真
在参数设置完毕后即可以开始仿真。
在菜单Simulation下选择Start，立即开始仿真，若要中途停止仿真可以选择Stop。
在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。
在需要观察的点上放置示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示输出波形。
得到如图3－51、图3－52、图3
－53所示波形。
图3－51占空比0.2时电压和电流波形
图3－52 占空比0.5时电压和电流波形
图3－51占空比0.8时电压和电流波形。
基于MATLAB 的升压－降压式变换器的仿真一、摘要直流斩波电路就是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，也称DC/VC 变换。
使用直流斩波技术，不仅可以实现调压功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因素的目的。
直流斩波技术主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
直流斩波包括降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路。
而利用升压——降压变换器，既可以实现升压，也可以实现降压。
关键词 MATLAB 升压－降压式变换器 斩波电路 仿真二、设计目的和意义通过对升压-降压（Boost-Buck ）式变换器电路理论的分析，建立基于Simulink 的升压-降压式变换器的仿真模型，运用绝缘栅双极晶体管（IGBT ）对升压－降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析与研究。
通过仿真分析验证所建模型的正确性。
三、设计原理升压-降压式变换器电路图如图1所示。
设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大，使电感电流L i 和电容电压0u 基本为恒值。
设计原理是：当可控开关V 出于通态时，电源经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，方向如图1中所示。
同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。
此后，使V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为2i ，方向如图1中所示。
可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，因此该电路也称作反极性斩波电路。
稳定时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零图1 升压-降压式变换器电路则 ： 00=⎰dt u T L当V 处于通态期间时，E u L =；而当V 处于端态期间时，=L u 0u -。
于是，=on Et off t U 0，所以输出电压为: E E t t U off on βα==其中β=1-α，若改变导通比α，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<0.5时为降压，当0.5<α<1时为升压，如此可以实现升压-降压的变换，该电路称作升降压斩波电路即升降压变换器。
直流斩波电路的MATLAB仿真实验降压式直流斩波电路
一、实验内容
降压斩波原理：
式中
为V处于通态的时间；
为V处于断态的时间；T为开关周期；
为导通占空比，简称占空比火导通比。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：（1）保持开关周期T不变，调节开关导通时间
不变，称为PWM。
（2）保持开关导通时间
不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。
（3）
和T都可调，使占空比改变，称为混合型。
图1 降压斩波电路原理图
2
二、实验原理
(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时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L 值较大
三、实验过程
1、仿真电路图
图2 降压斩波的MATLAB电路的模型2、仿真模型使用模板的参数设置IGBT参数的设置如图
图3
Diode参数的设置如图
图4
脉冲信号发生器Pulse Generator的设置如图
图3
示波器的设置如图
直流电源
为200V,电感L为2mH，电容
为10μs，电阻
为5Ω
四、仿真结果
图3
=0.2时的仿真结果
图4
=0.4时的仿真结果
图5
=0.6时的仿真结果
仿真结果分析
由公式
可得：
当
时，
=44
=0.4时，
=88。
=0.6时，
=132。
河北科技大学课程设计计算说明书课程名称：电力电子技术课程设计设计题目：斩波电路的Matlab仿真研究专业班级：电气工程及其自动化 XXX班学生姓名：XXX（XXXXXXXX）指导老师：电力电子课程设计指导小组XXXX年XX月XX日说明1．课程设计结束之前，每个学生都必须认真撰写《课程设计计算说明书》。
课程设计计算说明书要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。
2．说明书一般包括设计任务分析、设计方案的确定、具体设计过程的描述、结论等几方面，或按照课程设计指导书及指导教师的具体要求进行撰写。
3．课程设计图纸要求布局美观，图面整洁，图表清楚，尺寸标识准确，线型及标注符合国家或行业相关标准。
4．学生应独立完成各自设计计算说明书的写作，即使同组学生在设计过程中经过讨论得到的共同设计结果也应独立表述。
5．课程设计说明书按照封面、成绩评定表、目录、正文的次序装订成册。
6．课程设计应按设计期间的工作态度和课程设计任务的完成情况，设计说明书的水平、相关知识能力的掌握情况等项目分别评定成绩。
7．各项目内容及所占比例由课程设计指导教师自行确定，并以百分制形式填入“学生成绩评定表”。
总成绩采用五级分制。
8．本页采用“设计说明书”专用纸打印。
9．课程设计结束后将计算说明书交学院教学办公室保存。
学生成绩评定表目录一、设计的目的二、设计的任务三、仿真研究的内容与步骤降压斩波电路的仿真研究。
升压斩波电路的仿真研究。
升降压斩波电路的仿真研究。
（电路结构；工作原理；基本数量关系；搭建仿真模型；取不同控制角时的波形图；结论）四、总结五、参考文献一、课程设计的教学目的及要求本课程设计是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一。
本课程设计的任务是利用所学《电力电子技术》专业知识，以MATLAB/SIMULINK 仿真软件为基础，完成对所学电力电子器件、整流电路、斩波电路、交流调压电路以及逆变电路的建模与仿真。
其目的是培养学生综合运用所学知识，分析、解决工程实际问题的能力；巩固学生所学知识的同时，提高学生的专业素质，这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要的作用。
第一章概述1.1 直流―直流变换的分类直流—直流变换器（DC-DC）是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置。
目前通信设备的直流基础电源电压规定为−48V，由于在通信系统中仍存在−24V（通信设备）及+12V、+5V（集成电路）的工作电源，因此，有必要将−48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源，以供实际使用。
D C/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
主要有（1）Buck电路——降压斩波，其输出平均电压小于输入电压，极性相同。
（2）Boost电路——升压斩波，其输出平均电压大于输入电压，极性相同。
（3）Buck－Boost电路——降压―升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反,电感传输。
（4）Cuk电路——降压或升压斩波，其输出平均电压大于或小于输入电压，极性相反，电容传输。
此外还有Sepic、Zeta电路。
1.2 直流—直流变换器的发展当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3，效率为（80～90）%。
日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商.2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200～300)kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。
第二章降压―升压斩波电路的设计2.1 基本工作原理电路原理图如图2-1所示,基本工作原理如下:b)Ra)ii2II图2-1: 降压―升压斩波电路原理图设电路中电感L值很大,电容C值也很大。
使电感IL和电容电压即负载电压uo基本为恒值。
目录绪论 (3)一．降压斩波电路 (6)二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12)三．D c／D C变换器的设计 (18)四．测试结果 (19)五．直流斩波电路的建模与仿真 (29)六．课设体会与总结 (30)七．参考文献 (31)绪论1. 电力电子技术的内容电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
电有直流(DC)和交流(AC)两大类。
前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。
实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。
变换器共有四种类型：交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。
直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。
这是与整流相反的变换，也称为逆变。
当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。
交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。
其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。
直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。
2. 电力电子技术的发展在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。
与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。
1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。
课程设计任务书一、设计题目DC/DC Boost变换器的主电路和控制电路设计二、主要内容设计一个DC/DC Boost变换器的主电路和控制电路，利用MATLAB/PSIM 仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。
基本参数为：输入电压为3-6V ，输出电压为15V ，纹波电压为输出电压的0.2% ，负载电阻为10Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为40KHz。
三、具体要求1.根据DC/DC Boost变换器的工作原理设计电感和电容参数；2.建立DC/DC Boost变换器仿真模型；3.研究MOSFET门极触发脉冲V g、电感电压V L、电感电流i L、输出电压V O、MOSFET 电流i Q1、二极管电流i D1的波形，并对结果进行分析；4.将电感值分别减小为临界电感的一半和二分之一，仿真分析电感电流断续时的Boost 变换器工作情况；5.设计控制电路，保证输入电压或负载变化± 20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。
根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定；6．撰写设计报告。
四、进度安排1．每个同学选定题目，独立查阅文献资料；2．熟悉仿真软件；3．主电路参数设计；4．建立主电路仿真模型和完成开环状态下仿真验证；5．控制电路参数设计；6．建立控制电路仿真模型和完成闭环状态下仿真验证；7．编写不少于3000字的项目总结报告及提供仿真模型（电子版）；8．总结与答辩；五、完成后应上交的材料1. 设计报告；2. 仿真模型（电子版）。
六、总评成绩指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日摘要直流斩波电路是一种将电压恒定的直流电变换为电压可调的直流电的电力电子变流装置，亦称直流斩波器或DC/DC变换器。
用斩波器实现直流变换的基本思想是通过对电力电子开关器件的快速通、断控制把恒定的直流电压或电流斩切成一系列的脉冲电压或电流，在一定滤波的条件下，在负载上可以获得平均值可小于或大于电源的电压或电流。
