基于Matlab_Simulink的整流滤波电路的建模与仿真

1、电子科技基于Matlab/Simulink的整流滤波电路的建模与仿真山东大学威海分校电子系(威海264209) 郑亚民 蒋保臣摘 要 文章建立了几种整流滤波电路的Simulink模型,给出了仿真的分析结果。 关键词 Matlab 电路 电容 电感 整流 滤波 Simulink2.1 单相半波电感整流滤波电路图1所示为单相半波整流电感滤波电路。理想二极管具有正向导通反向截止的性质,可用Nonlin2ear模块库中的Switch功能模块建立其Simulink模型如图2所示,其中参数threshold=0。当inl0时,outl=1,相当于二极管正向导通;当inlV1时,二极管D1正向导通,D2截止

2、,根据KVL可以得到:V1=Vs-IoRsIo=(V1-L图5所示。Vo)dtIo=Vo/R(2)当VsV1时二极管D正向导通,根据KVL可以得到:图4 单相半波整流电容滤波电路(1)当VsVO时二极管D正向导通,根据KVL可得:Is=(Vs-Vo=VO)/Rs(Is-Io)dtC(2)当VsVO时二极管D反向截止,根据KVL可得:图6 单相半波整流电感电容滤波电路V1=Vs-I1RsI1=(Vo=Q()Q(IC)(V1-L1Vo)dt-Io)dtIo=Vo/R(2)当VsV1时二极管D反向截止,根据KVL可以得到:dVo/dt=-(1/RC)Vo用Simulink软件包可以建立信号流图模型如

3、图7 单相半波电容整流滤波电路Simulink模型cndVo/dt=-Vo/RC3 仿真利用Simulink的菜单分别对图3、5、7电路进行仿真,同时在Scope模块上直接看到仿真结果。三种模型仿真时参数分别是:(1)Rs=0.018,R=1k8,L取不同的值,得到的仿真结果(局部)如图8所示。图8a中的电感L值较小,输出电压波形的纹波较大,图8b中的电感L值较大,输出电压波形的纹波较小。(b)L=0.005H,C=510-3F(a)L=0.025H,C=10-3F图10 对图7电路仿真的结果总之,从以上三图可以看出,通过整流滤波,使输入的正弦交流波形变成了带有一定纹波的直流输(a)L=10H

4、出。图8电感滤波直流输出电压波形的纹波较大,增加电感的值可以减小纹波,但减少了输出电压的平均值。图9电容越大滤波输出电压的纹波越小。图10电感滤波后面再加上电容滤波,输出电压的纹波更小,且只需要较小的电感,滤波效果最好。(b)L=100H4 结束语上面我们对三种整流滤波电路建立了相应的Simulink模型并进行了仿真,结果与理论分析完全一致。从中可以归纳出以下几点:(1)带有二极管的整流滤波电路的建模,二极管的模型是关键。Simulink模块库中没有提供现成的模块,所以要首先合成出合适的模块。(2)建立电路的Simulink模型,要特别注意避免产生代数回环的错误。同一个电路,可以建立不同的Si

5、mulink模型,关键在于如何选取状态变量和如何建立电路方程。本文在建立电路方程时,特别选用跳蛙结构的信号流图模型,有效地避免产生代图8 对图3电路仿真的结果(2)Rs=0.018,R=1k8,C取不同的值,得到的仿真结果(局部)如图9所示。图9a中的电容C值较小,输出电压波形的纹波较大,图9b中的电容C值较大,输出电压波形的纹波较小。(a)C=10-3F数回环的错误,使仿真能够顺利进行。此方法可以推广到更加复杂电路的建模型中去。(3)用Simulink的菜单直接进行仿真,可以反复修改电路参数,同时在Scope模块上看到仿真结果,达到最佳设计要求,大大简化了设计流程,减轻了设计负担,充分体现了Simulink工具的优越性。(b)C=510-3F参考文献图9 对图5电路仿真的结果1 蒙以正.matlab5.x应用与技巧.科学出版社,19992 楼顺天等.基于matlab的系统分析与设计)信号处理.西安电子科技大学出版社,20003 康华光.电子技