升降压斩波课程设计..docxVIP

****大学自动化学院电力电子技术课程设计报告设计题目：升降压斩波电路设计单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：专业：电气工程及其自动化班级：学号：指导教师：设计时间：2014年5月摘要20世纪80年代以来 ，信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件，典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。利用全控型器件可以组成变流器。直流-直流变换器就是其中一种，它广泛应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。直流—直流变流电路（DC-DC Converter）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路（DC Chopper），它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。本文着重介绍升降压斩波电路的原理和基于matlab的simulink的升降压斩波电路的仿真以及用一种芯片的方法实现升降压斩波。　关键词：直流—直流变流电路；升降压斩波；simulink；仿真1 升降压斩波电路及基本原理图1所示为升降压斩波电路（Buck-Boost Chopper）原理图。电路中电感L值很大，电容C值也很大。因为要使得电感电流和电容电压基本为恒指。I2VDIGBTI1LERC图1该电路的基本工作原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其储存能量，此时电流为I1，方向如图1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中储存的能量向负载释放，电流为I2，方向如图1所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，即： (2-1)所以输出电压为： (2-2)为V处于通态的时间，为V处于断态的时间。T为开关周期；为导通占空比，简称占空比或导通比。若改变导通比，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当时为降压，当时为升压，因此该电路称为升降压斩波电路。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1、保持开关周期T不变，调节开关导通时间不变，称为PWM。2、保持开关导通时间不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。3、和T都可调，使占空比改变，称为混合型。2仿真分析与调试2.1 建立仿真模型在电力电子设计过程中利用MATLAB来进行仿真建模分析有很大的好处，它不但非常方便而且能够在很大程度范围内减少因设计问题而造成的浪费。这里的仿真主要是运用MATLAB软件中的simulink工具。先从simulink的元件库中找到需要用的元件，然后搭建相应的主电路，设置好参数后即可进行仿真。仿真电路图如下所示： 图2 仿真电路图仿真电路中，用虚拟的示波器监控了斩波电路输出电压和输出电流的波形。根据题目要求输出电压范围值为2.2～24V，输出功率大于等于20W，输入直流电压为3～30V。又由于升降压斩波电路对电感和电容的要求较高，因此它们的取值应尽可能大。2.2 仿真参数的设置1、直流电压源选择DC Voltage source,其工作电压安需要设定（3～30V）。2、示波器：接入2路信号分别为：iloade、Vloade。3、IGBT的参数选择中的current tail time设置为：2e-6，其余为默认值。4、晶闸管选择Diode,参数选择为默认值。?5、脉冲发生器参数设置为：??Amplitue=1V?L=3H?C=infFPeriod=2e-4s(频率5000HZ)Pulse Width（即占空比）：按需要设定6、主电路负载参数设置为：R=10Ω?L=0H?C=25e-04F7、电感参数设置：400e-3H2.3仿真结果分析纯电阻负载时，首先选择输入电压30V，占空比为0.33。仿真波形如下图所示： 图3纯电阻33%占空比波形图由前面计算公式，我们知道当输入电压为30V时，占空比0.33时，输出电压理论值为14.14V。由上图知，仿真输出电压大约为13.35V。仿真输出电流大约1.34A，输出功率为17.89W，没有大于20W，我们可以通过改变占空比，使输出电压和电流升高，以满足设计要求。以下保持输入电压不变，把占空比变为50%，再仿真一次。仿真结果如下图所示： 图4纯电阻50%占空比波形图由前面计算公式，我们知道当输入电压为30V时，占空比0.5时，输出电压理论值为30V，由上图知，仿真输出电压大约为27.8V。仿真输出电流大约2.8A，输出功率77.84W，大于20W，符合设计要求。不妨改变输入电压再试试。以下把输入电压改为10V，由于需要升高电压，所以取占空比80%。仿真波形如下：图5纯电阻8