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直流斩波电路建模仿真

2023-12-29 来源:步旅网


目 录

一、 降压式直流斩波电路(Buck) ............................................................... 1

1 原理图........................................................................................................ 1 2 建立仿真模型............................................................................................ 1 3 仿真波形.................................................................................................... 5 4 小结............................................................................................................ 7

二、

升压式直流斩波电路(Boost) ............................................................. 8

1 原理图........................................................................................................ 8 2建立仿真模型............................................................................................. 9 3 仿真波形.................................................................................................. 10 4 小结.......................................................................................................... 11

一、 降压式直流斩波电路(Buck)

1 原理图

在控制开关IGBT导通ton期间,二极管VD反偏,电源E通过电感L向负载R供电,此间iL增加,电感L的储能也增加,导致在电感两端有一个正向电压Ul=E-u0,左正右负,这个电压引起电感电流iL的线性增加。

在控制开关IGBT关断toff期间,电感产生感应电势,左负右正,使续流二极管VD导通,电流iL经二极管VD续流,uL=-u0,电感L向负载R供电,电感的储能逐步消耗在R上,电流iL线性下降,如此周而复始周期变化。如图1-1。

iIGBT+LiDVD-iL+CRU0-E

图1 -1降压式直流斩波电路的电路原理图

2 建立仿真模型

根据原理图用MATLAB软件画出正确的仿真电路图,如图2。

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图1-2降压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型

仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。

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图1-3 仿真时间参数

电源参数,电压100v,如图1-4。

图1-4 交流电源参数

晶闸管参数,如图1-5。

图1-5 晶闸管参数

电感参数,如图1-6。

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图1-6 电感参数

电阻参数,如图1-7。

图1-7 电阻参数

二极管参数设置,如图1-8。

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图1-8 二极管参数

电容参数设置,如图1-9。

图1-9 电容参数

3 仿真波形

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设置触发脉冲占空比α分别为20%、40%、60%、80%。与其产生的相应波形分别如图1-10图1-11图1-12图1-13。在波形图中第一列波为输出电压波形,第二列波为输入电压波形。

图1-10 α=20%降压式直流斩波电路仿真结果

图1-11 α=40%降压式直流斩波电路仿真结果

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图-12 α=60%降压式直流斩波电路仿真结果

图1-13 α=80%降压式直流斩波电路仿真结果

4 小结

1、在降压式直流斩波电路(Buck)中,电感和电容值设置要稍微大一点。

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2、注意VT的导通和关断时间,电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式:U0=αE。

二、 升压式直流斩波电路(Boost)

1 原理图

当控制开关VT导通时,电源E向串联在回路中的L充电储能,电感电压uL左正右负;而负载电压u0上正下负,此时在R与L之间的续流二极管VD被反偏,VD截至。由于电感L的恒流作用,此充电电流基本为恒定值I1,另外,VD截至时C向负载R放电,由于正常工作时,C已经被放电,且C容量很大,所以负载电压基本保持为一定值,记为U0,假定VT的导通时间前我ton,则此阶段电感L上的储能可以表示为EI1ton。

在控制开关VT关断时,储能电感两端电势极性变成左负右正,续流二极管转为正偏,储能电感与电源叠加共同向电容充电,向负载提供能量。如果VT的关断时间为toff,则此段时间内电感释放的能量可以表示为(U0-E)I1toff。如图2-1。

+UL-Li1i0VTVDCR+U0-E

图2-1升压式直流斩波电路的电路原理图

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2建立仿真模型

利用Simulink软件对升压式直流斩波电路(Boost)进行仿真,如图2-2

图2-2 升压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型

仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间0结束时间10,如图1-3。

电源参数,电压100v,如图1-4。

晶闸管参数,如图1-5。

电感参数,如图1-6。

电阻参数,如图1-7。

二极管参数设置,如图1-8。

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电容参数设置,如图1-9。

3 仿真波形

设置触发脉冲占空比α分别为20%、50%、70%、80%。与其产生的相应波形分别如图2-3图2-4图2-5图2-6。在波形图中第一列波为输出电压波形,第二列波为输入电压波形。

图2-3 α=20%升压式直流斩波电路仿真结果

图2-4 α=50%升压式直流斩波电路仿真结果

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图2-5 α=70%升压式直流斩波电路仿真结果

图2-6 α=80%升压式直流斩波电路仿真结果

4 小结

1、在升压式直流斩波电路(Boost)中,电感和电容值设置要稍微大一点。

2、注意VT的导通和关断时间,电容的充放电规律和电感的作用。

3、输出电压计算公式:U0=(1/β)E。

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