斬波電路Matlab仿真電力電子技術(shù)課程設(shè)計

1、河北科技大學(xué)課程設(shè)計計算說明書課程名稱：電力電子技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計題目：斬波電路的Matlab仿真研究專業(yè)班級：電氣工程及其自動化XXX班學(xué)生姓名：XXX(XXXXXXXX)指導(dǎo)老師：電力電子課程設(shè)計指導(dǎo)小組XXXX年XX月XX日說明1 .課程設(shè)計結(jié)束之前，每個學(xué)生都必須認(rèn)真撰寫課程設(shè)計計算說明書。課程設(shè)計計算說明書要求內(nèi)容完整，條理清晰，書面清潔，字跡工整。2 .說明書一般包括設(shè)計任務(wù)分析、設(shè)計方案的確定、具體設(shè)計過程的描述、結(jié)論等幾方面，或按照課程設(shè)計指導(dǎo)書及指導(dǎo)教師的具體要求進行撰寫。3 .課程設(shè)計圖紙要求布局美觀，圖面整潔，圖表清楚，尺寸標(biāo)識準(zhǔn)確，線型及標(biāo)注符合國家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4 .

2、學(xué)生應(yīng)獨立完成各自設(shè)計計算說明書的寫作，即使同組學(xué)生在設(shè)計過程中經(jīng)過討論得到的共同設(shè)計結(jié)果也應(yīng)獨立表述。5 .課程設(shè)計說明書按照封面、成績評定表、目錄、正文的次序裝訂成冊。6 .課程設(shè)計應(yīng)按設(shè)計期間的工作態(tài)度和課程設(shè)計任務(wù)的完成情況，設(shè)計說明書的水平、相關(guān)知識能力的掌握情況等項目分別評定成績。7 .各項目內(nèi)容及所占比例由課程設(shè)計指導(dǎo)教師自行確定，并以百分制形式填入“學(xué)生成績評定表”?？偝煽儾捎梦寮壏种?。8 .本頁采用“設(shè)計說明書”專用紙打印9 .課程設(shè)計結(jié)束后將計算說明書交學(xué)院教學(xué)辦公室保存。學(xué)生成績評定表序號項目名稱指導(dǎo)教師成績所占比例總成績1工作態(tài)度30%簽字：2設(shè)計說明書30%3仿真演示

3、40%目錄一、設(shè)計的目的二、設(shè)計的任務(wù)三、仿真研究的內(nèi)容與步驟降壓斬波電路的仿真研究。升壓斬波電路的仿真研究。升降壓斬波電路的仿真研究。（電路結(jié)構(gòu)；工作原理；基本數(shù)量關(guān)系；搭建仿真模型；取不同控制角時的波形圖；結(jié)論）四、總結(jié)五、參考文獻一、課程設(shè)計的教學(xué)目的及要求本課程設(shè)計是電氣工程及其自動化專業(yè)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。本課程設(shè)計的任務(wù)是利用所學(xué)電力電子技術(shù)專業(yè)知識，以MATLAB/SIMULINK真軟件為基礎(chǔ)，完成對所學(xué)電力電子器件、整流電路、斬波電路、交流調(diào)壓電路以及逆變電路的建模與仿真。其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，分析、解決工程實際問題的能力；鞏固學(xué)生所學(xué)知識的同時，提高學(xué)生的專業(yè)

4、素質(zhì)，這對于工科學(xué)生貫徹工程思想起到十分重要的作用。要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)通過分析任務(wù)書、查閱收集資料，充分發(fā)揮主動性與創(chuàng)造性，在老師的指導(dǎo)下聯(lián)系實際、掌握正確的方法，理清思路，獨立完成課程設(shè)計，撰寫設(shè)計說明書，其格式和字?jǐn)?shù)應(yīng)符合規(guī)定。根據(jù)要求能夠熟練搭建仿真模型，并能進行調(diào)試及對電路輸出波形的分析；課程設(shè)計說明書要求整潔、完備、內(nèi)容正確、概念清楚、文字通暢，符合規(guī)范。二、設(shè)計的任務(wù)(1)降壓斬波電路的仿真研究。(2)升壓斬波電路的仿真研究。(3)升降壓斬波電路的仿真研究。三、仿真研究的內(nèi)容與步驟1 .降壓斬波電路的仿真研究電路原理圖降壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖所示，該電路使用一個全控型器

5、件V,圖中為IGBT,也可以使用其它器件，續(xù)流二極管VD在IGBT關(guān)斷期間為電感儲存的能量提供釋放通道。該電路的仿真過程可以分為建立仿真模型、設(shè)置模型參數(shù)和觀察仿真結(jié)果。工作原理：t=0時刻驅(qū)動V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E,負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升。t=ti時控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。通常用接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小。到一個周期T結(jié)束，再驅(qū)動IGBT導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時，負(fù)載電流在一個周期的初值和終值相等，如圖b)所示。負(fù)載電壓的平均值為：ton為V處于導(dǎo)通的時間；toff為V處于關(guān)斷的時間；a為導(dǎo)

6、通占空比。負(fù)載電流平均值為：,U°EmIo建立仿真模型1）建立一個仿真模型的新文件。在MATLAB的菜單欄上點擊File,選擇New,出菜單中選擇Model,這時出現(xiàn)一個空白的仿如圖所示。在這個平臺上可以繪制電路的仿真2）提取電路元器件模塊。在仿真模型窗再在彈真平臺,模型?？诘牟藛紊宵c擊整圖標(biāo)調(diào)出模型庫瀏覽器，在模型庫中提取所需的模塊放到仿真窗口。組成直流降壓斬波電路的元器件有直流電源、IGBT、電阻、電容、二極管參數(shù)設(shè)置如下:參數(shù)設(shè)置3）將電路元器件模塊按直流降壓斬波的原理圖連接起來組成仿真電路。如圖所示Ron=,Lon=0,Vf=1,Rs=1eS元件參數(shù)設(shè)置R=1歐姆，電感L=。

7、c.脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置振幅為1V,周期二，初相位為0d.直流電源電壓參數(shù)設(shè)置電源電壓幅值為100V,初相位為0度。e仿真參數(shù)設(shè)置開始仿真時間：，停止仿真時間：。f.示波器波形依次是電源電壓，負(fù)載兩端電壓，脈沖信號，流過負(fù)載電流。仿真波形結(jié)果與分析圖11、圖12、圖13分別是a=20%、a=50%、a=80%時仿真波形圖11a=20%時電源電壓，負(fù)載兩端電壓，脈沖信號和流過負(fù)載電流波形圖13a = 80%時電源電壓，負(fù)載兩端電壓，脈沖信號和流過負(fù)載電流波形 當(dāng)占空比口= 80%時，電源電壓100V,負(fù)載兩端電壓為80V。當(dāng)給負(fù)載加一個40V反電動勢時，將電感值改為，其它參數(shù)不變，電源電壓，負(fù)載兩

8、端電壓，脈沖信號和流過負(fù)載電流波形如圖所示:2 .升壓斬波電路的仿真研究電路原理圖升壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖所示。該電路中也是使用一個IGBT器件。工作原理：假設(shè)L和C值很大。V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定I1,電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓Uo恒定。V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充電，并向負(fù)載提供能量。負(fù)載電壓的平均值為：建立仿真模型IGBT升壓斬波電路模型主要由直流電源、IGBT、電阻、電感、電容、二極管以及示波器等部分組成。將電路元器件模塊按直流升壓斬波的原理圖連接起來組成仿真電路。如圖所示。參數(shù)設(shè)置如下：參數(shù)設(shè)置Ron=, Lon=0, Vf=1 ,Rs=1

9、eS元件參數(shù)設(shè)置R=100歐姆，電感L=,電容C=0.0022F。c.脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置振幅為1V,周期二，初相位為0。d.直流電源電壓參數(shù)設(shè)置電源電壓幅值為100V,初相位為0度。e仿真參數(shù)設(shè)置開始仿真時間：，停止仿真時間：。f.示波器波形依次是電源電壓，負(fù)載兩端電壓，脈沖信號，流過負(fù)載電流。仿真波形結(jié)果與分析圖21、圖22、圖23分別是a=20%、a=50%、a=80%時仿真波形圖21a=20%時電源電壓，負(fù)載兩端電壓，脈沖信號和流過負(fù)載電流波形當(dāng)占空比口=20%時，電源電壓100V,負(fù)載兩端電壓為125V當(dāng)占空比口=50%2r,2電淵%型叫50vF貨成即岫歸1歌和通V?電流波形圖23“=

10、80%時電源電壓，負(fù)載兩端電壓，脈沖信號和流過負(fù)載電流波形當(dāng)占空比口=80%時，電源電壓100V,負(fù)載兩端電壓為500V。3 .升降壓斬波電路的仿真研究電路原理圖升降壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖所示。設(shè)電路中電感L值很大，電容C的值也很大。使電感電流Il和電容電壓即負(fù)載電壓Uo基本為恒值。VGVD工作原理：V通時，心涉玉乳V向L'4砥!貯能j此時電儼為i1。同時，C維持輸4TkLA出電壓恒定并向負(fù)載R.B4±,V斷L，斗能量向平旭放，“電限i20負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也百作反極性斬波電路。T輸出電壓為：負(fù)載電流為：Uo鼠Eto-EE建立仿真模型

11、I2«fI1Jt型I11ton組成直流降壓斬波電路的元器件有直流電源、IGBT、電阻、電容、電感、二極管。參數(shù)設(shè)置如下：參數(shù)設(shè)置Ron=,Lon=0,Vf=1,Rs=1eS元件參數(shù)設(shè)置R=10歐姆，電感L=1H,電容C=0.047F。c.脈沖發(fā)生器參數(shù)設(shè)置振幅為1V,周期二，初相位為0。d.直流電源電壓參數(shù)設(shè)置電源電壓幅值為100V,初相位為0度。e仿真參數(shù)設(shè)置開始仿真時間：，停止仿真時間：。f.示波器波形依次是脈沖信號，電源電壓，電源電流，流過負(fù)載電流和負(fù)載兩端電壓,仿真波形結(jié)果與分析圖31、圖32、圖33分別是a=20%、a=50%、a=80%時仿真波形圖3 7 2050%日相 50%時，電源電壓100V,50%鼠電源電壓，負(fù)爨埔里共小摑祖信節(jié)和流過負(fù)載電流波形100V 負(fù)載兩端電壓為。當(dāng)占空比a =I刪IIII刪IIHI圖 33 a80%時電源電壓，負(fù)載兩端電壓，脈沖信號和流過負(fù)載電流波形當(dāng)占空比口=80%時，電源電壓100V,負(fù)載兩端電壓為395V。4、 總結(jié)在這次課程設(shè)計中，我真正的做到了自己查閱資料，進行必要的分析，獨立設(shè)計仿真電路，并調(diào)試參數(shù)。經(jīng)過這次電力電子技術(shù)課程設(shè)計對直流斬波電路的仿真，使我加深了對直流斬波電路的理解。雖然只是一個簡單的課程設(shè)計，但是這培養(yǎng)了我獨立學(xué)習(xí)、獨立思考的能力，并且掌握了Matl