電力電子課程實(shí)踐——基于matelab仿真平臺的Boost升壓電路驗(yàn)證探究

1、安陽師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院電力電子技術(shù)課程實(shí)踐基于matelab仿真平臺的Boost升壓電路驗(yàn)證探究指導(dǎo)老師： 陳 永 超姓 名： 韓 衍 翀班 級： 電氣一班學(xué) 號：111102022基于matelab仿真平臺的Boost電路驗(yàn)證探究引言斬波器的工作方式有三種：一是脈寬調(diào)制方式，保持周期不變，改變開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間。 二是頻率調(diào)制方式，保持不變，改變周期。三是混合型，和都可調(diào)，使占空比改變。直流斬波電路作為將直流電變成另一種固定電壓或可調(diào)電壓的直流直流變換器 ,在直流傳動(dòng)系統(tǒng)、充電蓄電電路、開關(guān)電源、電力電子變換裝置及各種用電設(shè)備中得到普通的應(yīng)用。直流斬波技術(shù)已被廣泛用于開關(guān)電源及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)

2、動(dòng)中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件在牽引電傳動(dòng)電能傳輸與變換、有源濾波等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1、 方案介紹主電路的功能是對輸入的200V的直流電壓進(jìn)行升壓。它主要由全控型器件IGBT及電感、電容器件組成?？刂齐娐凡糠謩t是對全控型器件IGBT的通斷進(jìn)行控制，來獲得不同的占空比，實(shí)現(xiàn)不同占空比下電壓的抬升。2、 Boost電路工作原理假設(shè)L值、C值很大。當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)（圖1中s撥向a），E向L充電，充電電流恒為I1，同時(shí)C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓為恒值,記為。設(shè)V通的時(shí)間為ton，此階段L上積蓄的能量為EI1ton。當(dāng)V斷開時(shí)（圖1s撥向b），E和

3、L共同向C充電并向負(fù)載R供電。設(shè)V斷的時(shí)間為toff ，則此期間電感L釋放能量為：穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等，則有： 經(jīng)過化簡，可以得到輸出電壓的值： 因?yàn)橹芷赥大于toff ，則輸出電壓高于電源電壓，故稱升壓斬波電路。也稱之為boost變換器。3、 仿真步驟1 啟動(dòng)MATLAB，進(jìn)入SIMULINK后新建一個(gè)仿真模型的新文件。在這里可以任意添加電路元器件模塊。然后對照電路系統(tǒng)模型，依次往文檔中添加相應(yīng)的模塊。在此實(shí)驗(yàn)中，我們按下表添加模塊：序號元器件名稱提取元器件位置1直流電源Simpowersystems / Electrical Sourse / DC Voltage

4、sourse2脈沖觸發(fā)器Simulink / Sources / Pulse Generator3晶閘管模型Simpowersystems /Power Electronics /Detailed Thyristor4電流表模型Simpowersystems /Measurements /Current Measurement5電壓表模型Simpowersystems /Measurements / Voltage Measurement6信號分解模型Simulink /Signal Routing /Demus7RLC串聯(lián)電路Simpowersystems /Elements /Series

5、 RLC Branch8示波器模型Simulink /Sinks /Scope9二極管Simpowersystems /Power Electronics /Detailed /Diode 2、添加好模塊后，要對各元器件進(jìn)行布局。一個(gè)良好的布局面板，更有利于閱讀系統(tǒng)模型及方便調(diào)試。圖二 Boost電路實(shí)驗(yàn)電路圖3 設(shè)置模塊參數(shù)。依次雙擊各模塊，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。1）直流電源參數(shù)設(shè)置：電壓設(shè)置為200V，其它默認(rèn)。 圖12）電感值設(shè)定：電感值設(shè)定為0.11H，電感值為0，電阻值為0.圖23）電容值設(shè)定：電感值設(shè)定為0，電感值為0.02F，電阻值為0.圖3 4）負(fù)載電阻值設(shè)定：功率設(shè)

6、定為1000W，其他保持默認(rèn)。圖45）脈沖觸發(fā)器設(shè)置：振幅（amplitude）設(shè)為15，周期（Period）設(shè)為0.02秒，占空比暫設(shè)為80%。其他保持默認(rèn)。 圖54、 實(shí)驗(yàn)波形、數(shù)據(jù)整理觸發(fā)脈沖占空比為80%，電感值0.11H，電容值0.02F，輸出電壓波形。圖6觸發(fā)脈沖占空比為50%，電感值0.11H，電容值0.02F，輸出電壓波形。圖7觸發(fā)脈沖占空比為20%，電感值0.11H，電容值0.02F，輸出波形：圖8觸發(fā)脈沖占空比為80%，電感值11H，電容值0.02F，輸出電壓波形：圖9觸發(fā)脈沖占空比為80%，電感值1.1mH，電容值0.02F，輸出電壓波形。圖10觸發(fā)脈沖占空比為80%，電

7、感值0.11H，電容值2F，輸出電壓波形：圖11觸發(fā)脈沖占空比為80%，電感值0.11H，電容值0.002F，輸出電壓波形：表1：觸發(fā)脈沖占空比（%）205080放大倍數(shù)()1.252.005.00輸入電壓（V)200200200輸出電壓計(jì)算值U(V)2504001000輸出電壓(V)251402994四、實(shí)踐總結(jié)通過電路調(diào)試我總結(jié)出當(dāng)電感值增大時(shí)，輸出電壓超調(diào)量會降低，且過度時(shí)間增長；電感值減小時(shí)，電壓平均值會增加，過度時(shí)間縮短。電容增大，輸出電壓平緩，但隨著電容增大超調(diào)量增大，電路過度時(shí)間會增強(qiáng)，輸出平均電壓會降低；電容值減小輸出電平脈動(dòng)幅度較大，過渡時(shí)間縮短。實(shí)踐結(jié)果表明當(dāng)輸入電壓一定時(shí)，改變觸發(fā)脈沖的占空比，輸出電壓會隨著占空比變化而變化，boost電路的增益，在誤差允許范圍內(nèi)與原理一直。五、實(shí)驗(yàn)心得：本次試驗(yàn)的成功得益于老師的悉心指導(dǎo)，在指導(dǎo)老師的幫助下解決了軟件使用過程中的種種難題，使我對matelab更加了解