《直流降压斩波电路地仿真.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流降压斩波电路地仿真.pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、实用文档 文案大全 用 MATLAB进行直流降压斩波电路仿真 专业：自动化 班级： 09自动化 姓名： 学号：0937036 指导老师：傅思瑶 实验日期： 2012-07-28 实用文档 文案大全 用 MATLAB 进行直流降压斩波电路仿真 1 实验目的 设计一个直流降压斩波电路，并用MATLAB 仿真软件进行检验。 2 实验要求 （1）将 24V 直流电压降压输出并且平均电压可调，范围为0-24V。 （2） 利用Simulink 对降压斩波电路和升降压斩波的仿真结果进行详细分析， 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 实验原理 （1）降压斩
2、波电路原理 降压斩波电路的原理图以及工作波形如图1.1 所示。该电路使用一个全控型 器件 V，图中为 IGBT。为在 V 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流 二极管 VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带 蓄电池负载等。 图 1.1 降压斩波电路原理图 如图 1.2 中 V 的栅极电压 uGE波形所示，在 t=0 时刻驱动 V 导通，电源 E 向 负载供电，负载电压uo=E，负载电流 io按指数上升。 当 t=t1时刻，控制 V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压uo近似 为零负载电流呈指数曲线下降。 为了使负载电流连续且脉动小， 通常是串联的电 感
3、L 值较大。 至一个周期 T 结束，在驱动 V 导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳 态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图1.2 所示。负载电压平均值 实用文档 文案大全 为 EE T EU on offon on t tt t o式 1.1 式中， ton为 V 处于通态的时间； toff为 V 处于断态的时间； T 为开关周期； 为导通占空比。 由式 1.1 可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为 E，减小占空比，Uo 随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck 变换器。 负载电流平均值为 R EU I mo o 图 1.2 降压斩波电路的工作波形 （2）设计降压斩波
4、电路 1 ） IGBT 驱动电路的设计 IGBT 的驱动是矩形波，所以我选择了由比较器LM358 产生矩形波。 实用文档 文案大全 图 2.1 LM358 的引脚图 LM358 简介：LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算 放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式， 在 推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、 直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 图 2.2 比较器产生方波电路图 其中 2、3 口是输入口 4、6 接直流电源电压 1 为输出口。 （3）电路各元件的参数设定及元件型号选择 1
5、） 各元件的参数设定 1. IGBT 的参数设定 实用文档 文案大全 图 3.1 IGBT 的简化等效电路以及电气图形符号 图 3.2 降压斩波电路电路图 图 3.3 降压斩波总电路图 由图 3.2 所示此次设计的电源电压为220V，当二极管 VD 导通时 V 的 C 和 E 两端承受的电压为电源电压，因此UCE=220V。 实用文档 文案大全 图 3.4 IGBT 的转移特性和输出特性 UGE(th)随温度的升高略有下降，温度每升高1C，其值下降 5mV 左右。 在+25C 时，UGE(th)的值一般为 2-6V。 参考电力电子技术课本可得： R E m e e R E R E e e I
6、m T t ) 1 1 () 1 1 ( / / min 1 式 3.1 R E m e e R E R E e e I m T t ) 1 1 () 1 1 ( / / max 1 式 3.2 式中，/T；EEm m/ ； T T t t 1 1/ 。 若取R为 10，则： ARI22/220 max 2. 续流二极管 VD 的参数设定 VD 所承受的最大反向电压是当IGBT 导通是的电源电压100V。所承受的 最大电流是当 IGBT 关断瞬间电感 L 作用在 VD 上的电流，此电流为AI22 max 。 3. 电感的参数设定 由于电感 L 要尽量大一些否则会出现负载电流断续的情况，所以选择
7、L 的值为 1mH 。 2） 元件型号选择 考虑其安全裕度则IGBT 的额定电压可以为2-3 倍峰值电压，所以额定电压 可为 440V -660V .额定电流 33A-44A，二极管 VD 与其类似，VD 的最大反向电 压为 220V 。 选择 IGBT 的型号为IRG4PC40U 其额定电压为600V，额定电流为40A。 选择续流二极管的型号为HFA25TB60 ，其而定电压为600V，额定电流为25A。 实用文档 文案大全 4 系统仿真及结论 1）仿真电路及其仿真结果 1.仿真电路图 图 4.1 降压斩波的MATLAB电路的模型 2 ）MATLAB 的.仿真结果如下： 图 4.2 =0.2
8、 时的仿真结果 实用文档 文案大全 图 4.3 =0.4 时的仿真结果 图 4.4 =0.6 时的仿真结果 图 4.5 =0.8 时的仿真结果 图 4.6 =0.99 时的仿真结果 3） 仿真结果分析 由公式EE T t E tt t Uo on offon on 可得： 当2. 0时， OU=44V =0.4 时， O U=88V 。 实用文档 文案大全 =0.6 时， O U=132V 。 =0.8 时， O U=176V 。 =0.99 时， O U=217.8。 上面的数据与理论值相同，由于使用的是仿真软件所以没有误差。 5 心得体会 经过不懈的努力我终于顺利的完成了此次直流降压斩波电路的仿真，其中遇 到了许多的问题和困难但是也学到了很多的知识。 遇到的问题和困难： (1) 由于事先理论知识预习的不够充分，所以很多计算问题困难重重，再次 花费大量时间去研究，造成实验进度大大减速，效率降低。 (2) 选取实验元器件时，由于缺乏实际操作经验，常常出现用错元器件，造 成实验数据误差很大，重复实验多次。 (3) 在用 MATLAB 软件仿真是遇到了许多操作上的问题，致使仿真花费的很多 时间才达到有效效果。 学到的知识： (1) 通过这次课程设计我夯实了电力电子的基础知识。 (2) 对直流斩波有了更深层次的理解。 (3) 对 MATLAB 软件和电路原理图的设计有了初步了解。