直流斩波电路设计的MATLAB仿真

1目录一摘要：.........................................................................................................................................2二设计任务及要求：.....................................................................................................................2三引言：...........................................................................................................................................2四设计原理：.................................................................................................................................2五设计仿真步骤：.........................................................................................................................3仿真完成之后的电路图：.......................................................................................................42在模型中设置仿真参数：....................................................................................................43仿真结果：............................................................................................................................6脉宽为46%的结果：........................................................................................................7脉宽50%的仿真结果：....................................................................................................7脉宽60%的仿真结果：....................................................................................................8脉冲81%的仿真结果：....................................................................................................8脉冲89%的仿真结果.......................................................................................................9六课程设计总结.............................................................................................................................9七参考文献.....................................................................................................................................9直流斩波电路设计的MATLAB仿真2一摘要：MATLAB（矩阵实验室）是一种科学计算软件，它是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。SIMULINK是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流-直流变换（DC/DC）变换。此文以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成了对斩波电路的仿真分析。所用的软件是MATLAB2012a。win8平台。关键词：Matlab/Simulink；仿真分析；斩波电路。二设计任务及要求：1、电源为太阳能电池，负载为电瓶；2、电源：10～32V；输入电流：16A(MAX）；输出电压：连续可调60～95V；输出电流：2A(MAX))输出功率：自然冷却70W（MAX），加强散热100W（MAX）。三引言：直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DCConverter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多，基本分为6种斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）两种。前者较为通用，后者容易产生干扰。当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。而MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。其中MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。而Simulink是著名的、应用普遍的动态系统仿真工具，Simulink能够直观、快捷地构建过程控制系统的方块图模型，并在此基础上进行仿真结果的可视化分析，是进行过程控制系统设计和参数整定的首选仿真工具。四设计原理：直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图所示。在电路中IGBT导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电3感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧图1-5原理图得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为:式中T为V开关周期,ont为导通时间，ottt为关断时间。升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。五设计仿真步骤：1.根据直流升压变流器原理图建立变流器的仿真模型如图EtTEtttUoffoffoffono4仿真完成之后的电路图：图示的电路模型各个模块的名称及提取路径：模块名提取路径二极管模块SimPowerSystems/PowerElectronics绝缘栅极双极晶体管模块IGBTSimPowerSystems/PowerElectronics直流电压源SimPowerSystems/Electricalsource串联RLC支路SimPowerSystems/Elements串联RLC支路一SimPowerSystems/Elements脉冲发生器模块PSimulink/Sources电压表模块SimPowerSystems/Measurement电流表模块SimPowerSystems/Measurement信号分离模块demux1，demux2Simulink/SignalRounting示波器scopeSimulink/Sinks信号终结模块TSimulink/SinksPowergui模块SimPowerSystems2在模型中设置仿真参数：（1）设置电源E电压为20V，电阻的阻值为5Ω。（2）脉冲发生器脉冲周期T=100e-6,脉冲宽度为50%。（3）IGBT和二极管的参数可以保持默认值。（4）初选L的值为171uH，电容的值为13.8µF。打开[SimulationConfigurationParamenters],选择ode23tb算法，同时设置仿真时间0.2s5脉冲发生器的设置参数对于电感电容的设置，由主电路的的设计者所给数据，电容的值为C=13.86uF电感为L=171uH，如图：6电感值的设置电容值的设置3仿真结果：依据matlab的仿真结果，得出如下图：7脉宽为46%的结果：（脉宽46%的仿真结果）:脉宽50%的仿真结果：（脉宽50%的仿真结果）8脉宽60%的仿真结果：（脉宽60%的结果）脉冲81%的仿真结果：9（脉冲81%的仿真结果）脉冲89%的仿真结果（脉冲89%的仿真结果）六课程设计总结通过此次课程设计，我对斩波电路和matlab有了更深的了解，另外，做课程设计的时候学会了一些基本原件的参数设置和建模。主要这次课程设计用到了matlab软件进行系统的模拟仿真，进一步了解matlab的电力电子仿真，进一步熟悉matlab语言的应用，大大简化的计算和绘图的步骤。书写课程设计说说明书时使用word软件，使我掌握了word的排版技巧，提高了自身的一些技能。七参考文献[1]王晶，张有兵.电力系统的MATLAB/simulink仿真应用.【M】西安电子科技大学出版社.[2]王兆安.电力电子技术.【M】机械工业出版社.[3]王沫然.Simulink4建模及动态仿真.机械工业出版社.[4]程显,李小敏.Matlab/Simulink在直流斩波电路仿真中的应用【J】平顶山工学院电气与电子工程系