升降压斩波电路matlab仿真
基于MATLAB的升压－降压式变换器的建模与仿真
基于MATLAB 的升压－降压式变换器的建模与仿真一、摘要本文在对升压-降压（Boost-Buck ）式变换器电路理论分析的基础上,建立了基于Simulink 的升压-降压式变换器的仿真模型,运用IGBT 对升压－降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析与研究。
通过仿真分析也验证了本文所建模型的正确性。
二、设计意义直流斩波就是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，也称DC/DC 变换。
使用直流斩波技术，不仅可以实现调压的功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因数的目的。
升压-降压式变换电路即升降压斩波电路，主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
三、设计原理升压-降压式变换器电路图如下图1-1所示。
设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大,使电感电流L i 和电容电压0u 基本为恒值。
图1-1 电路原理设计原理是：当可控开关V 出于通态时，电源经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，方向如图1-1中所示。
同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。
此后，使V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为2i ，方向如图1-1中所示。
可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，因此该电路也称作反极性斩波电路。
稳定时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，当V 处于通态期间时，L u =E ；而当V 处于端态期间时，L u =-0u 。
于是，E on t =off t U 0，所以输出电压为U=offon t t E=βαE 其中β=1-α，若改变导通比α，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
当0<α<0.5时为降压，当0.5<α<1时为升压，如此可以实现升压-降压的变换，该电路称作升降压斩波电路即升降压变换器。
图1-2中给出了电源电流1i 和负载电流2i 的波形，设两者的平均值分别为1I 和2I ， 当电流脉动足够小时，有21I I =off on t t 。
matlab课程设计---直流斩波电路
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。
其主要功能是实现动态系统建模、方针与分析，可以预先对系统进行仿真分析，按仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数。
基于matlab_simulink升压式变换器的仿真
升压式变换器的仿真一工作原理. (1)二仿真实例及结果 (1)三心得体会 (6)四参考文献 (6)一．工作原理根据电力电子技术的原理，升压式斩波器的输出电压0U 高于输入电源电压sU，控制开关与负载并联，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是on t ，关断时间是off t ，开关工作周期o ffon t t T +=。
定义占空比或导通比T t D on /=，定义升压比为s U U /0=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 offU U t T U β10==，升压比的倒数Tt off ==αβ1。
还有，1=+βD 。
由此可见，当s U 一定时，改变β就可调节0U 。
当c on s t 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．仿真实例及结果以下用实例说明采用电力场效应管MOSFET 的升压式斩波器的仿真过程。
参数设置如下：电源电压100=s U v ，电阻负载Ω=10R ，滤波电容F C μ200=，升压储能电感mH L 1.0=，二极管Diode 用来阻断MOSFET 导通时的电容C 放电通路。
输出电压0U v 200=，MOSFET 的开关频率为KHZ 5。
脉冲信号发生器的脉冲幅值设置为1.1，周期设置为30.2e -，对应着MOSFET 的开关频率。
脉冲宽度设置为50，对应着输出电压。
相位延迟设置为3e 01.00-。
仿真模型如下图1所示：图1 采用MOSFET的升压式斩波器仿真模型仿真后通过示波器观察到如下图2，图3，图4，图5，图6：图2 脉冲发生器发出门极正脉冲的波形图3 升压变流输出电压的波形图4 流经电感电流的波形图5 MOSFET导通的电感储能电流的波形图6 流经二极管向负载供电的电流的波形由图可见，升压变流输出电压瞬时波形振荡走高后逐步趋近并等于200v，实现了升压。
升降压斩波电路的MATLAB 仿真
由电路图得，IGBT的反向截止电压为电源电压与输出电压之和， 与波形相符。通过IGBT的电流由于电感的限制也是逐渐增大的 2．升压情况：设占空比为0.55，输出电压理论值为Uo=0.55/ （1-0.55）*50=61V。波形及数据分析与降压斩波情况计算方法 类似。
五、讨论探索 在电路的运行过程中，纹波可以近似理解为：IGBT导通，二极管截 止时左边电路部分为动态电路的完全响应过程，右边部分为零输入 响应；IGBT截止，二极管导通时左边电路部分断开，右边部分仍为 零输入响应。
升降压斩波电路的MATLAB 仿真及分析
一 电路原理
• 设电路中电感L很大，电容C也很大，使得电感电流������������和电容电压即负载电 压������������基本为恒值。该电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电 源E经V向电感L供电使其储存能量，此时电流为������1，同时C维持输出电压恒 定并向负载R供电。之后使得V关断，L的能量向负载释放，电流为I2，负载 电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电 路。 • 稳态时，一个周期T内电感L两端电压UL对时间积分为零，即
由上图，当IGBT导通时，电感电压Ul等于电源电压E；当IGBT关断 时，电感电压Ul等于输出电压Uo。由u=L*di/dt得△i=u*t/L,所以 电流增量△i与时间t正比，逐渐增大；经过计算，在导通时间内， 电感电流增量为△i=U/L*t1=50/(1.1e-2)*(1e-4)*0.42=0.19A， 与波形相符；在关断时间内，电感电流增量为△i=-[U/L*(t2t1)]=-[50/(1.1e-2)*(1e-4)*(1-0.42)]= -0.19A，不计误差时与波 形中△i=0.3-0.12=0.18A相符。
开关电源Boost(升压型斩波器)仿真电路
升压型斩波电路（boost）仿真模型电控学院电气0903班姓名：徐强学号：0906060328基于Matlab/Simulink的BOOST电路仿真1.Boost电路的介绍：Boost电路又称为升压型斩波器，是一种直流- 直流变换电路,用于将直流电源电压变换为高于其值的直流电压，实现能量从低压侧电源向高压侧负载的传递。
此电路在开关电源领域内占有非常重要的地位, 长期以来广泛的应用于各种电源设备的设计中。
对它工作过程的理解掌握关系到对整个开关电源领域各种电路工作过程的理解, 然而现有的书本上仅仅给出电路在理想情况下稳态工作过程的分析, 而没有提及电路从启动到稳定之间暂态的工作过程, 不利于读者理解电路的整个工作过程和升压原理。
采用simulink仿真分析方法, 可直观、详细的描述BOOST 电路由启动到达稳态的工作过程, 并对其中各种现象进行细致深入的分析, 便于我们真正掌握BOO ST 电路的工作特性。
其电路结构如图所示。
2.Simulink仿真分析：Simulink 是一种功能强大的仿真软件, 它可以进行各种各样的模拟电路和数字电路仿真，并给出波形输出和数据输出, 无论对哪种器件和哪种电路进行仿真, 均可以得到精确的仿真结果。
本文应用基于Matlab/Simulink软件对BOO ST 电路仿真, 仿真图如图 3 所示, 其中IGBT作为开关, 以脉冲发生器脉冲周期T=0.2ms,脉冲宽度为50%的通断来仿真开关S的通断过程。
BOOST 电路的仿真模型3.电路工作原理：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:（3-1）式（3-1）中T为开关周期, 为导通时间，为关断时间。
直流斩波电路建模仿真
项目一 降压式直流斩波电路建模仿真实训一、 降压式直流斩波电路（buck ）（1）原理图用IGBT 作为电路的控制开关，用上一个二极管起续流作用，在加上L-C 低通滤波电路组成Buck 电路 。
如图1-1。
+-U0E图1-1（2）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仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图1-3。
图1-3脉冲参数，振幅1V，周期0.002，初始占空比为10% 如图1-4图1-4电源参数，电压100v 如图1-5所示。
图1-5 IGBT参数，如图1-6所示。
图1-6电感参数设为0.1H，如图1-7所示图1-7电感参数设为0.1H，如图1-8所示图1-8（3）仿真参数设置设置触发脉冲的占空比分别为30%、50%、60%、90%。
与其产生的相应波形分别如图1-9、图1-10、图1-11、图1-12。
在波形图中第一列波形为流过二级管的电流波形，第二列波形为流过IBGT的电流波形，第三列波形为IGBT的电压波形，第四列波形为负载电流波形，第五列波形为负载的电压波形。
图1-9图1-10图1-11图1-12（4）小结当输入电压E不变时，输出电压随占空比D的线性变化而线性变化，而与电路其他参数无关。
输出电压U0=DE，即占空比越大，输出电压越大，最大等于E。
项目二升压式直流斩波电路建模仿真实训二、 升压式直流斩波电路（boost ）（1）原理图升压式直流斩波电路与降压式直流斩波电路最大的不同，控制开关IGBT 与负载R 呈并联形式连接。
如图2-1。
-U0E图2-1（2）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2-2。
图2-2仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图2-3。
基于MATLAB的升压斩波电路的仿真_贾立柱
基于MATLAB的升压斩波电路的仿真
贾立柱1 刘晓龙2 1.齐齐哈尔大学网络信息中心 黑龙江齐齐哈尔 161006
2.华北电力大学 北京 102206
【摘 要】升压斩波电路是电力电子技术应用的基础，也是基本斩 波电路进行复合、构成的前提，其结构简单，元器件少，应用范围广泛，更 是理论物理和电动物理学的具体应用【1】。它的工作原理，既符合电工技 术的基本要求，又具有理论物理的特性。论文采用MATLAB软件对升压斩 波电路进行仿真和验证，突出软件仿真的有效性、经济性、直观性等特 点。
参考文献 [1]吴书平.升压斩波电源的研究与设计.重庆大学自动.11-1 [2]郑新卿.升压斩波电路的微分原理及应用分析.数字技术与
应用.1 [3]王志达,侯云海,王春生.一种改进型升压斩波电路.沈阳工
程学院学报.1
《科技与企业》杂志 2012年7月（下） 321
2.2模型仿真
双击各个模型可以改变参数。这里取电源电压E为10V，电感L1 为0.1mH，电容C为0.1mF，电阻R为10Ω。点击菜单栏Simulation/ configuration parameters……设置仿真时间为0到0.008s，点击 Simulation/Start开始仿真。
图1 仿真波形一
由图1可知输出电压波形的交流分量很大，可以增加电容值来滤 波，平稳输出电压的纹波。
采用计算机软件仿真的方法，可以在实验的过程中更改部分器 件参数，从而改变电路的输出特性，了解元器件的参数对电路的影 响。
3、结论 采用搭电路的实验方法研究斩波电路，可能不会得到想要的输 出波形，更改器件的参数更是无比麻烦。不但会消耗大量的人力、物 力和时间，而且有些问题难以解决，所以在真正搭建电路之前都采用 软件仿真技术对电路进行分析和参数优化。采用计算机仿真技术后， 仿真速度快的优势变得明显起来，不需要更改替换电子元件就可以 直接改变元件的参数值，可以更容易的观察到电路因改变参数而导 致的输出波形的变化。计算机仿真技术，因其有效性、经济性、直观 性等特点，而得到广泛应用，利用计算机技术进行电路仿真，仿真的 方法和实际相符，仪器和元器件的选用和实际电路非常相似。可以通 过对电路进行软件仿真，掌握实际电路的性能。 本 文 系 统 地 阐 述了升压 斩 波电 路 的 小 信 号 建 模 分 析 方 法 。在 Simulink环境下对Boost升压斩波电路进行了仿真，通过对模型的仿 真和电路的仿真进行对比，验证了所建立模型的正确性和稳定性。通 过结合计算机软件仿真与实验实测数据两种方法，既可以检验所建 立的模型误差的有多少，又可以观察由于发生速度过快而无法观察到 的瞬时电路参数。所建立的小信号模型为控制器的设计打下基础。
BOOST电路设计和matlab仿真
Boost升压电路及MATLAB仿真一、设计要求1.输入电压（VIN）:12V2.输出电压（VO）：18V3.输出电流（IN）:5A4.电压纹波：0.1V5.开关频率设置为50KHz需设计一个闭环控制电路，输入电压在10—14V或负载电流在2—5A范围变化时，稳态输出能够保持在18V 。
根据设计要求很显然是要设计一个升压电路即Boost电路。
Boost电路又称为升压型电路,是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。
其工作过程包括电路启动时的瞬态工作过程和电路稳定后的稳态工作过程。
二、主电路设计图1主电路2.1 Boost电路的工作原理Boost升压电路电感的作用：是将电能和磁场能相互转换的能量转换器件，当MOS开关管闭合后，电感将电能转换为磁场能储存起来，当MOS断开后电感将储存的磁场能转换为电场能，且这个能量在和输入电源电压叠加后通过二极管和电容的滤波后得到平滑的直流电压提供给负载，由于这个电压是输入电源电压和电感的磁场能转换为电能的叠加后形成的，所以输出电压高于输入电压，既升压过程的完成。
Boost升压电路的肖特基二极管主要起隔离作用，即在MOS开关管闭合时，肖特基二极管的正极电压比负极的电压低，此时二极管反向截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电；因在MOS管断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。
闭合开关会引起通过电感的电流增加。
打开开关会促使电流通过二极管流向输出电容因储存来自电感的电流，多个开关周期以后输出电容的电压升高，结果输出电压高于输入电压。
接下来分两部分对Boost电路作具体介绍即充电过程和放电过程。
充电过程在充电过程中，开关闭合（三极管导通），等效电路如图二，开关（三极管）处用导线代替。
这时，输入电压流过电感。
二极管防止电容对地放电。
由于输入是直流电，所以电感上的电流以一定的比率线性增加，这个比率跟电感大小有关。
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升降压斩波电路matlab 仿真
1、电路原理
当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其储存能量，此时电流为i1。
同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。
此后，使V 关断，电感L 中储存的能量向负载L 释放，电流为i2。
负载电压极性为上正下负，与电源电压极性相反。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压UL 对时间积分为零，即
0=⎰dt T L U
当V 处于通态期间，UL=E ；而当V 处于断态期间，UL=-Uo 。
于是 off o on t U Et =
所以，输出电压为 E E t T t E t t U on on off on o αα-=-==1
2、参数设定
设输入电压Uo=20V ，输出电压为10~40V ，纹波电压%，开关频率20kHz ，负载10Ω，电感电流连续，求α,L,C, 并仿真。
Uo=α/(1-α)*E
ΔUo/U=(α*T)/(C*R)
T=1/f
L=1/2*(1-α)^2*R*T
解得 1/3<α<2/3，
<C<,
*e-6<L<*e-6
为保证电感电流和电容电压基本为定值，应是电感电容较大，故，
C=，
L=*e-6H。
3、matlab仿真
电路图如图所示
参数设定为，E=20V，触发电压为3V，频率为20kHz，电感为1/8000H，电容为1/500F，电阻为10欧。
仿真结果如下，上图为电阻电流，下图为电阻两端电压。
α=1/3;
α=1/2
有仿真结果可知，输出电压先增大，逐渐趋于稳定。