电力电子课程实践——基于matelab仿真平台的Boost升压电路验证探究

1、安阳师范学院物理与电气工程学院电力电子技术课程实践基于matelab仿真平台的Boost升压电路验证探究指导老师： 陈 永 超姓 名： 韩 衍 翀班 级： 电气一班学 号：111102022基于matelab仿真平台的Boost电路验证探究引言斩波器的工作方式有三种：一是脉宽调制方式，保持周期不变，改变开关导通时间。 二是频率调制方式，保持不变，改变周期。三是混合型，和都可调，使占空比改变。直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的直流直流变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱

2、动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。1、 方案介绍主电路的功能是对输入的200V的直流电压进行升压。它主要由全控型器件IGBT及电感、电容器件组成。控制电路部分则是对全控型器件IGBT的通断进行控制，来获得不同的占空比，实现不同占空比下电压的抬升。2、 Boost电路工作原理假设L值、C值很大。当V导通时（图1中s拨向a），E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压为恒值,记为。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton。当V断开时（图1s拨向b），E和

3、L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff ，则此期间电感L释放能量为：稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，则有： 经过化简，可以得到输出电压的值： 因为周期T大于toff ，则输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。也称之为boost变换器。3、 仿真步骤1 启动MATLAB，进入SIMULINK后新建一个仿真模型的新文件。在这里可以任意添加电路元器件模块。然后对照电路系统模型，依次往文档中添加相应的模块。在此实验中，我们按下表添加模块：序号元器件名称提取元器件位置1直流电源Simpowersystems / Electrical Sourse / DC Voltage

4、sourse2脉冲触发器Simulink / Sources / Pulse Generator3晶闸管模型Simpowersystems /Power Electronics /Detailed Thyristor4电流表模型Simpowersystems /Measurements /Current Measurement5电压表模型Simpowersystems /Measurements / Voltage Measurement6信号分解模型Simulink /Signal Routing /Demus7RLC串联电路Simpowersystems /Elements /Series

5、 RLC Branch8示波器模型Simulink /Sinks /Scope9二极管Simpowersystems /Power Electronics /Detailed /Diode 2、添加好模块后，要对各元器件进行布局。一个良好的布局面板，更有利于阅读系统模型及方便调试。图二 Boost电路实验电路图3 设置模块参数。依次双击各模块，在出现的对话框内设置相应的参数。1）直流电源参数设置：电压设置为200V，其它默认。 图12）电感值设定：电感值设定为0.11H，电感值为0，电阻值为0.图23）电容值设定：电感值设定为0，电感值为0.02F，电阻值为0.图3 4）负载电阻值设定：功率设

6、定为1000W，其他保持默认。图45）脉冲触发器设置：振幅（amplitude）设为15，周期（Period）设为0.02秒，占空比暂设为80%。其他保持默认。 图54、 实验波形、数据整理触发脉冲占空比为80%，电感值0.11H，电容值0.02F，输出电压波形。图6触发脉冲占空比为50%，电感值0.11H，电容值0.02F，输出电压波形。图7触发脉冲占空比为20%，电感值0.11H，电容值0.02F，输出波形：图8触发脉冲占空比为80%，电感值11H，电容值0.02F，输出电压波形：图9触发脉冲占空比为80%，电感值1.1mH，电容值0.02F，输出电压波形。图10触发脉冲占空比为80%，电

7、感值0.11H，电容值2F，输出电压波形：图11触发脉冲占空比为80%，电感值0.11H，电容值0.002F，输出电压波形：表1：触发脉冲占空比（%）205080放大倍数()1.252.005.00输入电压（V)200200200输出电压计算值U(V)2504001000输出电压(V)251402994四、实践总结通过电路调试我总结出当电感值增大时，输出电压超调量会降低，且过度时间增长；电感值减小时，电压平均值会增加，过度时间缩短。电容增大，输出电压平缓，但随着电容增大超调量增大，电路过度时间会增强，输出平均电压会降低；电容值减小输出电平脉动幅度较大，过渡时间缩短。实践结果表明当输入电压一定时，改变触发脉冲的占空比，输出电压会随着占空比变化而变化，boost电路的增益，在误差允许范围内与原理一直。五、实验心得：本次试验的成功得益于老师的悉心指导，在指导老师的帮助下解决了软件使用过程中的种种难题，使我对matelab更加了解