直流升压变换器的MATLAB仿真设计

1、学号天津城建大学控制系统仿真大作业直流升压变换器的 MATLAB仿真学 生 姓 名班级成绩控制与机械工程学院2014年6月20日目录一、绪论 1二、仿真电路原理图及原理 1三、所使用的 Matlab工具箱与模块库 2四、模块参数设定 2五、模块圭寸装与仿真框图搭建 2六、仿真结果 6七、结论 6八、参考文献 7一、绪论在电力电子技术中，将直流电的一种电压值通过电力电子变换装置变换为另一种固定或 可调电压值的变换，成为直流-直流变换。直流变换的用途非常广泛，包括直流电动机传动、 开关电源、单相功率因数校正，以及用于其它领域的交直流电源。根据电力电子技术原理，升压式（ Boost）斩波器的输出电压

2、 U0高于输入电源电压 US， 控制开关与负载并联连接，与负载并联的滤波电容必须足够大，以保证输出电压恒定，储能电感也要很大，以保证向负载提供足够的能量。若升压式斩波器的开关导通时间ton，关断时间toff，开关工作周期 T ton toff。定义占空比或导通比 D ton/T,定义升压比Uo/Us。根据电力电子技术的原理，理论上电感储能与释放能量相等，有Tt offUs，升压比的倒数1 toffT还有，D 1。由此可见，当Us 一定时，改变 就可以调节U0。当T const时，调 就是调toff，或调ton也是调，也就改变了 U0，这就是升压式斩波器的升压工作原理。、仿真电路原理图及原理图1

3、V断时，E和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 U0-E I 1toff，稳态时，一个周期 T中L积蓄能量与释放能量能量相等。化简得Ehton UO-Ehtoff，U o 旦 吐E E，T/t off 1，输出电压高于电源电tofft off压，故称为升压斩波电路。也称为 boost chooper变换器。toffT/t off为升压比，调节其即可改变uo。将升压比的倒数记为，即，和导T1 1通占空比，有如下关系：D 1，因此U oEE。升压斩波电路能使输1 - D出电压高于电源电压的原因是：L储能之后具有使电压升高的作用与电容C可将输出电压保

4、持住。三、所使用的Matlab工具箱与模块库本次设计利用Simulink仿真，所使用的 Matlab工具箱与模块库主要有：直流电源De、场效应管 MOSFET 脉冲发生器(Pulse Generator )、电流测量(current Measurement )、 电感(series RLC Branch )、阻抗负载(Parallel RLC Branch )、二极管 Diode、电压测量(Voltage Measurement )、示波器 scope 以及 powergui 模块等。四、模块参数设定(1) 直流电压源 Us 100v , MOSFE与Diode、电压测量、电流测量等均采用默认

5、设置。(2) 电感设置为1e-4，阻抗负载设置为：R=5;C=1e-4。(3) 脉冲发生器的参数设置至关重要：“Pulse type ”脉冲类型，设置为 Time based (时间基准)；“Time (t、”时间，设置为 Use simulation time(用仿真时间);“Amplitude ”脉冲幅值，设置为 1.1 ;“ Period (secs、”周期(s),设置为0.2e-3，对应着 MOSFET勺开关频率为 5kHz;“ Pulse Width (%of Period、”脉冲宽度(周期的百分数)，根据MOSFE的开关特性， 设置为50;“ Phase delay (secs、”

6、 相位延迟(s),设置为 0.001e-3 。五、模块封装与仿真框图搭建利用Simulink软件对升压式直流斩波电路(Boost、进行仿真，如图2所示：(1 )仿真参数，算法(solver ) ode23tb，相对误差(relative toleranee )为 1e-3，开始时间为0,结束时间为0.003，如图3所示:Parameters: un tided/Conf igu ration I'Activej图3(2) 电源参数，电压为100V，如图4所示：E3 cck lJa,amete!rsi DC Voltace Source JI>7 Vc' f S-HH r

7、» na 不M5 nl)I&IeaI DC VQl la a m e.PaTBB-e5;®'?MDlltUM (V)：il:ICtASLrSinr e Kor*图4(3) 电感参数，如图5所示:(4) 阻抗负载参数，如图 6所示:图6(5) 二极管参数设置，如图7所示：吕Block Parameters: Diode二一Hwsfcc： -linkImplARtK i diods in. sjarilitl with i serifs RC Enubttr circuit.In on"itate th* Diode sod«l has r:

8、 internal Tesistarice (Ron) and inductiuce (Lon.Fox aofit Aplicati&iiA； the internal inducit&nse shouild te &«t t& zer口""he Diode ispedajnce is infinite in off-etate so-de.P&TUetCTKKegjstsnce Ecn Ohs；:Id. Ml |Inductance Lon 扎 i|qiFoTirajrd vcZ±a<E Vf 仇牛 :&#

9、39;0. BInitial ;ur*if!t le ;Snubber zesislanEe 良m C'hzos ) i500Snubb-tr ct.EiacitAJic«i Cb ''f:2S0e-9Siic-w e LIT EHE已七 第匸 r tQKCanttlH«lpA 口口】(6) MOSFE参数设置，如图8所示:图8(7)脉冲发生器参数设置，如图 9所示:六、仿真结果触发脉冲占空比为 50%寸的波形，如图10所示:图10设Ug为门极正脉冲（脉冲发生器Pulse发出）、ud为升压便留输出电压（分压器uo发出）、iM为MOSFE导通的电感储能

10、电流（分流器A1发出）、iD为电感反电势与 us串联叠加流经二极管向负载供电的电流（分流器A2发出）、i为流经电感电流（分流器 A发出），显然，i iM iD。仿真波形如上图9所示，自上而下依次为 ug、ud、i、iM、iD。由图可见， ug波形对应脉冲发生器的脉冲宽度（周期的百分数），设置为50；升压变流输出电压瞬时波形ud振荡走高后逐步趋近并等于200v （直流）；i为流经电感电流（分流器 A发出）由两个分量组成，从波形图看到，i iM iD。七、结论（1） 直流斩波电路可将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，使用直流斩波技术，不仅可以实现调压的功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率

11、因数的目的。直流斩波技术主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。（2）直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通 与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。利用 Simuli nk对升压斩波的仿真结果进行了详细分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出 电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。（3） 采用Matlab/Simulink对直流斩波电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种较为直观、快捷分析斩波电路的新方法。同时其建模方法 也适用于其他斩波电路的方针，只需对电路结构稍作改变即可实现，因此实用性较强。（4） 应用Matlab/Simulink进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能 直观的观察到仿真结果随参数的变化情况，方便学习与研究。八、参考文献1王兆安，黄俊.电力电子技术（第四版） .北京:机械工业出版社，20002康华