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Boost电力电子课程设计

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8A Unit2 School life单元测试卷

D1

一个 Boost变换器的设计

课程名称： 电力电子课程设计

设计题目： 一个 Boost变换器的设计

专 业： 自动化

班 级： 自动化1

学

号：

姓 名：

指导教师：

1．题目

一个Boost变换器的设计 8A Unit2 School life单元测试卷

D2 2．任务

设计一个Boost变换器，已知V1=24V±10%，V2=36V，I0=0～1A。要求如下：

1）选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1和C1，写出参数选取原则和计算公式；

2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电压、支路流图仿真结果；（2）V2与IO的相图（即V2为X坐标；IO为Y坐标）；（3）对V2与IO进行纹波分析；（4）改变R1，观察V2与IO的相图变化。

3）课程设计说明书用A4纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；

4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。

3． 说明

仿真软件采用PSIM，免费试用程序及其说明书见附件。

8A Unit2 School life单元测试卷

D3 一、Boost电路的分析

1、工作原理

升压斩波电路的原理图如图1所示。由可控开关Q1、储能电感L1、二极管D1、滤波电容C1、负载电阻R1等组成。

图 1 Boost电路原理图

当开关管Q1受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压V1全部加于储能电感L1的两端，感应电势的极性为上正下负，二极管D1反向偏置截止，储能电感L1将电能变换成磁能储存起来。电流从电源的正端经Q1及L1流回电源的负端。经过ton时间以后，开关管Q1受控而截止时，储能电感L1自感电势的极性变为上负下正，二极管D1正向偏置而导通，储能电感L1所存储的磁能通过D1向负载 R1释放，并同时向滤波电容C1充电。经过时间Toff后，控制脉冲又使Q1导通，D1截止，L1储能，已充电的C1向负载R1放电，从而保证了向负载的供电。

图2 Boost变换器电路工作过程

2、电路参数的选择:

已知：V1=24V±10%，

V2=36V，

I0=0～1A。 8A Unit2 School life单元测试卷

D4 1、占空比D

由DVV1112得，212VVVD

V2＝36V，V1min＝21.6V，V1max＝26.4V

所以267.0212maxminVVVD

4.0212minmaxVVVD

2、电感L

开关频率越高，电感器的感值就取得越小，体积越小，但开关频率高了会加重开关管的负担。所以取开关频率为80KHz。

s1025.1800001f15-sST

HDDITVLS3333.0-133.012101.2536)1(22-5202）（

一般取了L1=1.5L=1.533=49.5H

3、电容C

在boost电路中，对于二极管D的电流iD和输出电压V2，二极管截止时，电容C放电，V2下降；而二极管导通时，电容C充电，V2上升。在开关电源中，输出电容的作用是存储能量，维持一个恒定的电压。电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小，选用电容器时，应注意其耐压是否符合电路的要求

SDTRVCu22

输入电压25V，输出电压36V，输出电流为1A，此时纹波为0.1V。

FTDIDTRVCS251025.14.01.021u2u225-smax0 8A Unit2 School life单元测试卷

D5 4、开关管MOSFET

功率管的选择需要考虑能承受之电压以及电流额定值，可知功率开关关闭时，其电压最大为：

2max1VVQ

电流的额定值为：011IDDIQ

5、二极管

选择续流二极管的重要的标准是：开通速度、击穿电压、额定电流、正向导通电压。开关电源中，通常选择低正向导通电压的肖特基二极管。2max1VVD

额定电流为：01)1(IDIIID

续流二极管的损耗计算：

oDDIVP

二、仿真分析

电路图如图:

电路参数选择：V1=25V，D=0.306，L1=50u，C1=25u，R1=36

(1)电路各节点电压、支路流图仿真结果如下

输入电压： 8A Unit2 School life单元测试卷

D6 00.0020.0040.006Time (s)0102030V1

输出电压：

00.0020.0040.006Time (s)020406080V2

Ug电压：

00.010.020.030.04Time (ms)00.511.5V3

开关管电压值： 8A Unit2 School life单元测试卷

D7 0.004220.004240.004260.004280.0043Time (s)020406080100V4

电感电流：

0.005260.005280.0053Time (s)0.511.522.53I1

二极管电流：

0.004880.00490.004920.00494Time (s)0123I2

负载电流： 8A Unit2 School life单元测试卷

D8 00.0020.0040.0060.008Time (s)00.511.52I3

电容电流：

0.005620.005640.005660.00568Time (s)0-1-212I4

2）V2与IO的相图（即V2为X坐标；IO为Y坐标）R=36时相图如下：

020406080V200.511.52I3

（3）对V2与IO进行纹波分析； 8A Unit2 School life单元测试卷

D9 0.006650.006660.006670.00668Time (s)35.735.835.93636.1V2

v2纹波

从图中可以看出纹波大小为：V9.00u2

0.006320.006330.006340.00635Time (s)0.9940.9960.99811.0021.0041.006I3

Io纹波

Io的纹波大小为：A0022.0i0

分析纹波：从仿真结果可知V9.00u2与假设之前V1.0u2相差不多，符合设计要求。

（4）改变R1，观察V2与IO的相图变化。减小R1取1相图如下：

010203040V2010203040I3

增大R1取80如下： 8A Unit2 School life单元测试卷

D10 020406080V200.20.40.60.81I3

改变电阻大小，会影响V2与Io之间的相图变化，R1增大斜率2kVIO减小，R1减小斜率2kVIO增大。可见，R1与V2成正比，与Io成反比。

总结：

1、当输入电压为已知，要求输出电压在期望值附近时，我们可以通过调节占空比来实现所需要到达的电压值，改变占空比进行调节,从而使输出电压在比较理想的范围内。

2、通过这个课程设计，我们了解了boost电路的工作原理、特点、参数的选择、以及波形的分析、而且在psim软件仿真了解波形的特点，从而判断电路的工作状态。

3、我们采用了电感电流工作在连续的状态，通过仿真可以看出boost电路的各节点电压、电流的波形图，更进一步的掌握了boost电路的分析，为以后的应用打下了良好的基础。

鞠躬尽瘁，死而后已。——诸葛亮

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电力电子课程设计matlab仿真实验

电力电子课程设计matlab仿真实验

1 一．课程设计目的

（1）通过matlab的simulink工具箱，掌握DC-DC、DC-AC、AC-DC电路的仿真。通过设置元器件不同的参数，观察输出波形并进行比较，进一步理解电路的工作原理；

（2）掌握焊接的技能，对照原理图，了解工作原理；

（3）加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识，提高学生综合运用所学知识的能力；

二．课程设计内容

第一部分：simulink电力电子仿真/版本matlab7.0

（1）DC-DC电路仿真（升降压（Buck-Boost）变换器）

仿真电路参数：直流电压20V、开关管为MOSFET（内阻为0.001欧）、开关频率20KHz、电感L为133uH、电 容为1.67mF、负载为电阻负载（20欧）、二极管导通压降0.7V（内阻为0.001欧）、占空比40%。仿真时间0.3s，仿真算法为ode23tb。

图1-1

2

占空比为40%的，降压后为12.12V。触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。

图1-2

占空比为60%的，升压后为28.25V。触发脉冲、电感电流、开关管电流、二极管电流、负载电流、输出电压的波形。 3 图1-3

•

图1-4

升降压变换电路（又称Buck-boost电路）的输出电压平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反，其电路原理图如图1-4(a)所示。它主要用于要求输出与输入电压反相，其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源

工作原理：

①T导通，ton期间，二极管D反偏而关断，电感L储能，滤波电容C向负载提供能量。

②T关断，toff期间，当感应电动势大小超过输出电压U0时，二极管D导通，电感L经D向C和RL反向放电，使输出电压的极性与输入电压

在ton期间电感电流的增加量等于toff期间的减少量，得：

由 的关系，求出输出电压的平均值为： 4

Boost变换器的设计与计算机仿真x

Boost变换器的设计与计算机仿真x

《电力电子系统综合训练》任务书（第6组）

2014年秋季学期

学 生 姓 名 学 号

专 业 方 向 班 级

题 目 名 称 Boost变换器的设计与计算机仿真

一、综合训练计内容及技术要求

1． MATLAB部分

（1）熟悉Matlab使用环境。

（2）初步掌握Matlab的基本应用，包括数据结构、数值运算、程序设计以及绘图等。

（3）熟悉Simulink系统仿真环境，包括Simulink工作环境、基本操作、仿真模型、仿真模型的子系统、重要模块库等。

（4）初步掌握Simpowersystems模型库及其应用。

（5）能够使用Simpowersystems模型库进行电力电子电路的仿真分析。

2．设计部分

设计一个升压变换器，输入电压为3-6V，输出电压15V，负载电阻为10欧姆，，要求电流连续。根据上述要求完成主电路设计。

3．仿真部分

完成上述升压变换器的计算机仿真，观察输出电压电流波形、系统输入电流波形、电压电流波形的谐波情况、不同仿真条件时系统输入输出的变化情况、和理论分析的结果进行比较。

4. 选作：使用PSIM仿真软件完成上述仿真

二、综合训练总结报告须提交的成果：

（1）综合训练总结报告（不少于20页，约1万字左右）需包括：

1)前言。2)目录。3)主电路工作原理说明。4)主电路设计详细过程与图纸。5)仿真模型的建立、各模块参数的设置。6)仿真结果分析。7)总结。8)参考文献。9)体会。

（2）综合训练总结报告要求采用A4页面打印，小四宋体，单倍行距，采用word默认的页边距，仿真模型、模块参数设置、仿真结果等都要在总结报告中进行详细说明。

三、参考资料：

1．王兆安等。电力电子技术（M）。北京：机械工业出版社，2001。

2．李传琦。电力电子技术计算机仿真实验（M）。北京：机械工业出版社，2006。

3．MATLAB入门以及应用类手册（图书馆去借）。

BOOST电路的设计与仿真

BOOST电路的设计与仿真

BOOST电路的设计与仿真

摘要

BOOST 电路又称为升压斩波电路，它在各类电力电子电路中的应用十分广泛，它将低压直流电变为高压直流电，为负载提供了稳定的直流电压。升压斩波电路的PI和PID调节器的性能对输出的电压影响很大。由于这种斩波电路工作于开关模式下，是一个强非线形系统。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BOOST 电路的工作特性。

【关键词】：Boost电路 直流电压 matlab仿真

1．设计要求

（1）输入电压：40v，输出电压：60v—120v

（2）根据给定的指标，设计BOOST电路参数。

（3）利用MATLAB软件，对电路进行验证。

（4）通过仿真实验，验证仿真实验，验证电路参数是否正确。

（4）观察电路中主要波形，并记录（仿真，实验）。

2．设计目的

（1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。

（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。

（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。

3. 设计方案和电路图

3.1 Boost基本工作原理:

假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1,同时C上的电压向负载R供电，因为C也很大，基本保持输出电压为恒值U0.设V通态时间为ton ,此阶段L积蓄能量为 E I1ton 。当V处于

断态时E和L共同向C充电，并向负载R提供能量。设V处于断态时间为toff,则这期间电感L释放能量为（U0-E）I1toff一周期T中，电感L积蓄的能量和释放的能量相等，即

EI1ton =（U0-E）I1toff （3-1）

化简得：

U0=T/toff E （3-2）

buckboost电路参数设计

buckboost电路参数设计

buckboost电路参数设计

1.引言

1.1 概述

概述部分的内容：

引言部分将对buckboost电路的概念和工作原理进行简要介绍。buckboost电路是一种常用的直流-直流（DC-DC）转换电路，能够实现电压降低（buck）或增加（boost）功能。它通过在输入和输出之间使用一对开关器件和电感来实现对电压的变换。相比于其他转换电路，buckboost电路具有更广泛的应用领域和更高的功率转换效率。

在本文中，将重点讨论buckboost电路的参数设计。参数设计是指在设计过程中确定电路的元件数值，以满足给定的输入电压和输出电压条件，并确保电路的稳定性和可靠性。参数设计是设计工程师需要考虑的关键问题，它直接影响到电路性能和工作效果。

本文将详细介绍buckboost电路的参数设计要点。首先，将介绍电路的基本原理和工作模式，以便读者更好地理解参数设计的背景和需求。其次，将分析参数设计中需要考虑的关键因素，如输入电压范围、输出电压稳定性、电感和开关器件的选取等。此外，还将介绍一些常用的参数设计方法和技巧，以帮助读者更好地进行电路设计和优化。

通过本文的阅读和学习，读者将能够全面了解buckboost电路的参数设计要点，并具备进行实际设计工作的基础知识和技能。本文的内容将为设计工程师提供有价值的参考和指导，促进buckboost电路设计的发展和优化。 1.2文章结构

1.2 文章结构

本长文旨在介绍和探讨buckboost电路参数设计的要点。文章将分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分将首先对文章进行概述，简要介绍buckboost电路的背景和应用。接着，阐述文章的结构，即介绍各个章节的主要内容和目的。

正文部分将详细介绍buckboost电路的基本原理和工作方式。同时，重点关注buckboost电路参数设计的要点，包括输入电压范围、输出电压范围、电流要求、效率要求等。通过深入分析这些参数设计要点，读者将能够了解如何根据具体需求来优化buckboost电路的设计。