升压降压式变换器的仿真

1、基于基于MATLAB的的升压升压-降压式变换器的仿真降压式变换器的仿真 直流斩波电路工作原理分析 l降压斩波电路 l 降压斩波（BUCK）电路的拓扑结构图如1-1 所示。 l 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 l （1）t=to时s闭合，电源ui向负载供电，负载电压uo=ui。 l （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。l （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 l 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 l

2、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 l 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 l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 l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

3、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 l 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 l 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 l 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。 l a) 电感电流连续时，有 化简可得 l b) 电感电流断续时，有 化简可得 l 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 l升降压斩波电路 l 升降压斩波电路的拓扑结构如图3-1 所示。

4、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 l升降压斩波电路 l （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。l （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 l 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 l 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 l 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

5、输入相反。 l a) 电感电流连续时，有 化简可得 l b) 电感电流断续时，有 化简可得l 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 l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l则当1D0.5时， 1,此时为升压l当0.5D0时， 1 ，此时为降压 基于matlab的仿真l 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：l 2、由IGBT构成直流降压斩波电路(Buck Chop-per)的建模和参数设置：l （1）电压源参数取Uo=100V；l （2）IGBT按默认参数设置，并取消缓冲电路；l （

6、3）二极管按默认参数设置；l （4）负载参数取R50 ，C3e06 F；l （5）电感支路L95e-5Hl （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；l （7）控制脉冲周期设置为1e-04s基于matlab的仿真l 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l负载上平均电压为100 V，波形为有少许波纹的直流电压；l理论计算： ，Uo与E极性相反；l仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。基于matlab的仿真l 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l负载上平均电压为50V，波形为有少许波纹的直流电压；l理论计算： ，Uo与E极性相反；l仿真结果与升降压斩波理论分析吻合。基于matlab的仿真l 5.控制脉冲占空比分别设为75%时的波形