基于MATLAB直流-直流变换器的研究---毕业论文

1、【标题】 基于 MATLAB直流 - 直流变换器的研究【作者】 周清华【关键词】 降压变换器 升压变换器 占空比 MATLAB 仿真【指导老师】 黄江波【专业】 物理学【正文】1. 绪论1.1. 引言 课题主要研究降压直流 -直流变换器 (Buck Converter) 和升压直流 -直流变换器 (Boost Converter) 的工作原理，通过对两个变换器的仿真实验结果进行对比，最后得出重要结论。1.2. 课题研究目的及意义 随着电动牵引技术的发展， 特别是电子信息类产品的大量涌现， 直流变换技术已广泛应用于 生产、生活的各个领域。大到地铁列车、无轨电车、计算机、各种家用电器、电动汽车和医

2、 学器械， 小到移动电话、 MP3播放器 13 。用直流斩波器代替变阻器可节约电能2030。直流斩波器不仅有调压的作用，同时还能有效地抑制电网侧谐波电流噪声 1 。所以研究直 流变换器具有重要的现实理论意义。在电力电子系统的研究中， 仿真研究由于其高效、 高精度及高的经济性与可靠性而得到大量 应用。 Matlab 作为一种新型的高性能的语言，为电力电子技术的研究与应用实现提供了理 想的工具 14 。Matlab/Simulink是一种有效的仿真工具， 本课题应用 Matlab 的动态系统仿真工具 Simulink 进行直流变换器的仿真和分析， 能够很好的模拟实际电路的各种电气量， 从而进行更好

3、的分析研究直流变换器，以达到促进电力电子技术的发展 6 。1.3. 目前国内外研究的现状1.3.1. 从理论方面研究 传统的理想模型和实际电路之间的偏差是开关变换器建模不可忽视的问题。围绕这一问题， 在文献 DC-DC开关变换器的建模分析中，对 DC-DC开关变换器建模方法的现状及发展趋 势进行深入分析， 提出了一种非理想基本变换器在连续工作模式下的电路平均建模方法。 以 非理想 Buck 变换器和非理想 Boost 变换器为例，阐明了建模过程并进行了仿真研究和实验 验证，建立了非理想 M1开关模型， 在此基础上推导了 Buck-Boost 变换器在连续工作模式下 的等效电路模型， 进行了稳态

4、和动态小信号特性分析。 该建模方法考虑了变换器的寄生参数， 模型直观、物理意义清晰、具有实用价值 7 。作者还提出了非理想变换器在断续工作模式下的电路平均建模方法， 该方法不仅考虑了变换 器的寄生参数，而且考虑了电流的纹波。首次建立了非理想 Buck 变换器、非理想 Boost 变 换器在断续工作模式下的大信号平均模型、DC和小信号电路模型，进行了稳态分析，导出了传递函数。统一了非理想 Buck 变换器、非理想 Boost 变换器在连续工作模式和断续工作 模式下的大信号平均模型，推导了断续工作模式和连续工作模式的边界。研究了 Buck 变换 器和 Boost 变换器在断续工作模式下的小信号特性

5、，讨论了不同的参数对小信号特性的影 响，并与临界连续、连续工作模式下的小信号特性进行了比较。1.3.2. 从控制方法上研究基于电压箝位 ZVS推挽三电平直流变换器 一文中， 作者提出了采用移相控制实现零电压 开关的研究。 为解决推挽变换器中存在的开关管电压应力高， 难以实现软开关， 关断时会导 致整流二极管产生很高的电压尖峰等问题， 提出了一种电压箝位零电压开关推挽三电平变换 器。对该变换器采用移相控制可使得超前管依靠滤波电感的能量、 滞后管利用谐振电感的能 量实现零电压开关， 同时加入的箝位电路可使输出整流二极管后的电压尖峰得到消除， 改善 了输出整流二极管的工作条件 8 。基于直流变换器并

6、联系统动态均流的非线性控制 ，作者针对并联直流变换器提出了一种 新颖的非线性动态均流控制策略。 文章首先利用开关脉冲分段函数建立了两相交错并联变换 器两输入两输出仿射非线性模型， 推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈规律 表达式， 得到状态反馈精确线性化模型。 接着文章利用二次型最优控制对线性化模型进行动 态均流控制设计， 得到精确线性化的状态反馈规律， 建立了一种基于微分几何理论的非线性 均流控制策略。 研究表明， 两相并联直流变换器通过状态反馈精确线性化得到的非线性均流 控制策略，比现有 PID 均流控制有更好的动态均流特性，同时具有较好的动态和稳态品质 9 。1.3.3. 从仿

7、真手段上研究基于 Simulink 在电力电子技术教学中的应用一文中，作者研究了 Simulink 仿真的优 点。他对目前常用的教学仿真软件的优缺点进行了分析比较，选择 Matlab 环境下 Simulink 仿真工具对电力电子技术中的 SPWM调制技术进行了仿真。结果表明，将该软件模 块化、 可视化的特点应用到电力电子技术课程的教学中，可以帮助学生更直观、 清晰地学习和理解一些较复杂的算法问题，在电力电子技术教学中具有一定的推广价值 10 。1.4. 有待解决的问题 磁放大器式多路输出直流变换器由高频变压器二次侧串接LT，再接到整流管 VD3 和 LC输出滤波器。这种多路输出 DC/DC变换

8、器适用于输出电流为 1A 至几十安培的场合，但是由于非 线性元件的存在使得反馈回路的设计较为困难， 所以有待解决适合磁放大器式多路输出直流 变换器的反馈回路的较为简单的设计 2 。 电压加权反馈式多路输出直流变换器的好处主要是变换器输出支路的整体稳压精度有所提 高，电路结构比较简单，输出电压最低可达到5V 左右。但是由于反馈信号是每路输出的加权和，因此所有支路的输出均无法得到准确调节， 它只是通过控制量的加权系数改变输出误 差在各支路的分配比例，而不能消除误差，所以这种问题也有待解决 3 。1.5. MATLAB 仿真软件介绍Matlab 自从正式推出以后， 经过不断地完善、 扩充，其功能与应

9、用领域在不断地扩展。 Matlab 中的电力系统工具箱 (Power System) 具有丰富的器件模型库和齐全的分析功能，且操作方 便、简单易学， 可以方便快捷地分析电力电子电路， 特别适用于电力电子的教学和实验 12 。 进入 MATLAB系统后打开模块库浏览窗口，用鼠标左键双击其中的SimPowerSystems 即可弹电力系统工具箱模块库。它主要包含以下几类：电源库、元件库、电力电子元件库、机组模 型、连接元件、测量元件、其它元件、电力图形用户界面、演示系统等，基本涵盖了电路、 电力电子、 电气传动和电力系统等电工学科中常用的基本元件和系统的仿真模型， 其元件和 模块是由电力工业领域的

10、专家提出并得到实际证实的， 符合电力专业分析软件的要求。 这些 模块库包含了大多数常用电力系统元件的模块 4 。利用 SIMULINK对系统进行仿真与分析， 在进入虚拟实验环境后， 不需要书写代码， 只需使用鼠标拖动库中的功能模块并将它们连接 起来， 按照实验要求修改各元器件的参数， 即可方便、 直观地建立各种系统模型并进行仿真 10 。1.6. 论文研究的主要内容 本文以常规的降压直流 -直流变换器 (Buck Converter) 和升压直流 -直流变换器 (BoostConverter) 为主要研究对象， 首先分别建立实验电路图， 然后用 MATLAB中的 simulink 仿真 软件进

11、行仿真测试， 分析这两种基本直流变换电路的输出电流 、输出电压 波形， 及控制 脉冲占空比 对输出电流 、输出电压 的控制作用。 最后对比两个直流变换器的仿真结果， 总结出结论。2. 对升压变换器的研究2.1. 直流 -直流变换器的控制直流 -直流变换器也称为斩波器，通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断续地加到 负载上，通过改变通断时间比(通常称为占空比，用 表示)来改变输出电压平均值 15 。 在直流 - 直流变换器中， 当输入电压和负载变化和波动时， 直流输出电压保持不变。 或者是， 当输入电压不变时， 直流输出电压随着电压给定值的变化而变化。 图 2-1 给出了基本的直流 -直流变

12、换器的结构及其输出波形。(b)(a)图 2-1 基本的直流 - 直流变换器的结构及其输出波形开关管导通时，输出电压等于输入电压如图 2-1 (b)所示，输出电压的平均值；开关管断开时，输出电压等于 0。输出电压波形 为2-1)式中 开关周期； 开关占空比， 。由式( 2-1 )可知，改变负载端输出电压有 3 种调制方法：1. 开关周期 保持不变，改变开关管导通时间，也称为脉宽调制 (PWM)；2. 开关管导通时间 保持不变，改变开关周期；3. 改变开关管导通时间 ，同时也改变开关周期 。方式 1 的 PWM是最常见的调制方式， 这主要是因为后两种方式改变了开关频率， 而输出级滤 波器是根据开关

13、频率设计的，显然，方式 1 有较好的滤波效果。图 2-2(a) 是脉宽调制方式的控制原理图。给定电压 与实际输出电压 经误差放大器得到 误差控制信号 ，该信号与锯齿波信号比较得到开关控制信号，控制开关管的导通和关断， 得到期望的输出电压。图 2-2(b) 给出了脉宽调制的波形。锯齿波的频率决定了变换器的开 关频率。一般选择开关频率在几千赫兹到几百千赫之间。（a）PWM控制原理图（b）PWM工作波形 图 2-2 脉宽调制原理图 当 ，开关控制信号变高，开关管导通；当 ，开关控制信号变低，开关管断开。按照控制 电压和锯齿波幅值的关系，开关占空比 可以表示成：(2-2)直流 - 直流变换器有两种不同

14、的工作模式：电感电流连续模式、电感电流断续模式。在不同 的情况下， 变换器可能工作在不同的模式。因此， 设计变换器及其控制器参数时， 应该考虑 这两种不同的工作模式的特性。2.2 升压变换器的工作原理 升压变换器也称为 Boost 变换器。 正如名字所指的， 升压变换器的输出电压总是高于输入电 压。图 2-3 是升压变换器的电路图。当开关管导通时，输入电源的电流流过电感和开关管，二极管反向偏置，输出与输入隔离。 当开关管断开时，电感的感应电势使二极管导通，电感电流 通过二极管和负载构成回路， 由输入电源向负载提供能量。在下面的稳态分析中，输出端的滤波电容器被假定为足够大， 以确保输出电压保持恒

15、定，即 。图 2-3 升压变换器电路原理图2.2.1 电流连续模式时的工作情况 如图 2-4 所示为电感电流连续模式下的稳态波形。 在稳态时，电感电压在一个周期内的积分是0，即上式的两边除以 ，整理后得：b）开关管断开时的等效电2-3)（a）开关管导通时的等效电路路图 2-4 升压变换器电路的情况（假定 连续） 假设电路没有损耗，则 ，故2-4)2.2.2 电流连续与断续模式的边界图 2-5 （ a）给出了在电感电流临界连续的情况下和 的波形。（a）电感电压和电感电流波形（b）保持 为常数时 ， 与 的关系函数图 2-5 临界连续模式下的情况 由定义可知，在临界连续的情况下，在断开间隔结束时电

16、感电流降为 0。在临界情况下的电感电流平均值为（ 2-5）在升压变换器中，电感电流和输入电流相等（流临界连续状态下的输出电流平均值是）, 且由式（ 2-4 ）和式（ 2-5 ）可得，在电（2-6）大多数升压变换器的应用都要求 恒定。在 恒定时， 在临界连续情况下输出电流 与占空 比 的函数关系曲线如图 2-5 （ b）所示。保持 不变时，输入电压变化，则意味着要改变 占空比 。图 2-5 （ b）表明：在占空比 D=0.5 时，电流临界连续所要求的电感电流 最大，为（2-7）在占空比 =0.33 时，电流临界连续所要求的输出电流 最大，为（2-8）将式（ 2-7 ）和式（ 2-8 ）分别代入式

17、（ 2-5 ）和式（ 2-6 ），则电感电流 和输出电流 分别 可以表示为（2-9）（2-10）图 2-5（ b）表明：对于给定的占空比 ，当输出电压 恒定时， 若负载电流平均值低于 （同 时，电感电流平均值也会低于 ），则变换器工作在电流断续模式。2.2.3 电流断续模式时的工作情况b）在电流断续模式下假设当输出负载功率减少时， 和 保持不变（尽管在实际中， 为保持 不变，必须改变 ）。 如图 2-6 所示为假定 和 不变的情况下，临界连续和断续模式的工作波形。（a）在电流连续和断续的临界状态图 2-6 升压变换器工作波形 在图 2-6 （b）中，当 （= ）降低时，由于 保持不变，所以导致

18、 （= ）降低，进入电 流断续模式。由于图 2-6 中的 和 保持不变，所以 在两种模式下是相同的，只有图 2-6 （b）中 升高，则 - 更负， 才可能降低。电感电压在一个周期内的积分等于 0，有所以(2-11 )（2-12）在图 2-6（b） 中，输入电流平均值（也等于电感电流平均值）为(2-13) 将式 (2-13) 代入式 (2-12) 中得（2-14）在大多数应用中， 保持不变， 改变时会导致 的改变，所以占空比 与负载电流在不 同 时的函数关系时非常有用的。由式 （2-8） 、式 （2-11） 和式 （2-14） 可得（ 2-15 ）图 2-7 给出了不同 时占空比 与负载电流 的

19、函数关系曲线。 虚线是电流连续和断续模式 的界限。图 2-7 保持 不变时升压变换器的特性曲线在电流断续模式下，从输入传送到电容和负载的能量至少为如果负载不能够吸收这些能量，电容的电压 将持续上升，直至建立能量平衡。如果不控 制 ，当负载电流很小时， 的上升可能导致电容被击穿或产生很高的危险电压。2.3 升压变换器的仿真研究一个直流升压斩波变换电路模型图如图 2-8 所示，其输出电压 总是大于输入电源电压 当开关 S闭合时， 二极管受电容器 C上的电压影响反向断开， 于是将输出级隔离， 由输入端 电源向电感供应能量。 当开关 S 断开时， 二极管正向导通， 输出级吸收来自电感与输入端电 源的能

20、量。在进行稳态分析时，假定输出滤波器足够大，以确保一个恒定的输出电压 。图 2-8 升压斩波变换电路模型图根据电感的基本特性，在稳态时电感电压在一个周期内对时间的积分必须为零，即两边除以 ，整理后可得（2-16 ）在式（ 2-16 ）中， 为占空系数。当输入电压 保持不变时，改变 即可改变输出电压 。其实验电路如图 2-9 所示。图 2-9 升压斩波变换电路原理图2.3.1 升压变换器的建模仿真启动 MATLAB7.0，进入 simulink 后新建文档，绘制直流升压斩波变换电路模型如图 2-10 所 示。双击各个模块，在出现的对话框内设置相应的参数 16 。（1）直流电压源参数设置：直流电源

21、电压为100V。（2）电阻、电容和电阻参数设置： C=5e-4F， L=1mh， R=10 。（3）脉冲发生器模块（ pulse ）的参数设置：振幅设置为 1V，周期为 0.002S ，脉冲宽度为 20%。对 Boost 变换器电路模型进行仿真。 在使用晶闸管 GTO，MOSFE，TIGBT 等元件的仿真模型中， 仿真时使用刚性积分算法，通常使用 Ode15s 或 Ode23tb 以获得最好的仿真速度。图 2-10 直流升压斩波变换电路模型图2.3.2 仿真结论仿真开始时间为 0.0s, 停止时间设置为 0.04s 。设置好各模块参数后，单击工具栏的 按钮 进行仿真。图 2-11 脉冲宽度为

22、20%直流升压斩波变换电路仿真结果 双击示波器模块模块，得到仿真结果如图 2-11 所示。图中 UL为电感 L端电压， IL 为流过 电感的电流， U 为电源电压， UF为负载电压， PULSE为触发信号。图 2-11 中第一张波形图中红色波形线表示流过电感电流， 黄色波形线表示电感 L 端电压。 第二张图中红色波形线表 示电源电压，黄色波形线表示负载电压。第三张图中波形表示触发信号。 将脉冲发生器模块里的脉冲宽度设为60%，再进行仿真，仿真结果如图 2-12 所示。图 2-12 脉冲宽度为 60%直流升压斩波变换电路仿真结果图 2-12 中第一张波形图中红色波形线表示流过电感电流，黄色波形线

23、表示电感 L 端电压。 第二张图中红色波形线表示电源电压， 黄色波形线表示负载电压。 第三张图中波形表示触发 信号。由图 2-11 、图 2-12 和图 2-4 比较可以看出，基于 Matlab 的 Boost 变换器仿真结果与理论 分析得出的结果是一致的。 在 Boost 直流变换器仿真模型中， 改变可关断晶体管 GTO触发脉 冲的占空比 D， Boost 变换器输出电压 与之相应改变，且有 等于 /（1-D） ，与理论分析 得出的结果也是一致的。同时也验证了，升压变换器的输出电压总是高于输入电压。3. 对降压变换器的研究3.1. 降压变换器的工作原理低于输入电降压变换器也称为 Buck 变

24、换器，正如名字所定义的，降压变换器的输出电压 压。将式（ 2-2 ）代入式（ 2-1 ）可以得到输出电压平均值 15（3-1）式中 常数。从式（ 3-1 ）可见，输出电压平均值 随控制电压线性变化。在实际应用中，存在如下问题：1. 实际的负载应该是感性的。即使是阻性负载，也总有线路电感，电感电流不能突变，因 此，采用图 2-1 的电路可能由于电感上的感应电压毁坏开关管。 采用图 3-1 的电路， 则电感 中储存的电能可以通过二极管续流释放给负载。2. 在大多数应用中需要的是平稳的直流电压。而图 2-1 的电路输出电压在 0 和 间变化。 采用由电感和电容组成的低通滤波器可以得到平稳的输出电压。

25、图 3-1 所示电路的工作过程是： 在开关管导通期间， 图 3-1 中的二极管反偏， 输入提供能量 给电感，同时提供能量给负载。 但开关管关断时， 电感电压使二极管导通， 电感中存储的能 量传送给负载。图 3-1 降压变换器电路原理图（a）滤波器前的电压波形b ）频谱（c ） 滤波特性图 3-2 电压波形、频谱及滤波器特性 图 3-2（a） 所示的输入电压 的波形，可以分解成直流分量 、具有开关频率 的谐波分量， 如图 3-2（b） 所示。采用由电感和电容组成的低通滤波器的特性如图 3-2（c） 所示。低通滤波 器的角频率 应大大低于开关频率 ，经过滤波器后的输出电压基本上消除了开关频率造成

26、的纹波。假设输出端的滤波电容足够大， 则输出电压的瞬时值不变，即 。在稳态情况下， 因为电容 电流平均值为 0，所以电感电流平均值等于输出电流平均值。3.1.1 电流连续模式时的工作情况图 3-3 给出了电流连续模式的工作波形和开关管导通和断开时的等效电路。 在开关管导通期 间 ，输入电源经电感流过电流，二极管反偏。这导致在电感端有一个正向电压 ，如图 3-3（a） 所示。这个电压引起电感电流 的线性增加； 当开关管关断时， 由于电感中储存电能， 产生感应电势，使二极管导通， 经二极管继续流动， ，电感电流下降，如图 3-3（b） 所 示。在稳压情况下，波形是周期变化的，电感电压在一个周期内的

27、积分为0，即（3-2）在图 3-3 中，由式（ 3-2 ）所示， A部分的面积与 B部分的面积一定 相等，因此，得b）开关管断开时的等效电路3-3)（a）开关管导通时的等效电路图 3-3 降压变换器电路的情况（假定 连续） 因此， 在电流连续模式中，当输入电压不变时，输出电压 随占空比而线性改变， 而与电路 其他参数无关。忽略电路所有元件的能量损耗，则输入功率 等于输出功率 ，即 = 因此故有（3-4）因此， 在电流连续模式下，降压变换器相当于一个直流变压器，通过控制开关的占空比，可 以得到要求的直流电压。由式 （3-4） 可知，输入电流平均值 与输出电流 是变比的关系，但当开关管断开时，瞬时

28、 输入电流从峰值跳变到 0，这样对输入电源会有较大的谐波存在，因此，在输入端加入一个 适当的滤波器用来消除不必要的电流谐波。3.1.2 电流连续与断续模式的边界图 3-4 给出了在电感电流临界连续的情况下 和 的波形在临界连续的情况下， 在断开间隔 结束时，电感电流降为 0。用交表 B表示临界连续情况下的电感电流平均值，得式中 电感电流的峰值。 因此，在所给的条件下，如果输出电流平均值 式下。（3-5）比式（ 3-5 ）所给的 小，则工作在断续模（a）电感电压和电感电流波形（ b）保持 为常数时 与 的关系函数图 3-4 临界连续模式下的情况3.1.3 电流断续模式时的工作情况在直流电机速度控

29、制系统中， 输入电压 基本上是不变的。 在直流可调电源的应用中， 输入 电压 是变化的， 但输出电压 保持不变。 在电流断续模式下， 以上两种不同情况下的输出 电压表达式是不一样的。1. 为常数时的工作情况 在直流电机速度控制系统中，输入电压 保持不变，靠改变占空比 改变输出电压 。 在电流临界连续的情况下， = ，由式（ 3-5 ）可得，电感电流平均值为由式（ 3-6 ）可知，保持 和其他参数不变，作在电流连续模式所需要的电感电流最大，即（3-6）是占空比 的函数。在 D=0.5 时，为保证工由式（ 3-6 ）和（ 3-7 ）可得(3-7)(3-8)图 3-5 降压变换器工作在断续模式电感电

30、压和电感电流波形 假设初始时变换器运行在电流临界连续情况下， 如图 3-4（a） 所示，如果保持 ，L， 和 等 参数不变，当输出负载功率减小（即负载阻抗上升），则电感电流平均值下降，小于 ，电 感电流断续。图 3-5 显示出当负载阻抗上升时，导致电感电流断续的波形。在图 2-18 中的 的时间段，电感电流为 0，负载阻抗的能量仅由滤波电容器单独提供。在 该期间中，电感电压为 0。电感电压在一个周期内的积分等于0，从而有3-9)所以 （3-10）式中， <1。从图 3-5 可得（ 3-11 ）因此（3-12）（3-13 ）所以（3-14）由式（ 3-10 ）和式（ 3-14 ）有（3-1

31、5 ）图 3-6 保持 不变时降压变换器的特性曲线图 3-6 给出了在输入电压不变时， 电流连续喝电流断续两种模式下降压变换器的特性， 即在不同占空比时， 电压变换率 与电流比 之间的函数关系。 图中的虚线是电流连续和断续 模式的界限。2. 为常数时的工作情况在直流可调电源的应用中，输入电压 是变化的，通过改变占空比 保持输出电压 不变。 在电流临界连续的情况下， = , 电感电流平均值为（ 3-16 ）式（ 3-16 ）表明：如果 不变，在 =0时， 为最大，即3-17)应该注意到：相应 =0 时，要得到恒定的输出电压 ，则需要无穷大的输入电压 ，而这 时不可能的。由式 （3-16） 和式（

32、 3-17 ）可得3-18 ) 在保持输出电压 不变的情况下， 由式（3-8 ）、式（3-11）、式（3-17 ）可得占空比 与 的 函数关系式微（ 3-19 ）图 3-7 给出了保持输出电压不变的情况下， 不同 是占空比 与 的函数关系曲线。 图中的 虚线是电流连续断续模式的界限。图 3-7 保持 不变时降压变换器的特性曲线3.2. 降压变换器的仿真研究（a） 基本电路拓扑结构电路图 （b） 波形图 图 3-8 直流降压变换的基本电路拓扑结构图 直流降压斩波变换电路产生一个低于直流输入电压 的平均输出电压 。一个具有纯电阻负 载的降压变换的基本电路拓扑结构如图3-8 （a）所示。假定开关是理

33、想的，则瞬时输出电压与开关的通断状态。如图 3-8 （ b）所示，根据开关占空比可计算平均输出电压为或表示为在连续到点的工作模式中， 当输入电压一定时， 输出电压与开关的占空比成线性关系， 而与 任何其他电路参数无关，其实验电路如图 3-9 所示图 3-9 直流降压斩波变换实验电路图3.2.1. 降压变换器的建模仿真启动 MATLAB7.0，进入 simulink 后新建文档，绘制直流降压斩波变换电路模型如图3-10 。双击各个模块，在出现的对话框内设置相应的参数 5 。1. 直流电压源参数设置：直流电源电压为100V。2. 电阻、电容和电阻参数设置： C=1e-3F， L=1mh，R=1 。

34、3. 脉冲发生器模块 （pulse ）的参数设置： 振幅设置为 1V，周期为 0.001S ，脉冲宽度为 50%。 在图 3-10 中 U 为电源电压， IF 为流过负载电流， UVD为二极管端电压， pulse 为触发信号， UF为负载电压。对 Buck 变换器电路模型进行仿真。 在使用晶闸管 GTO，MOSFE，T IGBT 等元件的仿真模型中， 仿真时使用刚性积分算法，通常使用Ode15s 或 Ode23tb 以获得最好的仿真速度。图 3-10 直流降压斩波变换电路模型图仿真结论仿真开始时间为 0.0s, 停止时间设置为 0.02s 。Buck 变换器电路模型仿真如图 3-11 所示。 设置好各模块参数后， 单击工具栏的 按钮进行仿真。 双击示波器模块模块， 得到仿真结果 如图 3-11 所示。图 3-11 脉冲宽度为 50%直流降压斩波变换电路仿真结果图 3-11 中第一张波形图表示电源电压。第二张波形图，红色的波形线表示二极管端电压， 黄色的波形线表示流过负载电流。第三张表示触发信号。第四张表示负载电压。 将脉冲发生器模块里的脉冲宽度设为80%，再进行仿真，仿真结果如图 3-12 。图 3-12 脉冲宽度为 80%直流降压斩波变换电路仿真结果图 3-12 中第一张波形图表示电源电压。第二张波形图，红色的波形线表示二极管端电压