电力电子仿真：直流-直流变换器仿真_（12）.非理想条件下的直流-直流变换器仿真.docxVIP

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非理想条件下的直流-直流变换器仿真

在实际应用中，直流-直流变换器的设计和仿真往往需要考虑多种非理想因素，这些因素可能会显著影响变换器的性能和可靠性。本节将详细探讨这些非理想因素，并提供具体的操作步骤和代码示例，帮助读者在仿真软件中准确地模拟这些条件。

1.电阻损耗

1.1电阻损耗的原理

电阻损耗主要来源于变换器中的导线电阻、开关电阻、二极管正向压降和电感绕组电阻。这些损耗会导致变换器效率降低，温度升高，进而影响器件的寿命和可靠性。在仿真中，我们需要准确地建模这些电阻，以预测变换器在实际应用中的性能。

1.2电阻损耗的建模

在仿真软件中，电阻损耗可以通过添加适当的电阻元件来建模。例如，使用MATLAB/Simulink进行仿真时，可以在电路中添加电阻元件来模拟导线电阻和电感绕组电阻。对于开关和二极管，可以通过调整器件模型中的参数来反映其电阻特性。

1.2.1导线电阻

导线电阻是由于导线的材料和长度引起的。在仿真中，可以使用一个固定值的电阻元件来模拟导线电阻。假设导线电阻为0.1Ω，可以按照以下步骤在Simulink中添加：

打开Simulink并创建一个新的模型。

在“Simscape”库中找到“Electrical”模块。

拖拽一个“Resistor”模块到模型中。

双击“Resistor”模块，设置其电阻值为0.1Ω。

%创建一个新的Simulink模型

new_system(myBuckConverterModel);

open_system(myBuckConverterModel);

%添加一个电阻模块

add_block(simscapelib/Electrical/Resistive/Resistor,myBuckConverterModel/Resistor);

set_param(myBuckConverterModel/Resistor,R,0.1);

1.2.2开关电阻

开关电阻主要来源于MOSFET或IGBT等功率开关器件的导通电阻。在Simulink中，可以使用“N-ChannelMOSFET”模块来模拟MOSFET，并在参数设置中调整导通电阻。假设MOSFET的导通电阻为0.01Ω，可以按照以下步骤设置：

在“Simscape”库中找到“Electrical”模块。

拖拽一个“N-ChannelMOSFET”模块到模型中。

双击“N-ChannelMOSFET”模块，设置其导通电阻为0.01Ω。

%添加一个N-ChannelMOSFET模块

add_block(simscapelib/Electrical/Semiconductors/N-ChannelMOSFET,myBuckConverterModel/MOSFET);

set_param(myBuckConverterModel/MOSFET,R_on,0.01);

1.2.3二极管正向压降

二极管正向压降是二极管导通时的电压降，其值通常在0.7V左右。在Simulink中，可以使用“Diode”模块来模拟二极管，并在参数设置中调整正向压降。假设二极管的正向压降为0.7V，可以按照以下步骤设置：

在“Simscape”库中找到“Electrical”模块。

拖拽一个“Diode”模块到模型中。

双击“Diode”模块，设置其正向压降为0.7V。

%添加一个Diode模块

add_block(simscapelib/Electrical/Semiconductors/Diode,myBuckConverterModel/Diode);

set_param(myBuckConverterModel/Diode,Vf,0.7);

1.2.4电感绕组电阻

电感绕组电阻是由于电感线圈的导线电阻引起的。在Simulink中，可以使用“Inductor”模块来模拟电感，并在参数设置中调整绕组电阻。假设电感的绕组电阻为0.05Ω，可以按照以下步骤设置：

在“Simscape”库中找到“Electrical”模块。

拖拽一个“Inductor”模块到模型中。

双击“Inductor”模块，设置其绕组电阻为0.05Ω。

%添加一个Inductor模块

add_block(simscapelib/Electrical/Magnetic/Inductor,myBuckConverterModel/Inductor);

set_param(myBuckConverterModel/Inductor,R,0.05);

1.3电阻损耗的仿真分析

在添加了上述电阻元件后，可以进行仿真实验来分析电阻损耗对变换器性能的