电力电子技术实验报告

1、实验一 DC-DC变换电路的性能研究一、实验目的 熟悉Matlab的仿真实验环境，熟悉Buck电路、Boost电路、Cuk电路及单端反激变换（Flyback）电路的工作原理，掌握这几种种基本DC-DC变换电路的工作状态及波形情况，初步了解闭环控制技术在电力电子变换电路中的应用。 二、实验内容 1Buck变换电路的建模，波形观察及相关电压测试 2Boost变换电路的建模，波形观察及相关电压测试； 3Cuk电路的建模，波形观察及电压测试； 4单端反激变换（Flyback）电路的建模，波形观察及电压测试，简单闭环控制原理研究。（一）Buck变换电路实验 （1）电感电容的计算过程： ，电流连续时，D=

2、0.4；临界负载电流为I=2.5A；保证电感电流连续：=0.375mH纹波电压 0.2%=，在由电感值0.375mH，算出C=31.25uF。（2）仿真模型如下：在20KHz工作频率下的波形如下： 示波器显示的六个波形依次为：MOSFET的门极电压、流过电阻两端的电流、电感电流、输出电压、MOSFET电流及续流二极管电流的波形。在50KHz工作频率下的波形如下： 示波器显示的六个波形一次为：MOSFET的门极电压、流过电阻两端的电流、电感电流、输出电压、MOSFET电流及续流二极管电流的波形；建立仿真模型如下：（3） 输出电压的平均值显示在仿真图上，分别为49.85,49.33；（4） 提高开

3、关频率，临界负载电流变小，电感电流更容易连续，输出电压的脉动减小，使得输出波形应更稳定。（2） Boost变换电路实验（1） 电感电容的计算过程：升压比M=,=15V,=6V,解得D=60%；纹波电压0.2%=，,=40KHz,求得L=12uH,C=750uf。建立仿真模型如下：（2）输入电压6V时，MOSFET的门极电压、电感电压、电感电流、输出电压、续流二极管电流、MOSFET的电流波形如下：（3） 测量输出电压的平均值并显示，示值为14.71；（4） 减小电感值到4uH,使电感电流不连续，其余条件不变，建立仿真模型如下:输入电压6V时，MOSFET的门极电压、电感电压、电感电流、输出电压

4、、续流二极管电流、MOSFET的电流波形如下：(4) 电感小于临界值时，电感电流断流，输出电压波形的幅度变大，但是输出电压的纹波大小不变，波形的变化趋势不变。（3） Cuk变换电路（1）建立仿真模型如下：（2） 记录的MOSFET的门极电压、电源电流、电感电流波形如下：续流二极管电流、MOSFET的电流波形如下：电容电压UC1的输出电压波形如下：输出电压波形如下：（3） 在530V输出电压的平均值，改变占空比D的值，测量对应输出电压的平均值如下：D=20%，V0=4.185V；D=25%，V0=5.838V；D=30%，V0=7.721V；D=35%，V0=9.883V；D=40%，V0=12

5、.39V；D=45%，V0=15.33V；D=50%，V0=18.81V；D=55%，V0=23V；D=60%，V0=28.12V。占空比D与输出电压平均值的关系曲线如下：（4） flyback变换电路实验（1） 建立仿真模型如下：（2）记录输出的电压波形如下：变压器原边绕组电流、变压器副边绕组电流波形：（3） 输出电压的平均值依次为：4.672,15.59，-15.59。（4） 分析PID控制的作用:提高系统的快速性，消除系统的静态误差，但使系统的动态性能变差。 实验二 DC-AC的变换性能研究（一） 单相逆变电路实验 (a)方波逆变方式 (1)建立仿真模型 由于要求输出电压频率为50Hz,

6、所以周期为0.02s,方波脉冲设置参数为： (2)电阻负载R=30时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流，门极T1，T4电压，门极T2，T3电压波形（示波器显示）：(3)RL负载 R=20，L=60mH时 基波电流ia=4VD/*sin(wt-1) 计算得电流初始值为-9.5A负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流，门极T1，T4电压，门极T2，T3电压波形（示波器显示）：(4)电感负载 L=100mH时由于电感电流滞后电压90，根据课本94页计算公式Iam=VD/4fL,可计算得电感电流初始电流为-15A，故设置如下：负载电压，负载电

7、流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流，门极T1，T4电压，门极T2，T3电压波形（示波器显示）：(5)R=30时输出电流的FFT分析(b)SPWM方式 (1)建立仿真模型 (2) 电阻负载 R=30时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流，门极T1，T4电压，门极T2，T3电压波形（示波器显示）：(3)RL负载 R=20，L=60mH时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流，门极T1，T4电压，门极T2，T3电压波形（示波器显示）：(4)电感负载 L=100mH时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载

8、电流，门极T1，T4电压，门极T2，T3电压波形（示波器显示）：(二) 三相逆变电路实验 (a)方波逆变方式(1)建立仿真模型 由于要求输出电压频率为50Hz,所以周期为0.02s,方波脉冲设置参数为(2)电阻负载 R=30时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流波形（示波器显示）：(3)RL负载 R=20，L=60mH时 负载电压，负载电流波形（万用表显示）： 电源电流，负载电压，负载电流波形（示波器显示）：(4)电感负载 L=100mH时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流波形（示波器显示）：(5)R=30时a相输出电流的FFT分析

9、(b)SPWM方式 (1)建立仿真模型(2)电阻负载 R=30时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流波形（示波器显示）：(3)RL负载 R=20，L=60mH时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流波形（示波器显示）：(4)电感负载 L=100mH时负载电压，负载电流波形（万用表显示）：电源电流，负载电压，负载电流波形（示波器显示）：(5)R=30时a相输出电流的FFT分析实验感想：这次实验我们利用了Matlab仿真了许多涉及到DC-DC，DC-AC的电路，这些都是课上讲到过的，通过自己的仿真实验，可以更加直观地观察到其波形的变化，更加深入地理解老师课堂上所讲授的理论知识。通过这次实验，我更加熟悉了Matlab这一强大的软件，