降压式直流斩波电路.doc

1 实验一降压式直流斩波电路( Buck ) 一、原理图在控制开关 VT 导通 ton 期间,二极管 VD 反偏,电源 E通过电感 L向负载 R供电,此间 iL增加,电感 L的储能也增加,导致在电感两端有一个正向电压 Ul =E-u0 ,左正右负,这个电压引起电感电流 iL的线性增加。 2)在控制开关 VT 关断 toff 期间,电感产生感应电势,左负右正,使续流二极管 VD 导通,电流 iL 经二极管 VD 续流, uL=-u0 ,电感 L向负载 R 供电,电感的储能逐步消耗在 R上,电流 iL线性下降,如此周而复始周期变化。如图 1-1 。图 1-1 电路图二、建立仿真模型根据原理图用 matalb 软件画出正确的仿真电路图,如图 1-2 。图 1-2 仿真电路图( 截图) 仿真参数,算法( solver ) ode15s , 相对误差( relativetolerance ) 1e-3 ,开始时间 0结束时间 10,如图 1-3 。 2 图 1-3 (截图) 电源参数,电压 100v ,如图 1-4 。图 1-4 (截图) 晶闸管参数,如图 1-5 。图 1-5 (截图) 3 电感参数,如图 1-6 。图 1-6 (截图) 电阻参数,如图 1-7 。图 1-7 (截图) 二极管参数设置,如图 1-8 。 4 图 1-8 (截图) 电容参数设置,如图 1-9 。图 1-9 (截图) 三、仿真参数设置设置触发脉冲占空比α分别为 20% 、5 0% 、7 0% 、9 0% 。与其产生的相应波形分别如图 1-10 图 1-11 图 1-12 图 1-13 。在波形图中第一列波为输出电压波形,第二列波为输入电压波形。 5 图 1-10 α=20% (截图) 图 1-11 α=50% (截图) 6 图 1-12 α=70% (截图) 图 1-13 α=90% (截图) 四、小结(1)在降压式直流斩波电路( Buck )中,电感和电容值设置要稍微大一点。(2)注意 VT 的导通和关断时间,电容的充放电规律和电感的作用。(3)输出电压计算公式: U0=DE 。实验二升压式直流斩波电路( Boost ) 7 一、工作原理 1 )当控制开关 VT 导通时,电源 E 向串联在回路中的 L 充电储能,电感电压 uL 左正右负;而负载电压 u0上正下负,此时在 R与 L之间的续流二极管 VD 被反偏, VD 截至。由于电感 L的恒流作用,此充电电流基本为恒定值 I1,另外, VD 截至时 C向负载 R放电,由于正常工作时, C已经被放电,且 C容量很大, 所以负载电压基本保持为一定值,记为 U0 ,假定 VT 的导通时间前我 ton, 则此阶段电感 L上的储能可以表示为 EI1toff 。 2 )在控制开关 VT 关断时,储能电感两端电势极性变成左负右正,续流二极管转为正偏,储能电感与电源叠加共同向电容充电,向负载提供能量。如果 VT 的关断时间为 toff , 则此段时间内电感释放的能量可以表示为( U0-E ) I1toff 。如图 2-1 。图 2-1 电路图二、电路建模利用 Simulink 软件对升压式直流斩波电路( Boost )进行仿真,如图 2-2 8 图 2-2 仿真电路图(截图) 三、仿真参数设置仿真参数,算法( solver ) ode15s , 相对误差( relativetolerance ) 1e-3 , 开始时间 0结束时间 10,如图 1-3 。电源参数,电压 100v ,如图 1-4 。晶闸管参数,如图 1-5 。电感参数,如图 1-6 。电阻参数,如图 1-7 。二极管参数设置,如图 1-8 。电容参数设置,如图 1-9 。三、仿真参数设置设置触发脉冲占空比α分别为 20% 、 50% 、 70% 、 80% 。与其产生的相应波形分别如图 2-3 图 2-4 图 2-5 图 2-6 。在波形图中第一列波为输出电压波形,第二列波为输入电压波形。 9 图 2-3 α=20% (截图) 图 2-4 α=50% (截图) 10 图 2-5 α=70% (截图) 图 2-6 α=80% (截图)