文档介绍：专业方向设计报告
课程名称: 自动化专业方向课程设计
设计名称:基于MATLAB的升压-降压式变换器的仿真
姓名:
学号:
班级:
指导教师:
起止日期: 2011-11-10——2011-12-6
西南科技大学信息工程学院制
方向设计任务书
学生班级:自动0804 学生姓名: 陆红伟学号:20085104
设计名称:基于MATLAB升压—降压式变换器的仿真
起止日期:2011-11-10——2011-12-6 指导教师:李丽
设计要求:
1、理解升压-降压式变换器的电路图,对电路中的元器件的作用有深刻的认识。
2、在对升压-降压(Boost-Buck)式变换器电路理论分析的基础上,建立基于Simulink的升压-降压式变换器的仿真模型
3、运用绝缘栅双极晶体管(IGBT)对升压-降压进行控制,并对工作情况进行仿真分析与研究。
4、在实际操作中,验证所设计仿真模型的正确性。
方向设计学生日志
时间
设计内容
11月8日
分析题目要求,目的
11月10日
联系指导老师,了解其具体要求和做法
11月15日
收集资料,构建仿真电路草图
11月17日
在MATLAB中找相应电力电子器件构建模型
11月20日
仿真电路,修改自己能发现的问题
11月28日
找指导老师答疑,解决自己未能处理的问题
11月29日
完成整个电路的仿真
12月1日
写设计报告
12月3日
修改并完成报告,整个设计过程结束
基于MATLAB的升压-降压式变换器的仿真
一、摘要
直流斩波电路就是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压,也称DC/VC变换。使用直流斩波技术,不仅可以实现调压功能,而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因素的目的。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。
直流斩波包括降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路。而利用升压——降压变换器,既可以实现升压,也可以实现降压。
关键词 MATLAB 升压-降压式变换器斩波电路仿真
二、设计目的和意义
通过对升压-降压(Boost-Buck)式变换器电路理论的分析,建立基于Simulink的升压-降压式变换器的仿真模型,运用绝缘栅双极晶体管(IGBT)对升压-降压进行控制,并对工作情况进行仿真分析与研究。通过仿真分析验证所建模型的正确性。
三、设计原理
升压-降压式变换器电路
图如图1所示。
设电路中电感L值很大,电容
图1 升压-降压式变换器电路
图
图
C值也很大,使电感电流和电容
电压基本为恒值。
设计原理是:当可控开关V出于通态时,电源经V向电感L供电使其贮存能量,此时电流为,方向如图1中所示。同时,电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后,使V关断,电感L中贮存的能量向负载释放,电流为,方向如图1中所示。可见,负载电压极性为上负下正,与电源电压极性相反,因此该电路也称作反极性斩波电路。
稳定时,一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零
则:
当V处于通态期间时,;而当V处于端态期间时,。
于是,,所以输出电压为:
其中β=1-α,若改变导通比α,则输出电压既可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当0<α<,<α<1时为升压,如此可以实现升压-降压的变换,该电路称作升降压斩波电路即升降压变换器。
图2中给出了电源电流和负载电流
的波形,设两者的平均值分别为和,
当电流脉动足够小时,有
可得如下
图2 升降压电路电源电流及负载电流波形
如果V、VD为没有损耗的理想开关时,
则: ,
其输出功率和输入功率相等,可将其看作直流变压器。
四、详细设计步骤
1、在MATLAB中的Simulink下画出仿真模型。
打开Power System工具箱中的电力电子模块组,分别复制一个IGBT 模块、二极管Diode 模块到模型中。打开IGBT 对话框,按照默认值设置相关参数,并取消内部缓冲电路,即RS=inf、CS=0。
打开电源模块, 复制一个直流电压源模块Us,电压源Us=100V 。
打开元件和接地模块组, 复制一个串联RLC元件模块和一个并联RLC原件模块以及接地模块到模型窗口中打开参数设置对话框, 要将串联的RLC电路改单个L原件,设置参数为R=0Ω、L=5mH,C=inf。将并联的RLC原件模块改成并联的RC模块,设置参数为R=50Ω、L=inf、C=3e-6
从Simulink 信号与系统模块组中复制一个具有两个输出信号的分离器,输入端连接到IGBT 的m 端(用于IGBT 电流和电压的测量), 一个输出端接到示波器Scope 的输入端上。
从Simulink