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文档简介
基于MATLAB的 升压-降压式变换器的仿真,直流斩波电路工作原理分析,降压斩波电路 降压斩波(BUCK)电路的拓扑结构图如1-1 所示。 图中实线部分表示开关器件导通时的回路,虚线部分表示器件关断时的续流回路。,直流斩波电路工作原理分析,(1)t=to时s闭合,电源ui向负载供电,负载电压uo=ui。 (2)t=t1时s断开,二极管D续流,负载电流下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。 (3)t=t2时刻,s再次闭合,重复上述过程。,直流斩波电路工作原理分析,降压斩波电路的动态工作过程如图1-2 所示,直流斩波电路工作原理分析,在工作过程中,驱动信号以及电感上的电压和电流波形如图1-3 所示。,直流斩波电路工作原理分析,由电感器件的伏秒平衡原理,可以得出在电流连续和断续两种情况下,BUCK 斩波电路的输出电压。 a) 电感电流连续时,有 化简可得 b) 电感电流断续时,有 化简可得 由此可以看出,电感电流断续情况下的输出电压更高。,直流斩波电路工作原理分析,升压斩波电路 升压斩波(BOOST)电路的拓扑结构如图2-1 所示。在图2-1 中,实线部分表示开关器件导通时的回路,虚线部分表示开关器件关断时的回路,直流斩波电路工作原理分析,升压斩波电路 (1)假设L和C值很大。 (2)s闭合时,电源ui向电感L充电,电容C向负载R供电 (3)s断开时,电源ui和电感L同时向电容C充电,并向负载提供能量,直流斩波电路工作原理分析,升压斩波电路的动态工作过程如图2-2 所示,直流斩波电路工作原理分析,在工作过程中,驱动信号以及电感上的电压和电流波形如图1-2 所示。,直流斩波电路工作原理分析,由电感器件的伏秒平衡原理,可以得出在电流连续和断续两种情况下,BUCK 斩波电路的输出电压。 a) 电感电流连续时,有 化简可得 b) 电感电流断续时,有 化简可得 由此可以看出,电感电流断续情况下的输出电压更高,直流斩波电路工作原理分析,升降压斩波电路 升降压斩波电路的拓扑结构如图3-1 所示。实线部分表示开关器件导通时的回路,虚线部分表示开关器件关断时的回路,直流斩波电路工作原理分析,升降压斩波电路 (1)s闭合时,电源ui向L供电使其贮能,C维持输出电压恒定并向负载R供电。 (2)s断开时,L的能量向负载释放,负载电压极性为上负下正,与电源电压极性相反,该电路也称作反极性斩波电路。,直流斩波电路工作原理分析,升压斩波电路的动态工作过程如图3-2 所示,直流斩波电路工作原理分析,同样地分析BUCK-BOOST 斩波电路的工作过程,可以得到电感上的电压和电流波形如图3-3 所示。,直流斩波电路工作原理分析,由伏秒平衡原理可得电感电流连续和断续的输出电压,且其极性与输入相反。 a) 电感电流连续时,有 化简可得 b) 电感电流断续时,有 化简可得 由此可以看出,电感电流断续时,BUCK-BOOST 斩波电路的输出电压也增大。,直流斩波电路工作原理分析,负载电压 ,改变导通时间可以轻松实现直流变换的升降压作用 则当1D0.5时, 1,此时为升压 当0.5D0时, 1 ,此时为降压,基于matlab的仿真,1.根据升降压电路原理图建立升压-降压式变换器仿真模型 如下:,2、由IGBT构成直流降压斩波电路(Buck Chop-per)的建模和参数设置: (1)电压源参数取Uo=100V; (2)IGBT按默认参数设置,并取消缓冲电路; (3)二极管按默认参数设置; (4)负载参数取R50 ,C3e06 F; (5)电感支路L95e-5H (6)打开仿真参数窗口,选择ode23tb算法,相对误差设置为1e-03,开始仿真时间设置为0,停止仿真时间设置为0.002 s; (7)控制脉冲周期设置为1e-04s,基于matlab的仿真,3.控制脉冲占空比分别设为50%时的波形图如下:,IGBT 电流,二极管 电流,电感 电流,负载 电压,基于matlab的仿真,负载上平均电压为100 V,波形为有少许波纹的直流电压; 理论计算: ,Uo与E极性相反; 仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。,基于matlab的仿真,4.控制脉冲占空比分别为33.3%时的波形图如下:,IGBT 电流,二极管 电流,电感 电流,负载 电压,基于matlab的仿真,负载上平均电压为50V,波形为有少许波纹的直流电压; 理论计算: ,Uo与E极性相反; 仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。,基于matlab的仿真,5.控制脉冲占空比分别设为75%时的波形图如下:,IGBT 电流,
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