三相有源电力滤波器的matlab仿真电路要点
能力拓展训练任务书
学生姓名：专业班级：电气
指导教师：胡红明工作单位：自动化学院
题目: 三相有源电力滤波器的仿真电路
初始条件：
VS1-VS3为标准三相正旋电压源，相电压有效值为220V。
要求完成的主要任务:
（1）设计出主电路拓扑结构和控制系统原理图；
（2）采用MATLAB搭建系统仿真电路，对仿真结果进行分析：
a补偿后输入电压与输入电流波形 b非线性负载输入电压与输入电
流波形
c三相APF输入电压与输入电流波形
时间安排：
2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表
具体时间设计内容
7.9 指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标准等做具体介
绍；学生确定选题，明确设计要求
7.10 开始查阅资料，完成方案的初步设计
7.11 由指导老师审核系统结构图，学生修改、完善
7.12 撰写课程设计说明书
7.13 上交课程设计说明书，并进行答辩
参考文献：
[1]洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.
北京：机械工业出版社，2006
指导教师签名：年月日
直流斩波电路建模仿真
目录 一、降压式直流斩波电路（Buck） (1) 1 原理图 (1) 2 建立仿真模型 (1) 3 仿真波形 (5) 4 小结 (6) 二、升压式直流斩波电路（Boost） (7) 1 原理图 (7) 2建立仿真模型 (7) 3 仿真波形 (8) 4 小结 (9)
一、 降压式直流斩波电路（Buck ） 1 原理图 在控制开关IGBT 导通t on 期间，二极管VD 反偏，电源E 通过电感L 向负载R 供电，此间i L 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-u 0，左正右负，这个电压引起电感电流i L 的线性增加。 在控制开关IGBT 关断t off 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i L 经二极管VD 续流，u L =-u 0，电感L 向负载R 供电，电感的储能逐步消耗在R 上，电流i L 线性下降，如此周而复始周期变化。如图1-1。 + -U0E 图1 -1降压式直流斩波电路的电路原理图 2 建立仿真模型 根据原理图用MATLAB 软件画出正确的仿真电路图，如图2。
图1-2降压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型 仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0.0结束时间2.0如图1-3。 图1-3 仿真时间参数 电源参数，电压100v，如图1-4。
图1-4 交流电源参数晶闸管参数，如图1-5。 图1-5 晶闸管参数电感参数，如图1-6。 图1-6 电感参数
电阻参数，如图1-7。 图1-7 电阻参数二极管参数设置，如图1-8。 图1-8 二极管参数电容参数设置，如图1-9。
BUCK电路闭环控制系统的MATLAB仿真..
BUCK 电路闭环PID 控制系统 的MATLAB 仿真 一、课题简介 BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值Uo 总是小于输入电压U i 。通常电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感L 和电容C 的数值。 简单的BUCK 电路输出的电压不稳定，会受到负载和外部的干扰，当加入PID 控制器，实现闭环控制。可通过采样环节得到PWM 调制波，再与基准电压进行比较，通过PID 控制器得到反馈信号，与三角波进行比较，得到调制后的开关波形，将其作为开关信号，从而实现BUCK 电路闭环PID 控制系统。 二、BUCK 变换器主电路参数设计 2.1设计及内容及要求 1、 输入直流电压(VIN)：15V 2、 输出电压(VO)：5V 3、 输出电流(IN)：10A 4、 输出电压纹波峰-峰值 Vpp ≤50mV 5、 锯齿波幅值Um=1.5V 6、开关频率(fs)：100kHz 7、采样网络传函H(s)=0.3 8、BUCK 主电路二极管的通态压降VD=0.5V ，电感中的电阻压降VL=0.1V ，开关管导通压降 VON=0.5V,滤波电容C 与电解电容 RC 的乘积为 F *Ωμ75
2.2主电路设计 根据以上的对课题的分析设计主电路如下： 图2-1 主电路图 1、滤波电容的设计 因为输出纹波电压只与电容的容量以及ESR 有关， rr rr C L N 0.2V V R i I == ? （1） 电解电容生产厂商很少给出ESR ，但C 与R C 的乘积趋于常数，约为50~80μ*ΩF [3]。在本课题中取为75μΩ*F ，由式(1)可得R C =25mΩ，C =3000μF 。 2、滤波电感设计 开关管闭合与导通状态的基尔霍夫电压方程分别如式(2)、(3)所示： IN O L ON L ON /V V V V L i T ---=?（2） O L D L OFF /V V V L i T ++=? （3） off 1/on s T T f += (4) 由上得： L in o L D on V V V V L T i ---=? (5) 假设二极管的通态压降V D =0.5V ，电感中的电阻压降V L =0.1V ，开关管导通压降V ON =0.5V 。利用ON OFF S 1T T f +=，可得T ON =3.73μS ，将此值回代式(5)，可得L =17.5μH
直流斩波PWM控制Matlab仿真
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 直流斩波PWM控制Matlab仿真 初始条件： 输入200V直流电压。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、要求得到0~100V直流电压。 2、在Matlab/simulink中建立电路仿真模型； 3、对电路进行仿真； 4、得到结果并对结果进行分析； 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1 概述及设计要求 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 降压斩波电路拓扑分析 (3) 2.1 降压斩波器基本拓扑 (3) 2.2 buck开关型调整器拓扑分析 (3) 2.3 降压斩波电路的重要参数计算方法 (4) 2.3.1 buck调整器的效率 (4) 2.3.2 buck调整器的理想开关频率 (4) 2.3.3 输出滤波电感的选择 (5) 2.3.4 输出滤波电容的选择 (5) 3 电路设计 (6) 3.1 buck主电路设计 (6) 3.2 脉宽调制电路设计 (7) 3.3 MOS管驱动电路设计 (8) 3.4 系统工作总电路 (8) 4 Matlab建模仿真及分析 (9) 4.1 Matlab仿真模型的建立 (9) 4.2 Matlab仿真结果及分析 (10) 结束语 (14) 参考文献 (15)
直流升压变换器的MATLAB仿真
学号 天津城建大学 控制系统仿真 大作业 直流升压变换器的MATLAB仿真 学生姓名 班级 成绩 控制与机械工程学院 2014年6 月20 日
目录 一、绪论1 二、仿真电路原理图及原理1 三、所使用的Matlab工具箱与模块库2 四、模块参数设定2 五、模块封装与仿真框图搭建2 六、仿真结果6 七、结论6 八、参考文献7
一、绪论 在电力电子技术中，将直流电的一种电压值通过电力电子变换装置变换为另一种固定或可调电压值的变换，成为直流-直流变换。直流变换的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其它领域的交直流电源。 根据电力电子技术原理，升压式（Boost ）斩波器的输出电压0u 高于输入电源电压s u ，控制开关与负载并联连接，与负载并联的滤波电容必须足够大，以保证输出电压恒定，储能电感也要很大，以保证向负载提供足够的能量。 若升压式斩波器的开关导通时间on t ，关断时间off t ，开关工作周期off on t t T +=。定义占空比或导通比/T t D on =，定义升压比S o /U U =α。根据电力电子技术的原理，理论上电 感储能与释放能量相等，有s s off o u 1 u t T β = = U ，升压比的倒数T t 1 off = = α β。还有，1D =+β 。由此可见，当s u 一定时，改变 β就可以调节0u 。当const T =时，调β就 是调off t ，或调on t 也是调β，也就改变了0u ，这就是升压式斩波器的升压工作原理。 二、仿真电路原理图及原理 原理图如图1所示：假设L 值、C 值很大，V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为1 I ，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压0u 为恒值，记为0u 。设V 通的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on 1t EI 。 图1 V 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。设V 断的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为 ()off 10t I E -u ，稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量能量相等。化简得 ()off 10on 1t I E -u t EI =，E t T E t t t off off off on o =+=U ，1T/t off ≥，输出电压高于电源电
升、降压直流斩波电路及matlab仿真
目录 绪论 (3) 一．降压斩波电路 (6) 二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12) 三．D c／D C变换器的设计 (18) 四．测试结果 (19) 五．直流斩波电路的建模与仿真 (29) 六．课设体会与总结 (30) 七．参考文献 (31)
绪论 1. 电力电子技术的内容 电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。 它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。 电有直流(DC)和交流(AC)两大类。前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。 实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变换。 变换器共有四种类型： 交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。 直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。这是与整流相反的变换，也称为逆变。当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。 交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其中：改变交流电压
有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。 2. 电力电子技术的发展 在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。 1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。 70年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/ GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。 控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。现在已有专为各种控制功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。 微处理器和微型计算机的引入，特别是它们的位数成倍增加，运算速度不断提高，功能不断完善，使控制技术发生了根本的变化，使控制不仅依赖硬件电路，而且可利用软件编程，既方便又灵活。 各种新颖、复杂的控制策略和方案得到实现，并具有自诊断功能，并具有智能化的功能。将新的控制理论和方法应用在变换器中。 综上所述可以看出，微电子技术、电力电子器件和控制理论则是现代电力电子技术的发展动力。 3.电力电子技术的重要作用 (1) 优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效
直流斩波电路的MATLAB仿真实验
直流斩波电路的MATLAB 仿真实验 降压式直流斩波电路 一、实验内容 降压斩波原理： R E U I E E T t t t E t U M on off on on -= ==+=000α 式中on t 为V 处于通态的时间；off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比，简称占空比火导通比。 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on t 不变，称为PWM 。 （2）保持开关导通时间on t 不变，改变开关周期T ，称为频率调制或调频型。 （3）on t 和T 都可调，使占空比改变，称为混合型。 t t t O O O b) T E i G t on t off i o i 1i 2I 10 I 20t 1 u o O O O t t t T E E c) i G i G t on t off i o t x i 1i 2 I 20 t 1 t 2 u o E M E V + -M R L VD a) i o E M u o i G 图1 降压斩波电路原理图
2 二、实验原理 (1)t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o按指数曲线上升 (2)t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L值较大 三、实验过程 1、仿真电路图 图2 降压斩波的MATLAB电路的模型 2、仿真模型使用模板的参数设置 IGBT参数的设置如图
图3 Diode参数的设置如图 图4
实验二、基于Simulink的直流斩波电路的仿真实验报告
自动化（院、系）自动化专业112 班组电力电子技术课实验二、基于Simuilink的直流斩波电路仿真实验 一、实验目的 (1)加深理解直流斩波电路的工作原理。 (2)学会应用Matlab的可视化仿真工具Simulink以及元器件的参数设置。 二、实验内容 2.1理论分析 2.1.1直流降压斩波电路 直流降压斩波电路原理图如图1(a)所示。图中用理想开关S代表实际的电力电子开关器件；R为纯阻性负载。当开关S在ton时间接通时，加到负载电阻上的电压Uo等于直流电源Ud。当开关S在toff时间断开时,输出电压为零,直流变换波形如图1(b)所示。输出电压平均值为：Uo=ton/Ts*Ud= D*Ud(1) 式中：ton为斩波开关S在一个周期内的导通时间；toff为斩波开关S在一个周期内的关断时间；Ts为斩波周期,Ts= ton+toff；D为占空比，D = ton/Ts。由此可见，改变导通占空比D，就能够控制斩波电路输出电压Uo的大小。由于D是在0~1之间变化的系数，因此输出电压Uo总小于输入电压Ud，即为降压输出。
（院、系）专业班组课2.1.2直流升降压斩波电路 升降压斩波电路输出电压平均值为：Uo=-ton/toff*Ud=-D/（1-D）*Ud 式中：负号表示输出电压与输入电压反相。当D =0.5时，Uo=Ud；当D>0.5时，Uo>Ud，为升压变换;当D<0.5时，Uo 目录 一摘要： (2) 二设计任务及要求： (2) 三引言： (3) 四设计原理： (3) 五设计仿真步骤： (4) 仿真完成之后的电路图： (5) 2在模型中设置仿真参数： (6) 3仿真结果： (9) 脉宽为46%的结果： (9) 脉宽50%的仿真结果： (9) 脉宽60%的仿真结果： (10) 脉冲81%的仿真结果： (11) 脉冲89%的仿真结果 (12) 六课程设计总结 (12) 七参考文献 (12) 直流斩波电路设计的MATLAB仿真 一摘要： MATLAB（矩阵实验室）是一种科学计算软件，它是一种以矩阵为基础的交互式程序计算语言。SIMULINK是基于框图的仿真平台，它挂接在MATLAB环境上，以MATLAB的强大计算功能为基础，以直观的模块框图进行仿真和计算。直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流-直流变换（DC/DC）变换。此文以MATLAB/SIMULINK仿真软件为基础，完成了对斩波电路的仿真分析。所用的软件是MATLAB 2012a。win8平台。 关键词：Matlab/Simulink；仿真分析；斩波电路。 二设计任务及要求： 1、电源为太阳能电池，负载为电瓶； 2、电源：10～32V；输入电流：16A(MAX）；输出电压：连续可调60～95V；输出电流：2A(MAX)) 输出功率：自然冷却70W（MAX），加强散热100W（MAX）。 三引言： 直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多，基本分为6种斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton不变，改变Ts）两种。前者较为通用，后者容易产生干扰。当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。而MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。其中MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。而Simulink是著名的、应用普遍的动态系统仿真工具，Simulink能够直观、快捷地构建过程控制系统的方块图模型，并在此基础上进行仿真结果的可视化分析，是进行过程控制系统设计和参数整定的首选仿真工具。 四设计原理： 直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图所示。 在电路中IGBT导通时，电流 由E经升压电感L和V形成回路， 直流斩波电路 一.设计目的： 1.熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理。 2.掌握两种基本斩波电路的工作状态, 学会应用Matlab的可视化工具Simulink建立电路的仿真模型的方法，在此基础上对升降压斩波电路进行详细的分析，以提高设计模型的能力及加强对Matlab/Simulink软件的熟练程度。 3.了解电路图的波形情况, 认真分析仿真结果，深刻体会Matlab软件对于电力电子电路设计的重要作用。二．软件介绍 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样 速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。 Simulink是Matlab软件下的一个附加组件，是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的MATLAB软件包。支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统，同时它也支持具有不同部分拥有不同采样率的多种采样速率的仿真系统。在其下提供了丰富的仿真模块。其主要 “电力电子”仿真实验指导书 MATLAB仿真实验主要是在simulink环境下的进行的。Simulink是运行在MATLAB环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包。它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统。由于它具有直观、方便、灵活的特点，已经在学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。 Simulink提供的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。Simulink本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear和continuous 等模块库。实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System和Power System Blockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进行仿真。在搭建成功的电路中使用scope显示模块显示仿真的波形、验证电路原理分析结果。这些典型电路包括： 1)单相半波可控整流电路（阻性负载和阻感负载） 2)单相全控桥式整流电路（阻性负载和阻感负载） 3)三相全控桥式整流电路（双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载） 4)降压斩波电路、升压斩波电路 5)三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。 一、matlab、simulink基本操作 多数学生在做这个实验是时候可能是第一次使用matlab中的simulink来仿真，因此下面首先介绍一下实验中要掌握得的一些基本操作（编写试验指导书时所使用的版本）。若实验过程中使用matlab的版本不同这些基本操作可能会略有不同。 图0-1 matlab启动界面 matlab的启动界面如图0-1所示，点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面（在界面右侧的Command Window中输入simulink命令回车或者在Launch Pad窗口中点击simulink子菜单中Library Browser都可以进入simulink程序界面）如图0-2所示。 + 图0-2 simulink程序界面 1.新建空白的模块编辑窗口 在simulink程序界面中点击File>New>Model(快捷键Ctrl+n),就可以新建 课程设计计算说明书 课程名称：电力电子技术课程设计 设计题目：斩波电路的MATLAB仿真研究专业班级：————————————学生姓名：————————————指导老师：电力电子课程设计指导小组 2014年6月20日 说明 1.课程设计结束之前，每个学生都必须认真撰写《课程设计计算说明书》。课程设计计算说明书要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。 2 .说明书一般包括设计任务分析、设计方案的确定、具体设计过程的描述、结论等几方面，或按照课程设计指导书及指导教师的具体要求进行撰写。 3．课程设计图纸要求布局美观，图面整洁，图表清楚，尺寸标识准确，线型及标注符合国家或行业相关标准。。 4．学生应独立完成各自设计计算说明书的写作，即使同组学生在设计过程中经过讨论得到的共同设计结果也应独立表述。 5．课程设计说明书按照封面、成绩评定表、目录、正文的次序装订成册。 6．课程设计应按设计期间的工作态度和课程设计任务的完成情况，设计说明书的水平、相关知识能力的掌握情况等项目分别评定成绩。 7．各项目内容及所占比例由课程设计指导教师自行确定，并以百分制形式填入“学生成绩评定表”。总成绩采用五级分制。 8．本页采用“设计说明书”专用纸打印。 9．课程设计结束后将计算说明书交学院教学办公室保存。 学生成绩评定表 目录 一、设计的目的及要求 二、设计任务 三、仿真研究的内容 1、降压斩波电路 2、升压斩波电路 3、升降压斩波电路 四、斩波电路的建模与仿真 1、直流降压斩波电路 2、直流升压斩波电路 3、直流升降压斩波电路 五、总结 六、参考文献 一、设计的目的及要求 本课程设计是电气工程及其自动化专业重要的实践教学环节之一。本课程 设计的任务是利用所学《电力电子技术》专业知识，以MATLAB/SIMULINK 仿真软件为基础，完成对所学电力电子器件、整流电路、斩波电路、交流调压 电路以及逆变电路的建模与仿真。其目的是培养学生综合运用所学知识，分析、解决工程实际问题的能力；巩固学生所学知识的同时，提高学生的专业素质， 这对于工科学生贯彻工程思想起到十分重要的作用。 要求学生在规定时间内通过分析任务书、查阅收集资料，充分发挥主动性 与创造性，在老师的指导下联系实际、掌握正确的方法，理清思路，独立完成 课程设计，撰写设计说明书，其格式和字数应符合规定。根据要求能够熟练搭 建仿真模型，并能进行调试及对电路输出波形的分析；课程设计说明书要求整洁、完备、内容正确、概念清楚、文字通畅，符合规范。 二、设计任务 1、降压斩波电路的仿真研究。 2、升压斩波电路的仿真研究。 3、升降压斩波电路的仿真研究。 三、仿真研究的内容与步骤 1、降压斩波电路 降压斩波电路原理： 降压斩波电路的原理图以及工作波形如图1.1所示。该电路使用一个全控 型器件V，图中为IGBT。也可以采用其他器件，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。图1.1中，为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设 置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流 电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中E m 所示。 辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文） 院（系）：工程技术学院 专业班级：电气121 学号：121902020 学生姓名： 指导教师：（签字） 起止时间：2010-12-15至2011-12-26 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：工程技术学院教研室：电气教研室 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算。 摘要 提出一个基于PWM控制的斩波电路控制系统，本课程设计主要应用了MATLAB 软件及其组件之一SIMULINK进行系统的设计，PWM控制部分为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。用SIMULINK 提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个BUCK变换器的研究与设计。 关键词：PWM；buck电路；控制；SIMULINK 目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文研究内容 (1) 第2章 PWM控制斩波电路的设计 (2) 2.1PWM控制斩波电路总体设计方案 (2) 2.2具体电路设计 (2) 2.2.1 主电路设计 (2) 2.2.2 控制设计 (3) 2.2.3 保护电路设计 (5) 2.3BUCK主电路参数设计 (5) 2.3.1参数设计原理 (8) 2.3.4采样电阻的选 (8) 2.4原件型号选择 (8) 2.4.1元件清单及参数设置 (8) 2.4.2电力二级管模式 (9) 2.4.3电压电流测量模块 (10) 2.4.4示波器模块 (10) 2.4.5PWM脉冲模块 (10) 2.5系统仿真 (11) 2.5.1主电路框图 (11) 2.5.2仿真波形 (11) 第3章课程设计总结 (12) 3.1心得体会 (12) 3.2设计总结 (12) 参考文献 (13) 一、基本斩波电路 （1）直流升压斩波电路 实验电路图 直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如上图所示。在电路中IGBT 导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当IGBT关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断IGBT导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值为: 式中T为V开关周期,ont为导通时间，ottt为关断时间。升压斩波电路之所以能使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Uo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，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。 设计仿真步骤： 1.根据直流升压变流器原理图建立变流器的仿真模型如图： 2.在模型中设置仿真参数： （1）设置电源E电压为20V，电阻的阻值为5Ω。 （2）脉冲发生器脉冲周期T=100e-6,脉冲宽度为50%。 （3）IGBT和二极管的参数可以保持默认值。 （4）初选L的值为171uH，电容的值为13.8μF。 打开[Simulation>Configuration Paramenters],选择ode23tb算法，同时设置仿真时间0.2s 对于电感、电容的设置，由主电路的的设计者所给数据，电容的值为C=13.86uF电感为L=171uH，如图： 天津理工大学 自动化学院课程设计报告题目：直流斩波电路的仿真分析与实现 学生姓名学号 届2011级班级电气3班 指导教师杜明星专业电气工程及其自动化 说明 1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中 任务书、指导书由教师完成。按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。 2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。 3. 设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容。 4. 设计报告字数应在3000-4000字，图纸设计应采用电子绘图。文 字规范，正文采用宋体、小四号，1.25倍行距。 5.课程设计成绩由平时表现（30%）、设计报告（40%）和答辩成绩 （30%）组成。 课程设计评语及成绩汇总表 成绩平时成绩报告成绩答辩成绩 总评成绩 课程设计 评语 课程设计任务书、指导书 课程设计题目：直流斩波电路的仿真分析与实现 Ⅰ.课程设计任务书 一、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作量）1．课程设计的内容 完成Buck电路与Boost电路的仿真分析与设计。 2．课程设计的要求 1）技术参数：（BUCK电路）输入直流电压为42V，输出直流电压为12V，输出电流为3A，最大输出纹波电压为50mV，工作频率f ＝100Hz。（BOOST电路）输入直流电压为24V，输出直流电压为54V，输出电流为10A，最大输出纹波电压为200mV，工作频率f＝100Hz。 2）主功率器件采用MOSFET管，计算并选择主电路的元器件，给出清单； 3）设计MOSFET的驱动电路及控制电路； 4）绘制总的电路原理图； 5）要求负载为具有反电动势的阻感负载； 6）改变功率开关器件的导通占空比，得出正确的斩波波形（要求至少取3组数据，且数据具有广泛的代表性）； 500W升压斩波电路设计与仿真 摘要：本文对Boost升压斩波电路的工作原理进行了详尽分析，并用Visio软件做出电路在电感电流连续工作时的主要波形，并根据电路需要完成的任务进行参数计算，最后用Matlab/simulink软件搭建主电路，根据所计算的参数对用到的元器件进行参数设定，对Boost电路进行仿真。 关键词：Boost升压斩波电路；Visio软件；Matlab/simulink软件；仿真 500W boost chopping circuit design and simulation Abstract：In this paper the boost chopping circuit working principle is discussed in detail, and using Visio software to make the circuit in the inductor current discontinuous operation when the main waveform, and according to the circuit need to complete the task parameter calculation, finally uses the Matlab/simulink software to build the main circuit, according to the parameters of the components used to set parameters, to boost chopper circuit simulation. Key words：Boost chopper;Visio software; Matlab/simulink software; Simulation 课程设计任务书 一、设计题目 DC/DC Boost变换器的主电路和控制电路设计 二、主要内容 设计一个DC/DC Boost变换器的主电路和控制电路，利用MATLAB/PSIM 仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。基本参数为：输入电压为3-6V ，输出电压为15V ，纹波电压为输出电压的0.2% ，负载电阻为10Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为40KHz。 三、具体要求 1.根据DC/DC Boost变换器的工作原理设计电感和电容参数； 2.建立DC/DC Boost变换器仿真模型； 3.研究MOSFET门极触发脉冲V g、电感电压V L、电感电流i L、输出电压V O、MOSFET 电流i Q1、二极管电流i D1的波形，并对结果进行分析； 4.将电感值分别减小为临界电感的一半和二分之一，仿真分析电感电流断续时的Boost 变换器工作情况； 5.设计控制电路，保证输入电压或负载变化± 20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定； 6．撰写设计报告。 四、进度安排 1．每个同学选定题目，独立查阅文献资料； 2．熟悉仿真软件； 3．主电路参数设计； 4．建立主电路仿真模型和完成开环状态下仿真验证； 5．控制电路参数设计； 6．建立控制电路仿真模型和完成闭环状态下仿真验证； 7．编写不少于3000字的项目总结报告及提供仿真模型（电子版）； 8．总结与答辩； 五、完成后应上交的材料 1. 设计报告； 2. 仿真模型（电子版）。 六、总评成绩 指导教师签名日期年月日 系主任审核日期年月日 摘要 电力电子技术课程设计报告 姓名： 学号： 班级： 指导老师： 专业： 设计时间： 目录 一．降压斩波电路 (6) 二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12) 三．控制实现 (19) 四．直流斩波电路的建模与仿真 (29) 五．课设体会与总结 (30) 六．参考文献 (31) 摘要 介绍了一种新颖的具有升降压功能的DC ／DC 变换器的设计与实现，具体地分析了该DC ／DC 变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC ／DC 变换器控制系统的原理和实现，最后给出了测试结果 关键词：DC ／DC 变换器，降压斩波，升压斩波，储能电感，直流开关电源，PWM ；直流脉宽调速 一．降压斩波电路 降压斩波原理： R E U I E E T t t t E t U M on off on on -===+= 000α 式中on t 为V 处于通态的时间；off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占 空比，简称占空比火导通比。 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： 保持开关周期T 不变，调节开关导通时间on t 不变，称为PWM 。 保持开关导通时间on t 不变，改变开关周期T ，称为频率调制或调频型。 on t 和T 都可调，使占空比改变，称为混合型。 工作原理 1）t =0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压u o=E ，负载电流i o 按指数曲线上升 2）t =t 1时刻控制V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压u o 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L 值较大 基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析 从能量传递关系出发进行的推导 由于L 为无穷大，故负载电流维持为I o 不变 电源只在V 处于通态时提供能量，为E 0I on t 在整个周期T 中，负载消耗的能量为（R 0I T+M E 0I T ） 一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等 R E U I E E T t t t E t U M on off on on -===+= 000α 输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器 该电路使用一个全控器件V ，途中为IGBT ，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需设置晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断是给负载的电杆电流提供通道，设置了续流二极管VD 。斩波电路的典型用途之一个拖动直流电动机，也可以带蓄电池负载，两种情况句会出现反电动势。 IGBT 是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET 的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS 需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET 具有RDS(on)数值高的特征，IGBT 消除了现有功率MOSFET 的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET 器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT 的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT 驱动器的原理图。 一个晶闸管直流调速系统是由转速的给定、检测、反馈、平波电抗器、可控整流器、放大器、直流电动机等环节组成。这些环节都是根据用户要求首先被选择而确定下来的，从而构成了系统的固有部分。仅有这些固有部分所组成的系统是难以满足生产机械的全面要求的，特别是对系统动态性能的要求，有时甚至是不稳定的，为了 河北科技大学 课程设计计算说明书 课程名称：电力电子技术课程设计 设计题目：斩波电路的Matlab仿真研究专业班级：电气工程及其自动化XXX班学生姓名：XXX（XXXXXXXX） 指导老师：电力电子课程设计指导小组 XXXX年XX月XX日 说明 1．课程设计结束之前，每个学生都必须认真撰写《课程设计计算说明书》。课程设计计算说明书要求内容完整，条理清晰，书面清洁，字迹工整。 2．说明书一般包括设计任务分析、设计方案的确定、具体设计过程的描述、结论等几方面，或按照课程设计指导书及指导教师的具体要求进行撰写。 3．课程设计图纸要求布局美观，图面整洁，图表清楚，尺寸标识准确，线型及标注符合国家或行业相关标准。。 4．学生应独立完成各自设计计算说明书的写作，即使同组学生在设计过程中经过讨论得到的共同设计结果也应独立表述。 5．课程设计说明书按照封面、成绩评定表、目录、正文的次序装订成册。6．课程设计应按设计期间的工作态度和课程设计任务的完成情况，设计说明书的水平、相关知识能力的掌握情况等项目分别评定成绩。 7．各项目内容及所占比例由课程设计指导教师自行确定，并以百分制形式填入“学生成绩评定表”。总成绩采用五级分制。 8．本页采用“设计说明书”专用纸打印。 9．课程设计结束后将计算说明书交学院教学办公室保存。 学生成绩评定表 目录 一、设计的目的 二、设计的任务 三、仿真研究的内容与步骤 降压斩波电路的仿真研究。 升压斩波电路的仿真研究。 升降压斩波电路的仿真研究。 （电路结构；工作原理；基本数量关系；搭建仿真模型；取不同控制角时的波形图；结论） 四、总结 五、参考文献 实验七 基于Simulink 的电力电子系统仿真 实验目的： ? 熟悉Simulink 的工作环境； ? 掌握Simulink 电力系统工具箱的使用； ? 掌握在Simulink 的工作环境中建立电力电子系统的仿真模型。 实验内容 降压斩波(Buck)电路是最基本的DC-DC 变换电路之一。本实验以Buck 电路为例，介绍如何对电力电子电路进行Simulink 仿真。如图所示为Buck 电路原理图及其工作模式。元件和仿真参数设置如下：V E 300=，Ω=20R ，H e L 43-=，F C μ470=，开关频率为20kHz ，开关信号占空比D=50%。 R L C o U i U + -+ - R L C o U i U + -+ - L i T D T 导通 R L C o U i U + -+ -L i T 关断 降压斩波电路(Buck)原理图 Buck 电路原理图及其工作模式 要求： 1 在Simulink 中建立Buck 电路模型，并进行仿真，同时观察开关脉冲、电感的电压和电流、二极管的电压和电流、电容的电流和负载电压等信号； 2 对占空比D 为25%和70%的条件下分别进行仿真，分析比较仿真结果； 3 调换Buck 电路中器件的位置，实现升压斩波(Boost)电路的仿真。 实验过程 仿真波形 1开关信号占空比为50% 2开关信号占空比为25% 3开关信号占空比为70% 调换元件位置，实现升压斩波仿真 R L C o U i U + - + - T D 实验结论： 经仿真分析可得对于降压斩波电路（buck ）负载电压与开关信号占空比满足直流斩波电路设计的MATLAB仿真
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