直流斩波电路设计的MATLAB仿真.doc

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MATLAB 2012a。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/DC Converter），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,为导通时间，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/Electrical source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/Signal Rounting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5。（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13.8F。打开SimulationConfiguration Paramenters,选择ode23tb算法，同时设置仿真时间0.2s 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： 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：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）脉宽60%的仿真结果：（脉宽60%的结果） 脉冲81%的仿真结果： （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/simuli