1、電子科技基于Matlab/Simulink的整流濾波電路的建模與仿真山東大學威海分校電子系(威海264209) 鄭亞民 蔣保臣摘 要 文章建立了幾種整流濾波電路的Simulink模型,給出了仿真的分析結果。 關鍵詞 Matlab 電路 電容 電感 整流 濾波 Simulink2.1 單相半波電感整流濾波電路圖1所示為單相半波整流電感濾波電路。理想二極管具有正向導通反向截止的性質,可用Nonlin2ear模塊庫中的Switch功能模塊建立其Simulink模型如圖2所示,其中參數threshold=0。當inl0時,outl=1,相當于二極管正向導通;當inlV1時,二極管D1正向導通,D2截止

2、,根據KVL可以得到:V1=Vs-IoRsIo=(V1-L圖5所示。Vo)dtIo=Vo/R(2)當VsV1時二極管D正向導通,根據KVL可以得到:圖4 單相半波整流電容濾波電路(1)當VsVO時二極管D正向導通,根據KVL可得:Is=(Vs-Vo=VO)/Rs(Is-Io)dtC(2)當VsVO時二極管D反向截止,根據KVL可得:圖6 單相半波整流電感電容濾波電路V1=Vs-I1RsI1=(Vo=Q()Q(IC)(V1-L1Vo)dt-Io)dtIo=Vo/R(2)當VsV1時二極管D反向截止,根據KVL可以得到:dVo/dt=-(1/RC)Vo用Simulink軟件包可以建立信號流圖模型如

3、圖7 單相半波電容整流濾波電路Simulink模型cndVo/dt=-Vo/RC3 仿真利用Simulink的菜單分別對圖3、5、7電路進行仿真,同時在Scope模塊上直接看到仿真結果。三種模型仿真時參數分別是:(1)Rs=0.018,R=1k8,L取不同的值,得到的仿真結果(局部)如圖8所示。圖8a中的電感L值較小,輸出電壓波形的紋波較大,圖8b中的電感L值較大,輸出電壓波形的紋波較小。(b)L=0.005H,C=510-3F(a)L=0.025H,C=10-3F圖10 對圖7電路仿真的結果總之,從以上三圖可以看出,通過整流濾波,使輸入的正弦交流波形變成了帶有一定紋波的直流輸(a)L=10H

4、出。圖8電感濾波直流輸出電壓波形的紋波較大,增加電感的值可以減小紋波,但減少了輸出電壓的平均值。圖9電容越大濾波輸出電壓的紋波越小。圖10電感濾波后面再加上電容濾波,輸出電壓的紋波更小,且只需要較小的電感,濾波效果最好。(b)L=100H4 結束語上面我們對三種整流濾波電路建立了相應的Simulink模型并進行了仿真,結果與理論分析完全一致。從中可以歸納出以下幾點:(1)帶有二極管的整流濾波電路的建模,二極管的模型是關鍵。Simulink模塊庫中沒有提供現成的模塊,所以要首先合成出合適的模塊。(2)建立電路的Simulink模型,要特別注意避免產生代數回環的錯誤。同一個電路,可以建立不同的Si

5、mulink模型,關鍵在于如何選取狀態變量和如何建立電路方程。本文在建立電路方程時,特別選用跳蛙結構的信號流圖模型,有效地避免產生代圖8 對圖3電路仿真的結果(2)Rs=0.018,R=1k8,C取不同的值,得到的仿真結果(局部)如圖9所示。圖9a中的電容C值較小,輸出電壓波形的紋波較大,圖9b中的電容C值較大,輸出電壓波形的紋波較小。(a)C=10-3F數回環的錯誤,使仿真能夠順利進行。此方法可以推廣到更加復雜電路的建模型中去。(3)用Simulink的菜單直接進行仿真,可以反復修改電路參數,同時在Scope模塊上看到仿真結果,達到最佳設計要求,大大簡化了設計流程,減輕了設計負擔,充分體現了Simulink工具的優越性。(b)C=510-3F參考文獻圖9 對圖5電路仿真的結果1 蒙以正.matlab5.x應用與技巧.科學出版社,19992 樓順天等.基于matlab的系統分析與設計)信號處理.西安電子科技大學出版社,20003 康華光.電子技