matlab課程設(shè)計(jì)直流斬波電路

1、直流斬波電路一.設(shè)計(jì)目的：1. 熟悉降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理。2.掌握兩種基本斬波電路的工作狀態(tài), 學(xué)會(huì)應(yīng)用matlab的可視化工具simulink建立電路的仿真模型的方法，在此基礎(chǔ)上對升降壓斬波電路進(jìn)行詳細(xì)的分析，以提高設(shè)計(jì)模型的能力及加強(qiáng)對matlab/simulink軟件的熟練程度。3.了解電路圖的波形情況, 認(rèn)真分析仿真結(jié)果，深刻體會(huì)matlab軟件對于電力電子電路設(shè)計(jì)的重要作用。二軟件介紹simulink是matlab中的一種可視化仿真工具，是一種基于matlab的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信

2、號處理的建模和仿真中。simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(gui) ，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。simulink是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測試。緊密

3、集成，可以直接訪問matlab大量的工具來進(jìn)行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。simulink是matlab軟件下的一個(gè)附加組件，是一個(gè)用來對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的matlab軟件包。支持連續(xù)、離散以及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同時(shí)它也支持具有不同部分擁有不同采樣率的多種采樣速率的仿真系統(tǒng)。在其下提供了豐富的仿真模塊。其主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、方針與分析，可以預(yù)先對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，按仿真的最佳效果來調(diào)試及整定控制系統(tǒng)的參數(shù)。simulink仿真與分析的主要步驟按先后順序?yàn)闉?從模塊庫中選擇所需要的基本功能模塊，建立結(jié)構(gòu)

4、圖模型，設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真并觀看輸出結(jié)果，針對輸出結(jié)果進(jìn)行分析和比較。三 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要步驟： 根據(jù)給出的技術(shù)要求，確定總體設(shè)計(jì)方案。 從軟件中選擇具體的元件，進(jìn)行硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 進(jìn)行相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)，完成相應(yīng)的功能。 進(jìn)行調(diào)試與修改。 撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。電路介紹直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電,也稱為直接直流-直流變換器。直流斬波電路一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姷那闆r，不包括直流-交流-直流的情況，且甚至更多地指后一種情況。直流斬波電路包括：降壓斬波電路、生涯斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、cuk斬波電路、sepic斬波電路和zeta斬波電

5、路，其中前兩種電路是最它在電源的設(shè)計(jì)上有很重要的應(yīng)用。一般來說，斬波電路的實(shí)現(xiàn)都要依靠全控型器件。在這里，我所設(shè)計(jì)的是基于igbt的降壓斬波短路和升壓斬波電路。四設(shè)計(jì)思路直流降壓斬波電路主要分為三個(gè)部分，分別為主電路模塊，控制電路模塊和驅(qū)動(dòng)電路模塊。電路的結(jié)構(gòu)框圖如下圖（圖1）所示。圖1 電路結(jié)構(gòu)框圖除了上述主要結(jié)構(gòu)之外，還必須考慮電路中電力電子器件的保護(hù)，以及控制電路與主電路的電器隔離。主電路是整個(gè)斬波電路的核心，降壓過程就由此模塊完成。其原理圖如圖所示主電路原理圖如圖，igbt在控制信號的作用下開通與關(guān)斷。開通時(shí)，二極管截止，電流io流過大電感l(wèi)，電源給電感充電，同時(shí)為負(fù)載供電。而igbt

6、截止時(shí)，電感l(wèi)開始放電為負(fù)載供電，二極管vd導(dǎo)通，形成回路。igbt以這種方式不斷重復(fù)開通和關(guān)斷，而電感l(wèi)足夠大，使得負(fù)載電流連續(xù)，而電壓斷續(xù)。從總體上看，輸出電壓的平均值減小了。輸出電壓與輸入電壓之比由控制信號的占空比來決定。這也就是降壓斬波電路的工作原理。根據(jù)降壓斬波電路原理圖，建立降壓斬波電路仿真模型，如下:降壓斬波的典型波形如圖所示。降壓電路波形圖占空比50%在電力電子設(shè)計(jì)過程中利用matlab來進(jìn)行仿真建模分析有很大的好處，它不但非常方便而且能夠在很大程度范圍內(nèi)減少因設(shè)計(jì)問題而造成的浪費(fèi)。這里的仿真主要是運(yùn)用matlab軟件中的simulink工具。先從simulink的元件庫中找到

7、需要用的元件，然后搭建相應(yīng)的主電路，設(shè)置好參數(shù)后即可進(jìn)行仿真。根據(jù)題目要求輸出電壓平均值為300v,電阻為20,電感3e-4,電容470e-6。這里是首先指定電源為300v直流。則最大占空比為50%。先用純電阻負(fù)載。如圖為升壓斬波電路原理圖根據(jù)升壓斬波電路原理圖，建立升壓斬波電路仿真模型，如下：由igbt構(gòu)成的直流降壓斬波電路的建模和參數(shù)設(shè)置：1、電壓源u=300v2、igbt、二極管都按其原有的數(shù)值進(jìn)行設(shè)置。、3、負(fù)載參數(shù)r=20，l=3e-4，c=470e-64、開關(guān)頻率20khz，開關(guān)信號占空比d=50%。運(yùn)行之后可以得到如圖所示的升壓斬波電路波形圖升壓斬波電路的基本原理1、升壓斬波電路

8、的工作原理 （1）假設(shè)l和c值很大 （2）v處于通態(tài)時(shí)，電源e向電感l(wèi)充電，電流恒定h，電容c向負(fù)載r供電，輸出電壓u0恒定。 （3）v處于斷態(tài)時(shí)，電源e和電感l(wèi)同時(shí)向電容c充電，并向負(fù)載提供能量。升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因一是l儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用二是電容c可將輸出電壓保持住以上分析中，認(rèn)為v通態(tài)期間因電容c的作用使得輸出電壓uo不變，但實(shí)際c值不可能無窮大，在此階段其向負(fù)載放電，uo必然會(huì)有所下降，故實(shí)際輸出電壓會(huì)略低。 五實(shí)驗(yàn)心得通過這次對直流斬波電路的課程設(shè)計(jì)，我對斬波電路有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對igbt的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路也有了更深刻的認(rèn)識(shí)，另外，在做設(shè)計(jì)的過程中我也學(xué)會(huì)了用一些基本元部件進(jìn)行建模的基本方法，加深了對課本知識(shí)的進(jìn)一步理解。同時(shí)這次課程設(shè)計(jì)應(yīng)用到matlab軟件，設(shè)計(jì)時(shí)借助matlab軟件進(jìn)行系統(tǒng)模型仿真，進(jìn)一步熟悉了matlab語言及其應(yīng)用，用該軟件對該電路進(jìn)行分析，大大簡化了計(jì)算和繪