直流斩波电路.docx
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直流斩波电路
一、降压式直流斩波电路(Buck)
1原理分析
在控制开关IGBT导通期间,二极管VD反偏,电源E通过电感L向负载R供电,此间iL增加,电感L的储能也增加,导致在电感两端有一个正向电压Ul=E-U0,左正右负,这个电压引起电感电流iL的线性增加。
在控制开关IGBT关断toff期间,电感产生感应电势,左负右正,使续流二极管VD导通,电流iL经二极管VD续流,UL=-U0,电感L向负载R供电,电感的储能逐步消耗在R上,电流iL线性下降,如此周而复始周期变化。
如图1-1。
图1-1降压式直流斩波电路的电路原理图
2建立仿真模型
根据原理图用MATLAB软件画出正确的仿真电路图,如图1-2。
图1-2降压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型
仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。
图1-3仿真时间参数
电源参数设置,电压100v,如图1-4。
图1-4交流电源参数
晶闸管参数设置,如图1-5。
图1-5晶闸管参数
电感参数设置,如图1-6。
图1-6电感参数
电阻参数设置,如图1-7。
图1-7电阻参数
二极管参数设置,如图1-8。
图1-8二极管参数
电容参数设置,如图1-9。
图1-9电容参数
3仿真波形
设置触发脉冲占空比α分别为20%、40%、60%、80%。
与其产生的相应波形分别如图1-10、图1-11、图1-12、图1-13。
在波形图中第一列波为输出电压波形,第二列波为输入电压波形。
图1-10α=20%降压式直流斩波电路仿真结果
图1-11α=40%降压式直流斩波电路仿真结果
图-12α=60%降压式直流斩波电路仿真结果
图1-13α=80%降压式直流斩波电路仿真结果
4小结
1、在降压式直流斩波电路(Buck)中,电感和电容值设置要稍微大一点。
2、注意VT的导通和关断时间,电容的充放电规律和电感的作用。
3、输出电压计算公式:
U0=αE。
二、升压式直流斩波电路(Boost)
1原理分析
当控制开关VT导通时,电源E向串联在回路中的L充电储能,电感电压UL左正右负;而负载电压u0上正下负,此时在R与L之间的续流二极管VD被反偏,VD截至。
由于电感L的恒流作用,此充电电流基本为恒定值I1,另外,VD截至时C向负载R放电,由于正常工作时,C已经被放电,且C容量很大,所以负载电压基本保持为一定值,记为U0,假定VT的通态时间为ton,则此阶段电感L上的储能可以表示为EI1ton。
在控制开关VT关断时,储能电感两端电势极性变成左负右正,续流二极管转为正偏,储能电感与电源叠加共同向电容充电,向负载提供能量。
如果VT的断态时间为toff,则此段时间内电感释放的能量可以表示为(U0-E)I1toff。
如图2-1。
图2-1升压式直流斩波电路的电路原理图
2建立仿真模型
利用Simulink软件对升压式直流斩波电路(Boost)进行仿真,如图2-2
图2-2升压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型
仿真参数,算法(solver)ode15s,相对误差(relativetolerance)1e-3,开始时间0结束时间10,如图1-3。
电源参数设置,电压100v,如图1-4。
晶闸管参数设置,如图1-5。
电感参数设置,如图1-6。
电阻参数设置,如图1-7。
二极管参数设置,如图1-8。
电容参数设置,如图1-9。
3仿真波形
设置触发脉冲占空比α分别为20%、50%、70%、80%。
与其产生的相应波形分别如图2-3、图2-4、图2-5、图2-6。
在波形图中第一列波为输出电压波形,第二列波为输入电压波形。
图2-3α=20%升压式直流斩波电路仿真结果
图2-4α=50%升压式直流斩波电路仿真结果
图2-5α=70%升压式直流斩波电路仿真结果
图2-6α=80%升压式直流斩波电路仿真结果
4小结
1、在升压式直流斩波电路(Boost)中,电感和电容值设置要稍微大一点。
2、注意VT的导通和关断时间,电容的充放电规律和电感的作用。
3、输出电压计算公式:
U0=(1/β)E。
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