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1、电力电子技术实验报告实验名称： 升降压式直流斩波电路的仿真与分析 班 级： 自动化091 组 别： 第七组 成 员： 江燕 钱丽莎 王松海 金华职业技术学院信息工程学院2011年 11月 6 日目录一.升降压式直流斩波电路- 1 -1.电路的结构与工作原理- 1 -2.建模- 2 -3.仿真结果与分析- 5 -4.小结- 7 -二.Cuk直流斩波电路- 8 -1.电路的结构与工作原理- 8 -2.建模- 9 -3.仿真结果与分析- 12 -4.小结- 14 -三.总结：- 14-图索引图 1 升降压式直流斩波电路的电路原理图- 1 -图 2 升降压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型- 2 -
2、图 3 D=0.2 升降压式直流斩波电路仿真结果- 5 -图 4 D=0.5 升降压式直流斩波电路仿真结果- 6 -图 5 D=0.8 升降压式直流斩波电路仿真结果- 6 -图 6 Cuk直流斩波电路的电路原理图- 8 -图 7 Cuk直流斩波电路的MATLAB仿真模型- 9 -图 8 D=0.2 Cuk直流斩波电路仿真结果- 13 -图 9 D=0.5 Cuk直流斩波电路仿真结果- 13 -图 10 D=0.8 Cuk直流斩波电路仿真结果- 14 -升降压式直流斩波电路仿真建模分析一、升降压式直流斩波电路1.电路的结构与工作原理1.1电路结构图 1 升降压式直流斩波电路原理图1.2 工作原理
3、当控制开关VT导通时，直流电源E经VT给电感L充电储存能量，电感电压上正下负，此时二极管VD被负载电压（下正上负）和电感电压反偏，流过VT的电流为i1(=iL),由于此时VD反偏截止，电容C向负载R提供能量并维持输出电压基本恒定，负载R及电容C上的电压极性为上负下正，与电源极性相反。当控制开关VT关断时，电感L极性变反（上负下正），VD正偏导通，电感L中储存的能量通过VD向负载R和电容C释放，放电电流为i2，电容C被充电储能，负载R也得到电感L提供的能量。该电路也称作反极性斩波电路。1.3基本数量关系稳态时，一个周期T内电感L两端电压ul对时间的积分为零，即当V处于通态期间时，ul=E；而当V
4、处于断态期间时，uL=-uo 输出电压为2.建模在MATLAB新建一个Model，命名为R_Load，同时模型建立如下图所示：图 2 升降压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置a.直流电源参数b.同步脉冲信号发生器参数c.晶闸管的参数d.电感、电阻、电容的参数e.示波器参数示波器五个通道信号依次是：直流电源的电流；流过电感的电流；电阻负载的电流；电阻负载的电压；直流电源的电压。 3 仿真结果与分析a. 导通比D=0.2，MATLAB仿真波形如下：图 3 D=0.2 升降压式直流斩波电路仿真结果b. 导通比D=0.5，MATLAB仿真波形如下：图 4 D=0.5 升降压式直流斩
5、波电路仿真结果b. 导通比D=0.8，MATLAB仿真波形如下：图 5 D=0.8 升降压式直流斩波电路仿真结果 4小结改变导通比a，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0a 1/2时为降压，当1/2a 1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路（buck-boost 变换器）。二、Cuk直流斩波电路1.电路的结构与工作原理1.1电路结构图 5 Cuk直流斩波电路原理图1.2 工作原理当控制开关VT处于通态时，EL1V回路和RL2CV回路分别流过电流。 当控制开关VT处于断态 时，EL1CVD回路和RL2VD回路分别流过电流。 输出电压的极性与电源电压极性相反。1.3基本数量关系
6、稳态时电容C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即 在书P205页的等效电路中，开关S合向B点时间即V处于通态的时间ton，则电容电流和时间的乘积为I2ton。开关S合向A点的时间为V处于断态的时间toff，则电容电流和时间的乘积为I1 toff。由此可得 从而可得 当电容C很大使电容电压uc的脉动足够小时，输出电压Uo与输入电压E的关系可用以下方法求得：V导通时，即开关S合到B点时，B点电压uB=0，A点电压uA=-ucV截止时，即开关S合到A点时，uB=uc,uA=0，B点电压uB平均值为又因电感L1的电压平均值为零，所以电感L2的电压平均值为零，A点的电压平均值为可
7、得出输出电压Uo与电源电压E的关系2.建模在MATLAB新建一个Model，命名为R_Load，同时模型建立如下图所示：图 6 Cuk直流斩波电路的MATLAB仿真模型2.1模型参数设置a.直流电源参数b.同步脉冲信号发生器参数c.晶闸管的参数d.电感、电阻、电容的参数e.示波器参数示波器六个通道信号依次是：直流电源电流；直流电源电压；流过电容的电流；流过阻感负载的电流；电阻两端的电压；流过IGBT的电流。 3 仿真结果与分析a. 导通比D=0.2，MATLAB仿真波形如下：图 7 D=0.2 Cuk直流斩波电路仿真结果b. 导通比D=0.5，MATLAB仿真波形如下：图 8 D=0.5 Cuk直流斩波电路仿真结果b. 导通比D=0.8，MATLAB仿真波形如下：图 5 D=0.8 Cuk直流斩波电路仿真结果4小结Cuk直流斩波电路，输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。三、总结这两种不同接法的升降压电路中:当0D1/2时，斩波器输出电压低于输入直流电压，此时为降压变换。当1/2D1/2时，要使电路起到很好的升压作用的话，电路中的电感和电容的值都要很大，而电感储能之后具有是电压泵升的作用，电容则可在电感储能期间维持住输出电压不变。