升压直流斩波电路

1、 电力电子技术课程设计说明书 升压直流斩波电路设计院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 完成时间： 电力电子课程设计课题任务书学院： 电气与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化专业 指导教师学生姓名课题名称升压直流斩波电路设计内容及任务一、 设计任务设计一个升压直流斩波电路，已知交流电源：单相220V，前级整流输出电压限制在50V以内，斩波输出电流最大值2A，纯电阻负载，斩波输出直流电压在50100V可调。二、设计内容1、关于本课程学习情况简述；2、主电路的设计、原理分析和器件的选择；3、控制电路的设计；4、保护电路的设计；5

2、、利用MATLAB软件对自己的设计进行仿真。主要参考资料1 王兆安,王俊编.电力电子技术(第5版).北京:机械工业出版社,20122 黄俊,秦祖荫编.电力电子自关断器件及电路.北京:机械工业出版社,19913 李序葆,赵永健编.电力电子器件及其应用.北京:机械工业出版社,1996教研室意见 教研室主任：年 月 日摘 要电力电子电路的基本作用是进行电能的变换与控制，即将一定形式的输入点能变换成另外一种形式的电能输出，从而满足不同负载的要求。电能的形式可以分为交流和直流两种类型，因此根据输入、输出的不同形式，可将电力电子电路分为四大类型，即AC-DC变换器、DC-AC变换器、DC-DC变换器、AC

3、-AC变换器。该设计将主要介绍其中的DC-DC变换器。随着半导体工业的发展，DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。目前直流变换电路的用途非常广泛，无论是从性能、功率还是节能性上，都处于不断地发展之中。其中升压直流斩波电路是输出电压高于电源电压的一种斩波电路，主要运用于直流电动机传动、单相功率因数校正以及交直流电源中。该设计中，运用了单相桥式全控整流电路和升压斩波电路结合，从而实现升压直流斩波。通过方案选定，电路构造以及电路调试，最终基本实现升压直流斩波电路功能。由于知识浅薄，该课程设计说明书里还存在不少纰漏和错误，殷切希望老师和同学们的批评指正。关键词：直流；斩

4、波；升压目 录1 绪论11.1 电力电子技术的介绍11.2 电力电子技术的应用11.3 直流直流变流技术21.4 设计要求22 系统总体方案设计22.1 总体电路设计框图22.2 整流电路选择23 主电路设计53.1 整流电路53.1.1 整流电路图及工作波形53.1.2 整流电路工作原理63.2 升压斩波电路63.2.1 升压斩波电路及工作波形63.2.2 升压斩波电路工作原理73.3 元器件参数及选型73.3.1 晶闸管的选型73.3.2 绝缘栅双极晶体管（IGBT）选型94 控制电路及驱动电路114.1 控制电路114.1.1 SG3525控制芯片介绍114.1.2 SG3525外部引脚

5、功能124.2 驱动电路134.3 控制和驱动电路原理图135 保护电路设计155.1 过电流保护155.2 过电压保护156 仿真电路图及结果166.1 MATLAB仿真软件166.2 整流电路仿真及部分参数设置166.2.1 整流电路仿真模型166.2.2 部分参数设置176.3 升压斩波电路仿真模型196.4 总电路仿真模型196.5 仿真波形及波形分析207 设计总结22参考文献23致 谢24附录25附录A 升压直流斩波总电路图25附录B 元件清单261 绪论1.1 电力电子技术的介绍电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）

6、对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术两个分支。 现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。 电力电子学（Power Electronics）这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年，美国的W .Newell用一个倒三角形对电力电子学进行了描述，认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分

7、别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。1.2 电力电子技术的应用电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的内容，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛

8、。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。1.3 直流直流变流技术直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变成为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这

9、种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。直流斩波电路的种类较多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。直流斩波器在把直流变换成另一电压直流的过程中，依靠的是脉冲宽度调制(PWM)的工作方式，因此直流斩波调速系统也称直流脉宽调速系统。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

10、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。经济性能：直流电动机VM调速系统使用的电源是三相交流电源，但是在许多应用场合的电源却是直流电源，例采用直流电网供电的城市公交车(电车)、地铁，由蓄电池供 电的电动汽车、电瓶车等，在这种应用场合使用的直流调速系统则必须采用DCDC变换器，即在这种应用场合不能使用VM调速系统，而应使用直流斩波调速系统。1.4 设计要求电路中要求：交流电源为单相220V，前级整流输出电压限制在50V以内，斩波电路所带负载为纯电阻负载，斩波电路输出电流最大值为2A，输出直流电压在50100V可调。2 系统总体方案设计该设计中，升压直流斩波电路有

11、前级整流电路和升压斩波主电路构成。下面将就前级整流电路的选择进行说明。直流可调升压斩波整流电路2.1 总体电路设计框图控制驱动电路负 载工频交流电源直流直流直流图1 系统设计框图交流输入、直流输出的开关电源将交流电转换为直流电，再通过升压斩波电路输出直流可调电压，其基本的变换过程如图1所示。2.2 整流电路选择单相整流电路可分为单相桥式相控整流电路和单相桥式半控整流电路，整流的结构也较多。因此在做设计之前主要考虑了以下几种方案：方案一：单相桥式半控整流电路电路简图如图2所示。图2 单相桥式半控整流电路图2电路中，对每个导电回路进行控制，相对于全控桥而言少了一个控制器件，用二极管代替，有利于降低

12、损耗。如果不加续流二极管，当突然增大至180°或触发冲丢失时，由于电感储能不经变压器二次绕组释放，只是消耗在负载电阻上，会发生一个晶闸管导通而两个二极管轮流导通的情况，这使ud成为正弦半波，即半周期ud为正弦，另外半周期为ud为零，其平均值保持稳定，相当于单相半波不可控整流电路时的波形，即为失控。所以必须加续流二极管，以免发生失控现象。方案二：单相桥式全控整流电路电路简图如图3所示。图3 单相桥式全控整流电路图3电路中，对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两个半周电流方向相反且波形对称，平均值为

13、零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高。方案三：单相半波可控整流电路电路简图如图4所示。图4 单相半波可控整流电路图4电路中，只需要一个可控器件，电路比较简单，VT的a移相范围为180。但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁心不饱和，需增大铁心截面积，增大了设备的容量。实际上很少应用此电路。方案四：单相全波可控整流电路电路简图如图5所示。图5 单相全波可控整流电路图5电路中，变压器是带中心抽头的，结构比较复杂，只要用2个可控器件，单相全波只用2个晶闸管，比单相全控桥少2个，因此少了一个管压降，相应地，门极驱动电路也少2个，但是

14、晶闸管承受的最大电压是单相全控桥的2倍。不存在直流磁化的问题，适用于输出低压的场合作电流脉冲大（电阻性负载时），且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。相同的负载下流过晶闸管的平单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在均电流减小一半；且功率因数提高了一半。在以上不同单相整流电路中，单相桥式全控整流电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，负载形式多样，整流效果好，波形平稳，应用广泛。变压器二次绕组中，正负两

15、个半周电流方向相反且波形对称，平均值为零，即直流分量为零，不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率也高，因此，在整流电路选择单相桥式全控整流电路, 即采用方案二。3 主电路设计主电路由前级整流电路与升压斩波电路构成，下面就整流电路与升压斩波电路进行说明。3.1 整流电路整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠晶闸管的单向导电作用，因此晶闸管是构成整流电路的关键元件。3.1.1 整流电路图及工作波形该电路中电源变压器的作用是将交流电网电压变成整流电路要求的交流电压，电阻是要求直流供电的负载电阻，四只晶闸管接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。前级整流电路图如图6所示，工作波形图

16、如图7 所示。图6 单相桥式全控整流电路图图7 单相桥式全控整流电路工作波形图3.1.2 整流电路工作原理 在电源电压正半周期间，VT1、VT2承受正向电压，若在时触发，VT1、VT2导通，电流经VT1、负载、VT2和T二次侧形成回路，但由于大电感的存在，过零变负时，电感上的感应电动势使VT1、VT2继续导通，直到VT3、VT4被触发导通时，VT1、VT2承受反相电压而截止。输出电压的波形出现了负值部分。在电源电压负半周期间，晶闸管VT3、VT4承受正向电压，同时触发VT3、VT4导通，VT1、VT2受反相电压截止，负载电流从VT1、VT2中换流至VT3、VT4中在时，电压过零，VT3、VT4

17、因电感中的感应电动势一直导通，直到下个周期VT1、VT2导通时，VT3、VT4因加反向电压才截止。只有当时负载电流才连续，当时负载电流不连续，而且输出电压的平均值均接近零，因此这种电路控制角的移相范围是。3.2 升压斩波电路直接直流变流电路也称斩波电路，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。该设计主要针对升压斩波电路，它是输出电压高于电源电压的一种斩波电路。3.2.1 升压斩波电路及工作波形

18、图8 升压斩波电路及工作波形3.2.2 升压斩波电路工作原理图8电路中，使用一个全控型器件IGBT。假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电。因为C值很大，基本保持输出电压Uo为恒值，记为Uo。设V处于通态时间为Ton,此阶段电感L上积蓄的能量为EI1Ton。设V处于通态时E和L共同向电容C充电，并向负载R提供能量，设V处于断态的时间为Toff,则在此期间电感L释放的能量（Uo-Ui）I1Toff。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即 （1） 化简得， （2） 上式中表示导

19、通占空比，调节其大小，即可改变输出电压Uo的大小。升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因： 1.电感L储能以后具有使电压泵升的作用； 2.电容C可保持输出电压。3.3 元器件参数及选型由于单相桥式全控整流带电感性负载主电路主要元件是晶闸管，所以选取元件时主要考虑晶闸管的参数及其选取原则。3.3.1 晶闸管的选型额定电压UTn通常取UDRM和URRM中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的23倍，以保证电路的工作安全。晶闸管的额定电压： (3)额定电流IT(AV) IT(AV)又称为额定通态平均电流。其定义是在室温40°和

20、规定的冷却条件下，元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。要注意的是若晶闸管的导通时间远小于正弦波的半个周期，即使正向电流值没超过额定值，但峰值电流将非常大，可能会超过管子所能提供的极限，使管子由于过热而损坏。在实际使用时不论流过管子的电流波形如何、导通角多大，只要其最大电流有效值,散热冷却符合规定，则晶闸管的发热、温升就能限制在允许的范围。：额定电流有效值，根据管子的换算出，、 三者之间的关系如下： (4) (5)波形系数：有直流分量的电流波形，其有效

21、值I与平均值Id之比称为该波形的波形系数，用表示： (6) 额定状态下， 晶闸管的电流波形系数： (7)晶闸管承受最大电压为（考虑到2倍裕量）200V.晶闸管的选择原则：、若散热条件不符合规定要求时，则元件的额定电流应降低使用。 a.通态平均管压降 Ut(av) 。指在规定的工作温度条件下，使晶闸管导通的正弦波半个周期内阳极与阴极电压的平均值，一般在0.41.2V。 b.维持电流Ih 。指在常温门极开路时，晶闸管从较大的通态电流降到刚好能保持通态所需要的最小通态电流。一般Ih值从几十到几百毫安，由晶闸管电流容量大小而定。 c.门极触发电流Ig 。在常温下，阳极电压为6V时，使晶闸管能完全导通所

22、需的门极电流，一般为毫安级。 d.断态电压临界上升率du/dt。在额定结温和门极开路的情况下，不会导致晶闸管从断态到通态转换的最大正向电压上升率。一般为每微秒几十伏。e.通态电流临界上升率di/dt。在规定条件下，晶闸管能承受的最大通态电流上升率。若晶闸管导通时电流上升太快，则会在晶闸管刚开通时，有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而损坏晶闸管。、所选晶闸管电流有效值Itn 大于元件 在电路中可能流过的最大电流有效值。、选择时考虑（1.52）倍的安全余量。即Itn1.57It(av)（1.52）Itm。晶闸管的额定电流输出电流的有效值为最小值，所以该额定电流也为最小值，考虑到

23、2倍裕量,取4A.即晶闸管的额定电流至少应大于4A.因此，设计中选用4个KP5-8晶闸管来实现电路功能。3.3.2 绝缘栅双极晶体管（IGBT）选型该设计的电源电压为220V，前级输出电压50V,当二极管VD导通时V的C和E两端承受的电压为前级输出电压，因此UCE=50V。图9 IGBT的转移特性和输出特性UGE(th)随温度的升高略有下降，温度每升高1°C，其值下降5mV左右。在+25°C时，UGE(th)的值一般为26V。由计算公式有： (8) (9) 式中，；。取为50，则：Imax=220/R=4.4A。根据设计要求：电阻参数：升压斩波电路电压输出50100V可调，

24、电流输出最大值为2A，选取阻值为50电阻。电感参数：由于电感L要尽量大一些否则会出现负载电流断续的情况，所以选择L的值为1mH。续流二极管VD的参数设定：VD所承受的最大反向电压是当IGBT导通时的电压。考虑其安全裕度则IGBT的额定电压可以为23倍峰值电压，所以额定电压可为440V660V.额定电流33A44A，二极管VD与其类似,最大反向电压为220V。考虑到器件安全裕度,则IGBT的额定电压可以为23倍峰值电压，所以额定电压可为440V660V，额定电流33A44A，二极管VD与其类似，VD的最大反向电压为220V。选择IGBT的型号为IRG4PC40U,其额定电压为600V，额定电流为

25、40A。选择续流二极管的型号为HFA25TB60，其额定电压为600V，额定电流为25A。4 控制电路及驱动电路该系统中，控制电路应用SG3525芯片，驱动电路将控制电路输出的PWM脉冲放大至足以驱动功率晶体管，起到开关功率放大作用。4.1 控制电路4.1.1 SG3525控制芯片介绍SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动功能；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。SG3525控制芯片特点如下： （1）工作电压范围宽：835V。 （2）5

26、.1（11.0%）V微调基准电源。 （3）振荡器工作频率范围宽：100Hz400KHz。 （4）具有振荡器外部同步功能。 （5）死区时间可调。 （6）内置软启动电路。 （7）具有输入欠电压锁定功能。 （8）具有PWM锁存功能，禁止多脉冲。 （9）逐个脉冲关断。 （10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA(峰值)。 SG3525内置了5.1V精密基准电源，微调至1.0%，在误差放大器共模输入电压范围内，无须外接分压电组。SG3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。在CT引脚和Discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调

27、节功能。由于SG3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容。SG3525内部电路中，直流电源 Vs 从脚 15 接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的元器件作为电源。振荡器脚 5 须外接电容 CT，脚 6须外接电阻 RT。振荡器频率由外接电阻RT 和电容CT决定，振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出，误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入

28、端。其他引脚分别为：引脚1为反相输入，2为同相输入引脚，3为同步端引脚，4为振荡器输出引脚，7为放电端引脚，8为软启动端引脚，9为补偿引脚，10为闭锁控制引脚，引脚12接地。4.1.2 SG3525外部引脚功能1 162 153 144 135 126 117 108 9图10 SG3525外部管脚图（1）Inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。闭环系统中，该引脚接反馈信号。开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，构成跟随器。 （2）Noninv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之

29、间接入不同的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。 （3）Sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。 （4）OSC.Output(引脚4)：振荡器输出端。 （5）CT(引脚5)：振荡器定时电容接入端。 （6）RT（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。 （7）Discharge(引脚7)：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。 （8）Soft-Start(引脚8)：软启动电容接入端。该端通常接一只5uf的软启动电容。 （9）Compensation(引脚9)：PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类

30、型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。（10）Shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。 （11）Output A（引脚11）：输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。（12）Ground(引脚12)：信号地。 （13）Vc(引脚13)：输出级偏置电压接入端。 （14）Output B（引脚14）：输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。（15）Vcc（引脚15）：偏置电源接入端。 （16）Vref(引脚16)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。4

31、.2 驱动电路驱动电路如图11所示，在升压斩波电路中，三极管V的基极接驱动电路的V-G，发射极E接驱动电路的V-E，结点11、12、13、14为SG3525的相应引脚。 图11 驱动电路电路图4.3 控制和驱动电路原理图控制和驱动电路原理图如图12所示，驱动电路主要用来驱动IGBT斩波。产生PWM信号有很多方法，但归根到底不外乎直接产生PWM的专用芯片、单片机、PLC、可编程逻辑控制器等本电路采用直接产生PWM的专用芯片SG3525.该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容，就能产生特定频率的PWM波，通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比，故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM

32、控制。为了提高安全性，该芯片内部还设有保护电路。它还具有高抗干扰能力，是一款性价比相当不错的工业级芯片。图12 控制和驱动电路原理图为了减少不同电源之间的相互干扰，SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路。通过R2、R3、C3结合SG3525产生锯齿波输入到SG3525的振荡器，其产生的PWM信号由OUTA、OUTB输出，调节R5可以改变占空比。输出的PWM信号通过二极管D6、D7送至光电耦合器U2，光耦后通过驱动电路对信号进行放大。放大后的电压可以直接驱动IGBT。此电路具有信号稳定，安全可靠等优点。因此它适用于中小容量的PWM斩波电路。5 保护电路设计保护电路对电源电路和整体

33、电路的稳定安全运行非常重要。当整体电路出现非正常运作时，保护电路动作，切断电源，以达到保护电路的目的。下面就该设计中的保护电路作简单说明。5.1 过电流保护常见的过电流保护有：快速熔断器保护，过电流继电器保护，直流快速开关过电流保护。快速熔断器保护是最有效的保护措施。过电流继电器保护中过电流继电器开关时间长（只有在短路电流不大时才有用）直流快速开关过电流保护功能很好，但造价高，体积大，不宜采用。因此，最佳方案用快速熔断器保护，快速熔断器结构如图13所示。图13 快速熔断器结构图5.2 过电压保护电力电子电路中，除了电力电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外，采用合适的过电压保护、过电流保护、

34、du/dt保护和di/dt也是必须的。抑制过电压的方法有：用非线性元件限制过电压的幅度，用电阻消耗生产过电压的能量，用储能元件吸收生产过电压的能量。对于非线性元件，不是额定电压小，使用麻烦，就是不宜用于抑制频繁出现过电压的场合。所以我们选用用储能元件吸收生产过电压的能量的保护。使用RC吸收电路，这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。在保护电路中串联接入适当的电感即可起到防止阳极电压上升率过高的保护。过电压保护电路如图14所示。图14 过电压保护电路6 仿真

35、电路图及结果利用MATLAB软件对电路原理图进行仿真，以下为仿真电路图及仿真波形。6.1 MATLAB仿真软件MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。MATLAB（矩阵实验室）是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国The MathWorks公司出品的商业数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。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。MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及

36、数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言（包括C，C+和FORTRAN）编写的程序。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行

37、下载就可以用。MATLAB的绘图是十分方便的，它有一系列绘图函数（命令），使用时只需调用不同的 绘图函数（命令），在图上标出图题、XY轴标注，格绘制也只需调用相应的命令，简单易行。另外，在调用绘图函数时调整自变量可绘出不变颜色的点、线、复线或多重线。6.2 整流电路仿真及部分参数设置6.2.1 整流电路仿真模型整流电路仿真模型如图15所示。 图15 整流电路MATLAB仿真模型6.2.2 部分参数设置 电源参数设置：交流工频电源220V，根据要求及式（1），经变压器变压之后输到电路50V。图16 电源参数设置波形发生器参数设置:触发角时，图17 波形发生器参数设置6.3 升压斩波电路仿真模型图18 升压斩波电路仿真模型6.4 总电路仿真模型 整流电路与升压斩波电路结合，可得升压直流斩波电路仿真总模型，如图19所示。图19 升压直流斩波仿真总模型6.5 仿真波形及波形分析IGBT升压斩波仿真波形如图20所示。图20 IGBT升压斩波仿真波形图仿真结果分析：1、电源端输入大小为的直流电压图21 输入直流电压2、输出电压图22 IGBT升压后的输出