巧用Matlab仿真DC―DC变换器.

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1、巧用MatIab仿真DC-DC变换器摘要：为了增强学习效果，选用典型案例，采用案例法进行学习。先提出问题，引入案例；后分析问题，经过讨论，层层剖析问题，找出解决问题的途径和方法；最终借助Matlab软件仿真验证，解决问题。该学习方式直观、形象，避免了枯燥的理论推导，极大地调动了学牛学习积极性，激发了同学们的学习兴趣和热情，受到了学生们的一致认可和欢迎。关键词：案例学习法；Matlab仿真；DC-DC变换器；学习效果中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324(2017)12-0210-02一、引言案例学习法是选择合适

2、、恰当、典型的案例进行讲授的，可极大地调动起学生强烈的求知欲［1-2］o而Matlab软件冇强大的仿真功能，可直观地再现电路的基本定律、定理，以及电路的响应曲线、特性分析，效果非常动态、形象。比较难理解的推导过程，通过Matlab仿真，即可轻松掌握［3］。因此可将Matlab与所学课程融合起来，尽量减少理论推导，着重培养学生利用Matlab去分析解决问题，加强实践锻炼，开拓思路，开阔思维，全面锻炼其能力。二、案例学习法的应用实践在课堂学习中采用案例学习法，一上课，老师就抛出一个精心挑选的具体案例，提出需要解决的问题，一下就抓住学生的眼球，

3、激发起学生的认知兴趣和情感，充分调动起学生的积极性和兴趣；然后由师生共同分析讨论，层层剖析需要解决的问题，启发学生的思维，让学生用最短的时间和精力投入到学习最佳状态中；接下来找出合适的方法，解决问题。下面列举一个实际案例讲解。1•提出问题，引入案例。试设计一个变换器电路，耍求输入电压为3〜6V的不稳定直流电压，输出为稳定的15V直流电压。要求纹波电压低于0.2%,负载电阻为10Q。2•分析讨论，剖析案例。师生共同就提出的问题进行讨论、分析，得知该电路是一个DC-DC升压变换器。师生共同设计电路如图1所示。Us为输入电压，大小为3〜6V,U

4、o为输出电压。通过开关管T的控制作用，来实现升压变换。输入侧电压串接大电感，是电流源性质，输出侧负载电阻上并联大电容，是电压源性质。开关管选用M0SFET,开关频率选为40KHzo电路屮其他元件参数如下：占空比调节范围：Uo/Us二15/6=1/(1-DCmin)DCmin=0.6(1)Uo/Us二15/3=1/(1-DCmax)DCmax=0.8(2)临界电感值：Lc二R/2*DCmin(1-DCmin)2*Ts二10/2*0.6(1-0.6)2*1/4000二12pH(3)实际电感值取临界值的1・2倍，因此L取15uHo根据纹波要求计

5、算电容值：C二Vo*Dcmax*Ts/R*ZVo二15*0.8/10*0.002*15*4000二lmF(4)实际中所取电容值应该有一个裕量，在本例中不再留裕量，电容就直接取lmFo3•巧用Matlab仿真案例，解决问题。(1)建立仿真模型。根据题意要求建立仿真模型，所建立的仿真模型如图2所示。在Matlab软件的“Simulink”库以及“SimPowerSystems”中提取所需的模块。主电路仿真设计步骤：在^SimPowerSystems/ElectricalSources”库中选择直流电压源模块，在对话框中将US设为3〜6V中的

6、任意一个值;然后在aPowerElectronicsn库中选择"Mosfet"和"Diode"模块，导通电阻设为0.00000001，其中“Diode”的压降设为0.8；在“Elements”库中选串联RLC支路模块，分别设为R=10Q、L=15uH>C=lmFo控制？路仿真设计步骤：在“Simlink/Sources”库中选择"PulseGenerator模块，幅值设为1,周期设为25e-6s,占空比设为60%,其他为默认值。波形观测的设计:在Simlink/SignalRouting库中选择"BusSelectorn模块,连接“Mos

7、fet”和“Diode”的观测端口，将“BusSelector”设为测试电流［4］。设"Scope”为6输入通道。在^SimPowerSystems/ExtraLibrary/Measyrements里选取"MeanValue”，将其设置为20e-6s,在“Simlink/Sinks”里选取“Display”,则可求输出电压平均值并显示。(2)分析仿真结果。仿真时间设为0.Is,仿真算法选择ode23t。运行仿真，可得电路Uo的仿真波形。Uo的平均值测量：设输入电压为6V,占空比60%时输出Uo平均值女口图2中所示，为14.99VoUo的

8、波形分析：电压Uo上升阶段，电容电流为一个不断减小的正值，因此Uo虽上升，但上升率却不断减小；下降阶段，电容电流是一个恒定的负值，因此Uo以恒定的斜率下降。若需要Uo波形，了解变换器何时有稳定