直流升降壓變流器設(shè)計(jì)與仿真

PAGEPAGEPAGE4目錄一、摘要。二、設(shè)計(jì)目的和意義。三、設(shè)計(jì)原理:升降壓斬波電路(Boost-BuckChopper)工作原理。四、詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟。五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)。

3、PWM控制電路及驅(qū)動(dòng)電路模塊

控制電路以專用的PWM控制芯片SG3525為核心構(gòu)成，控制電路輸出占空比可調(diào)的矩形波，其占空比為Uco控制。在芯片的1腳和9腳之間接入一個(gè)反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)PI調(diào)節(jié)器（比例微分調(diào)節(jié)器，）在穩(wěn)態(tài)是電壓調(diào)節(jié)器的輸入端誤差應(yīng)為零，即

U=UR-UF=0，UR=UF。

如果調(diào)節(jié)可變電阻Rp使Uco增大，由上式應(yīng)有U>0,PI調(diào)節(jié)器立即對(duì)此誤差電壓進(jìn)行比例積分運(yùn)算。于是輸出電壓Ue在原來(lái)數(shù)值上增大，從而使輸出占空比增大，使升壓斬波電路輸出電壓增大，反饋電壓Uf也隨著增大，直至與UR相等，PI調(diào)節(jié)器的輸出電壓才停止增長(zhǎng)。

圖3PWM控制的觸發(fā)電路電路4、在MATLAB中的Simulink下畫出仿真模型。圖4升壓-降壓式變化器仿真電路模型圖5、修改參數(shù)。圖5IGBT參數(shù)的設(shè)置如圖圖6Diode參數(shù)設(shè)置如圖所示仿真算法選擇ode23tb算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為1e-3，開(kāi)始仿真時(shí)間設(shè)置為0.0s，停止時(shí)間設(shè)置為0.003s，如圖7所示。圖7仿真算法設(shè)置直流電源為200V,電感L為0.1mH，電容為100μF，電阻為5Ω6、運(yùn)行仿真。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。運(yùn)行停止后，雙擊示波器模型（Scope），即可觀察到仿真結(jié)果。五、設(shè)計(jì)結(jié)果及分析通過(guò)仿真運(yùn)行，可以觀察到仿真結(jié)果如下。圖8為Scope6顯示二極管的電流波形，圖2-2為Scope3顯示IGBT的電流波形，圖2-3為Scope4顯示的電感電流波形，圖2-4為Scope1顯示負(fù)載電壓Uo波形。先進(jìn)行降壓調(diào)節(jié)，直流電源電壓設(shè)置為200V。設(shè)置脈沖寬度為30%，即導(dǎo)通比α=0.3，小于0.5，仿真結(jié)果如下：圖8二極管電流波形圖9IGBT的電流波形圖10電感的電流波形圖11圖12負(fù)載電壓U0波形←IGBT電流波形←IGBT電流波形←二極管電流波形←電感電流波形←電感電壓波形←電阻電壓波形圖13進(jìn)行升壓調(diào)節(jié)，將脈沖發(fā)生器的脈沖寬度調(diào)節(jié)為65%，即α=0.65。圖14IGBT的電流波形圖15二極管的電流波形圖16電感電流波形圖17圖18圖19分析：分析仿真結(jié)果可得：改變導(dǎo)通比α的大小，當(dāng)0<α<0.5時(shí)為降壓，當(dāng)0.5<α<1時(shí)為升壓，如此可以實(shí)現(xiàn)升壓-降壓的變換。仿真中，當(dāng)α=0.3時(shí)輸出電壓比電源電壓低，仿真得到的負(fù)載電壓在示波器顯示中數(shù)值在60V時(shí)保持穩(wěn)定，達(dá)到了降壓的效果，波形為有少許波紋的直流電壓；當(dāng)α=0.65時(shí)輸出電壓比電源電壓高，仿真得到的負(fù)載電壓在示波器顯示中數(shù)值在200V時(shí)保持穩(wěn)定，達(dá)到了升壓的效果，波形為有少許波紋的直流電壓。所以，該電路及仿真模型能夠?qū)崿F(xiàn)升壓-降壓的變換。六、總結(jié)通過(guò)仿真和分析，可知升壓-降壓式變換器電路的輸出電壓受導(dǎo)通比α的影響，文中應(yīng)用MATLAB的可視化仿真工具simulink對(duì)升壓-降壓式變換器電路的仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，當(dāng)當(dāng)0<α<0.5時(shí)為降壓，當(dāng)0.5<α<1時(shí)為升壓，通過(guò)仿真分析也驗(yàn)證了本文所建模型的正確性。并與相關(guān)文獻(xiàn)中采用常規(guī)電路分析方法所得到的輸出電壓波形進(jìn)行比較，進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。采用MATLAB／Simulink對(duì)升壓-降壓式變換器電路進(jìn)行仿真分析，避免了常規(guī)分析方法中繁瑣的繪圖和計(jì)算過(guò)程，得到了一種直觀、快捷分析整流電路的新方法。應(yīng)用MATLAB／Simulink進(jìn)行仿真，在仿真過(guò)程中可以靈活改變仿真參數(shù)，并且能直觀地觀察到仿真結(jié)果隨參數(shù)的變化情況。應(yīng)用MATLAB對(duì)變換器電路仿真研究時(shí)，可以通過(guò)判斷設(shè)置出不同導(dǎo)通比時(shí)產(chǎn)生的波形現(xiàn)象，為分析合適的輸出電壓提供了較好的基礎(chǔ)，是一種值得進(jìn)一步應(yīng)用推廣的功能強(qiáng)大的仿真軟件，同進(jìn)也是電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)較好輔助工具。電力電子變流技術(shù)是利用電力電子器件及其相關(guān)電路進(jìn)行電能變換的科學(xué)技術(shù)，電壓、電流的變換包含其中。而電力電子器件又是電力電子變流技術(shù)的核心，也是自動(dòng)化和電氣工程專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，具有重要的作用。而在電壓、電流的變換電路中，包含晶閘管、電容、電感、電阻等多種元件，采用常規(guī)電路分析方法顯得相當(dāng)繁瑣，高壓情況下實(shí)驗(yàn)也難順利進(jìn)行。MATLAB提供的可視化仿真工具Simulink可直接建立電路仿真模型，隨意改變仿真參數(shù)，并且立即可得到任意的仿真結(jié)果，直觀性強(qiáng)，進(jìn)一步省去了編程的步驟。本文利用Simulink對(duì)升壓-降壓式變換電路進(jìn)行建模，在不同導(dǎo)通比的情況下進(jìn)行了仿真分析，既進(jìn)一步加深了升壓-降壓式變換電路的理論，同時(shí)也為現(xiàn)代電力