直流斬波電路設(shè)計(jì)的MATLAB仿真

1、目錄一 摘要：2二 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：2三引言：2四 設(shè)計(jì)原理：2五 設(shè)計(jì)仿真步驟：3仿真完成之后的電路圖：42在模型中設(shè)置仿真參數(shù)：43仿真結(jié)果：6脈寬為46%的結(jié)果：7脈寬50%的仿真結(jié)果：7脈寬60%的仿真結(jié)果：8脈沖81%的仿真結(jié)果：8脈沖89%的仿真結(jié)果9六 課程設(shè)計(jì)總結(jié)9七 參考文獻(xiàn)9直流斬波電路設(shè)計(jì)的MATLAB仿真一 摘要：MATLAB（矩陣實(shí)驗(yàn)室）是一種科學(xué)計(jì)算軟件，它是一種以矩陣為基礎(chǔ)的交互式程序計(jì)算語言。SIMULINK是基于框圖的仿真平臺(tái)，它掛接在MATLAB環(huán)境上，以MATLAB的強(qiáng)大計(jì)算功能為基礎(chǔ)，以直觀的模塊框圖進(jìn)行仿真和計(jì)算。直流斬波是將固定的直流電壓變換成可變的

2、直流電壓，也稱為直流-直流變換（DC/DC）變換。此文以MATLAB/SIMULINK仿真軟件為基礎(chǔ)，完成了對(duì)斬波電路的仿真分析。所用的軟件是MATLAB 2012a。win8平臺(tái)。關(guān)鍵詞：Matlab/Simulink；仿真分析；斬波電路。二 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、 電源為太陽能電池，負(fù)載為電瓶；2、 電源：10 32V；輸入電流：16A(MAX）；輸出電壓：連續(xù)可調(diào)60 95V；輸出電流：2A(MAX) 輸出功率：自然冷卻70W（MAX），加強(qiáng)散熱100W（MAX）。三引言：直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪环N固定的或可調(diào)的直流電，也稱為直流-直流變換器（DC/DC Converter），

3、直流斬波電路一般是指直接將直流變成直流的情況，不包括直流-交流-直流的情況；直流斬波電路的種類很多，基本分為6種斬波電路：降壓斬波電路，升壓斬波電路，這兩種是最基本電路。另外還有升降壓斬波電路，Cuk斬波電路，Sepic斬波電路，Zeta斬波電路。斬波器的工作方式有：脈寬調(diào)制方式（Ts不變，改變ton）和頻率調(diào)制方式（ton不變，改變Ts）兩種。前者較為通用，后者容易產(chǎn)生干擾。當(dāng)今世界軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC變換器發(fā)生了質(zhì)得變化和飛躍。而MATLAB是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB

4、和Simulink兩大部分。其中MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連 接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。而Simulink是著名的、應(yīng)用普遍的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真工具，Simulink能夠直觀、快捷地構(gòu)建過程控制系統(tǒng)的方塊圖模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真結(jié)果的可視化分析，是進(jìn)行過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和參數(shù)整定的首選仿真工具。四 設(shè)計(jì)原理：直流升壓變流器用于需要提升直流電壓的場(chǎng)合，其原理圖如圖所示。在電路中IGBT導(dǎo)通時(shí)，電流由E經(jīng)升壓電感L和V形成回路，電感L儲(chǔ)能；當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，電感產(chǎn)生的反

5、電動(dòng)勢(shì)和直流電源電壓方向相同互相疊加，從而在負(fù)載側(cè) 圖1-5 原理圖得到高于電源的電壓，二極管的作用是阻斷IGBT導(dǎo)通是，電容的放電回路。調(diào)節(jié)開關(guān)器件V的通斷周期，可以調(diào)整負(fù)載側(cè)輸出電流和電壓的大小。負(fù)載側(cè)輸出電壓的平均值為: 式中T為V開關(guān)周期,為導(dǎo)通時(shí)間，為關(guān)斷時(shí)間。升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)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。在以上分析中，認(rèn)為V處于通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實(shí)際上C值不可能為無窮大，在此階段其向負(fù)載放電，U。必然會(huì)有所下降，故實(shí)際輸出電壓會(huì)略低于理論所得結(jié)果，不過，在電容C值足夠大時(shí)，誤

6、差很小，基本可以忽略。五 設(shè)計(jì)仿真步驟：1. 根據(jù)直流升壓變流器原理圖建立變流器的仿真模型如圖仿真完成之后的電路圖：圖示的電路模型各個(gè)模塊的名稱及提取路徑：模塊名提取路徑二極管模塊SimPowerSystems/PowerElectronics絕緣柵極雙極晶體管模塊IGBTSimPowerSystems/PowerElectronics直流電壓源SimPowerSystems/Electrical source串聯(lián)RLC支路SimPowerSystems/Elements串聯(lián)RLC支路一SimPowerSystems/Elements脈沖發(fā)生器模塊PSimulink/Sources電壓表模塊S

7、imPowerSystems/Measurement電流表模塊SimPowerSystems/Measurement信號(hào)分離模塊demux1，demux2Simulink/Signal Rounting示波器scopeSimulink/Sinks信號(hào)終結(jié)模塊TSimulink/SinksPowergui模塊SimPowerSystems2在模型中設(shè)置仿真參數(shù)：（1）設(shè)置電源E電壓為20V，電阻的阻值為5。（2）脈沖發(fā)生器脈沖周期T=100e-6,脈沖寬度為50%。（3）IGBT和二極管的參數(shù)可以保持默認(rèn)值。（4）初選L的值為171uH，電容的值為13.8µF。打開Simulation

8、>Configuration Paramenters,選擇ode23tb算法，同時(shí)設(shè)置仿真時(shí)間0.2s 脈沖發(fā)生器的設(shè)置參數(shù)對(duì)于電感 電容的設(shè)置，由主電路的的設(shè)計(jì)者所給數(shù)據(jù)，電容的值為C=13.86uF電感為L(zhǎng)=171uH，如圖： 電感值的設(shè)置 電容值的設(shè)置3仿真結(jié)果：依據(jù)matlab的仿真結(jié)果，得出如下圖：脈寬為46%的結(jié)果： （脈寬46%的仿真結(jié)果）:脈寬50%的仿真結(jié)果： （脈寬50%的仿真結(jié)果）脈寬60%的仿真結(jié)果：（脈寬60%的結(jié)果） 脈沖81%的仿真結(jié)果： （脈沖81%的仿真結(jié)果）脈沖89%的仿真結(jié)果 （脈沖89%的仿真結(jié)果）六 課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過此次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)斬波電路和matlab有了更深的了解，另外，做課程設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)W會(huì)了一些基本原件的參數(shù)設(shè)置和建模。主要這次課程設(shè)計(jì)用到了matlab軟件進(jìn)行系統(tǒng)的模擬仿真，進(jìn)一步了解matlab的電力電子仿真，進(jìn)一步熟悉matlab語言的應(yīng)用，大大簡(jiǎn)化的計(jì)算和繪圖的步驟。書寫課程設(shè)計(jì)說說明書時(shí)使用word軟件，使我掌握了word的排版技巧，提高了自身的一些技能。七 參考文獻(xiàn)1 王晶，張有兵.電力系統(tǒng)的MATLAB/simuli