升降压斩波电路的MATLAB仿真及分析

1、升降压斩波电路的 MATLAB仿真及分析一.问题介绍设输入电压Uo=50V纹波电压小于0.02%脉冲周期 T=1e-4s负载R=450 Q电感 L=1.1e-2H电容 C=4.5e-4F电感电流连续二.电路原理设电路中电感L很大，电容C也很大，使得电感电流和电容电压即负载电压基本为恒值。该电路的基本工作原理是：当可控开关 V处于通态时，电源 E经V向电感L供电使 其储存能量，此时电流为 1,同时C维持输由电压恒定并向 负载R供电。之后使得 V关断，L的能量向负载释放，电流 为i2 ,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。稳态时，一个周期T内电感L两端电压UL

2、对时间积分为 零，即当V处于通态期间，UL=E ;而当V处于断态期间，UL=-Uo 于是四.波形及分析1 .降压情况： 设占空比为 0.42 ,输由电压理 论值为Uo=0.42/(1-0.42)*50=36V(1)脉冲的波形，电阻的电压、电流波形，电容的电压、电流波形二二二二主二波壬WMATLAB仿真电路图所以，输由电压为Sew*由上图，电阻电压的理论值应为36V,实际输由略小于36V,造成此误差的原因是半导体器件导通时存在管压降， 会使输由电压小于理想结果。由于纹波电压的存在，电阻电 压波形在某一值附近上下波动，电阻电流波形随电阻电压波 形变化。由电路图可知，电容和电阻并联，所以电容电压波

3、形同电阻电压。由i=C*du/出 可知，电容电流与电容电压的 变化速率成正比。由电容电压波形可以看由其变化速率在逐 渐减小，故电容电流也逐渐减小。电阻波形和电容波形的纹 波电压约为U/U0=(34.755-34.76)/2/(34.755+34.76)/2=0.000215=0 .0215%。注：纹波电压：直流电压本来应该是一个固定的值,但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会因负载 的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件， 其输由电压也是有波纹的O(2)电感的电压电流波形由上图，当IGBT导通时，电感电压 Ul等

4、于电源电压 E;当IGBT关断时，电感电压 Ul等于输由电压 Uo。由u=L*di/dt 得i=u*t/L,所以电流增量 i与时间t正比，逐渐增大； 经过计算，在导通时间内，电感电流增量为4 i=U/L*t1=50/(1.1e-2)*(1e-4)*0.42=0.19A,与波形相符；在关断时间内，电感电流增量为i=-U/L*(t2-t1)=-50/(1.1e-2)*(1e-4)*(1-0.42)=-0.19A ,不计误差时与波形中i=0.3-0.12=0.18A 相符。(3) IGBT的电压电流波形由电路图得，IGBT的反向截止电压为电源电压与输由电压之和，与波形相符。通过 IGBT的电流由于电感的限制也是逐渐增大的2.升压情况：设占空比为0.55,输由电压理论值为 Uo=0.55/ (1-0.55) *50=61V o波形及数据分析与降压斩波情况计算方法类似。(1)脉冲的波形，电阻的电压电流波形，电容的电压电流波形(2)电感的电压电流波形(3) IGBT的电压电流波形五、讨论探索在电路的运行过程中，纹波可以近似理解为：IGBT导