1、基于基于MATLAB的的升壓升壓-降壓式變換器的仿真降壓式變換器的仿真 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l降壓斬波電路 l降壓斬波BUCK電路的拓?fù)錁?gòu)造圖如1-1 所示。 l圖中實(shí)線部分表示開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)的回路，虛線部分表示器件關(guān)斷時(shí)的續(xù)流回路。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 1t=to時(shí)s閉合，電源ui向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=ui。 l 2t=t1時(shí)s斷開(kāi)，二極管D續(xù)流，負(fù)載電流下降。通常串接較大電感L使負(fù)載電流延續(xù)且脈動(dòng)小。l 3t=t2時(shí)辰，s再次閉合，反復(fù)上述過(guò)程。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 降壓斬波電路的動(dòng)態(tài)任務(wù)過(guò)程如圖1-2 所示 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 在任務(wù)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)信

2、號(hào)以及電感上的電壓和電流波形如圖1-3 所示。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 由電感器件的伏秒平衡原理，可以得出在電流延續(xù)和斷續(xù)兩種情況下，BUCK 斬波電路的輸出電壓。l a) 電感電流延續(xù)時(shí)，有 l 化簡(jiǎn)可得 l b) 電感電流斷續(xù)時(shí)，有 l 化簡(jiǎn)可得 l 由此可以看出，電感電流斷續(xù)情況下的輸出電壓更高。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l升壓斬波電路 l 升壓斬波BOOST電路的拓?fù)錁?gòu)造如圖2-1 所示。在圖2-1 中，實(shí)線部分表示開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)的回路，虛線部分表示開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷時(shí)的回路 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l升壓斬波電路l1假設(shè)L和C值很大。l2s閉合時(shí)，電源ui向電感L充電，電容C向負(fù)

3、載R供電l3s斷開(kāi)時(shí)，電源ui和電感L同時(shí)向電容C充電，并向負(fù)載提供能量 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 升壓斬波電路的動(dòng)態(tài)任務(wù)過(guò)程如圖2-2 所示 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 在任務(wù)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及電感上的電壓和電流波形如圖1-2 所示。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 由電感器件的伏秒平衡原理，可以得出在電流延續(xù)和斷續(xù)兩種情況下，BUCK 斬波電路的輸出電壓。 l a) 電感電流延續(xù)時(shí)，有 l 化簡(jiǎn)可得 l b) 電感電流斷續(xù)時(shí)，有 l 化簡(jiǎn)可得 l 由此可以看出，電感電流斷續(xù)情況下的輸出電壓更高 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l升降壓斬波電路 l升降壓斬波電路的拓?fù)錁?gòu)造如圖3-1 所示。實(shí)

4、線部分表示開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)的回路，虛線部分表示開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷時(shí)的回路 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l升降壓斬波電路 l1s閉合時(shí)，電源ui向L供電使其貯能，C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。l2s斷開(kāi)時(shí)，L的能量向負(fù)載釋放，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱(chēng)作反極性斬波電路。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 升壓斬波電路的動(dòng)態(tài)任務(wù)過(guò)程如圖3-2 所示 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 同樣地分析BUCK-BOOST 斬波電路的任務(wù)過(guò)程，可以得到電感上的電壓和電流波形如圖3-3 所示。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l 由伏秒平衡原理可得電感電流延續(xù)和斷續(xù)的輸出電壓，且其極性與輸入相反。 l

5、 a) 電感電流延續(xù)時(shí)，有 l 化簡(jiǎn)可得 l b) 電感電流斷續(xù)時(shí)，有 l 化簡(jiǎn)可得l 由此可以看出，電感電流斷續(xù)時(shí)，BUCK-BOOST 斬波電路的輸出電壓也增大。 直流斬波電路任務(wù)原理分析 l負(fù)載電壓 ，改動(dòng)導(dǎo)通時(shí)間可以輕松實(shí)現(xiàn)直流變換的升降壓作用l那么當(dāng)1D0.5時(shí)， 1,此時(shí)為升壓l當(dāng)0.5D0時(shí)， 1 ，此時(shí)為降壓 基于matlab的仿真l 1.根據(jù)升降壓電路原理圖建立升壓-降壓式變換器仿真模型 如下：l 2、由IGBT構(gòu)成直流降壓斬波電路(Buck Chop-per)的建模和參數(shù)設(shè)置：l 1電壓源參數(shù)取Uo=100V；l 2IGBT按默許參數(shù)設(shè)置，并取消緩沖電路；l 3二極管按默許

6、參數(shù)設(shè)置；l 4負(fù)載參數(shù)取R50 ，C3e06 F；l 5電感支路L95e-5Hl 6翻開(kāi)仿真參數(shù)窗口，選擇ode23tb算法，相對(duì)誤差設(shè)置為1e-03，開(kāi)場(chǎng)仿真時(shí)間設(shè)置為0，停頓仿真時(shí)間設(shè)置為0.002 s；l 7控制脈沖周期設(shè)置為1e-04s基于matlab的仿真l 3.控制脈沖占空比分別設(shè)為50%時(shí)的波形圖如下：IGBT電流二極管電流電感電流負(fù)載電壓基于matlab的仿真l負(fù)載上平均電壓為100 V，波形為有少許波紋的直流電壓；l實(shí)際計(jì)算： ，Uo與E極性相反；l仿真結(jié)果與升降壓斬波實(shí)際分析吻合。基于matlab的仿真l 4.控制脈沖占空比分別為33.3%時(shí)的波形圖如下：IGBT電流二極管電流電感電流負(fù)載電壓基于matlab的仿真l負(fù)載上平均電壓為50V，波形為有少許波紋的直流電壓；l實(shí)際計(jì)算： ，Uo與E極性相反；l仿真結(jié)果與升降壓斬波實(shí)際分析吻合。基于matlab的仿真l 5.控制脈沖占空比分別設(shè)為75%時(shí)的波形圖