电力电子直流斩波电路建模仿真

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1、级：班级：电力工程与管理姓名：（一）降压式直流斩波电路工作原理 该电路使用全控型器件V,若为晶闸管，须设置使晶闸管关断的辅助电路,为在V关断时给负载中的电感电流提供通道,设置了续流二极管VD, 斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载,两种情况下负载中均会出现反电动势,如图中EM所示,若负载中无反电动势时,只需另其为0,以下的分析及表达式均可适用。 （1）t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压U0=E，负载电流i0按指数曲线上升。（2）t=t1时控制V关断，二极管VD续流,负载电压U0近似

2、为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。图2-1降压斩波电路原理图图2-2 电流连续时工作波形   图2-3电流断续时的工作波形12级：班级：电力工程与管理姓名：电流连续时负载侧输出电压平均值和电流平均值分别为：（式2）（式1）上式中ton为开通时间，toff为关断时间，T为开关周期，α为导通占空比。U0最大为E，减小占空比，U0将减小，因此称为降压斩波电路。（二）升压式直流斩波电路工作原理图2-4升压式直流斩波电路原理图该电路也是使用一个全控型器件，以下来分析电路的工作原理：首先假

3、设电路中的电感L值很大，电容C值也很大，V处于通态时，电源E向电感L充电，电流I1恒定，电容C向负载R供电，输出电压U0恒定。V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。 其工作的原理波形图如下所示设V通态的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为tonEi1 设V断态的时间为toff，则此期间电感L释放能量为（u0-E)i1toff，稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，即：（式3）化简得：（式4）（式5）其中所以输出电压为：12级：班级：电力工程与管理姓名：（式6）升压斩波电路之所以能使

4、输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压U不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，输出电压必然会有所下降，故实际输出电压会略低，不过在电容C足够大时，误差很小，基本可以忽略。三、实验步骤（一）在matlab环境下选择主电路元器件（二）根据直流斩波电路在matlab环境下连接电路图如下图所示：图3-1降压斩波电路搭建电路图12级：班级：电力工程与管理姓名：图3-2升压斩波电路搭建电

5、路图（三）参数设置3.1降压斩波电路参数设置（1）电源参数及Em设置:电源幅值为200V,Em为80V（2）IGBT参数设置如下：ResistanceRon(Ohms):0.1InductanceLon(H):0ForwardvoltageVf(V):1Current10%falltimeTf(s):1e-6CurrenttailtimeTt(s):2e-6InitialcurrentIc(A):0SnubberresistanceRs(Ohms):1e5SnubbercapacitanceCs(F):inf（3）

6、二极管参数设置如下：ResistanceRon(Ohms):0.001InductanceLon(H):0ForwardvoltageVf(V):0.8InitialcurrentIc(A):0SnubberresistanceRs(Ohms)：500SnubbercapacitanceCs(F)：250e-9（4）R和L的值分别设置为10Ohms、0.002h（5）脉冲的设置：如下图所示（截图）12级：班级：电力工程与管理姓名：图3-3脉冲参数3.2升压斩波电路仿真参数设置IGBT和二极管参数保持和降压斩波电路相

7、同，脉冲发生器脉冲周期为0.2ms，脉冲宽度为50%，直流电源E设为100V，初选L的值为1mH，C的值为100μF。取仿真时间0.005s.（四）波形调试当每个元器件的参数均设置完成之后，继而启动仿真进行波形调试，并与理想波形进行比较，如果不符则继续修改参数，直到最后得出最接近于理想波形的仿真波形。四、仿真结果（一）降压斩波电路—仿真波形12级：班级：电力工程与管理姓名：图4-1占空比α=20%（截图）图4-2占空比α=30%（截图）12级：班级：电力工程与管理姓名：图4-3占空比α=45%（截图）图4-4占空比

8、α=60%（截图）12级：班级：电力工程与管理姓名：图4-5占空比α=90%（截图）图4-6占空比α=99%（截图）12级：班级：电力工程与管理姓名：(二)升压斩波电路——仿真波形图4-7占空比α=20%（截图）图4-8占空比α=30%（截图）12级：班级：电力工程与管理姓名：图4-9占空比α=50%（截图）图4-10占空比α=60%（截图）12级：班级：电