直流斩波电路设计的MATLAB仿真
Matlab_Simulink在直流斩波电路仿真中的应用
图 １ 由 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ 组成的 Ｂ ｕ ｃ ｋ 直流变换器仿真模型
图 ３ 由 ＩＧＢＴ 组成的 Ｂｏｏｓｔ－Ｂｕｃｋ 直流变换器仿真模型
１ ０ ０ Ｖ ， 满足 论分析吻合。
， 与升降压斩波理
２ 结语 通过以上的仿真过程分析， 可以得到
下列结论。 本文利用 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 对降压斩波电路和
升降压斩波的仿真结果进行了详细分析， 与采用常规电路分析方法所得到的输出电 压波形进行比较， 进一步验证了仿真结果 的正确性。
采用 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 对直流斩波电路 进行仿真分析， 避免了常规分析方法中繁 琐的绘图和计算过程， 得到了一种较为直 观、快捷分析斩波电路的新方法。
动力与电气工程
科技资讯 ２００８ ＮＯ．２０
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 在直流斩波电路仿真中的应用
程显 李小敏 （ 平顶山工学院电气与电子工程系 河南平顶山 ４ ６ ７ ０ ０ １ ）
摘 要：本文用 Ｍａｔｌａｂ 的可视化仿真工具 Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 建立了 Ｂｕｃｋ 电路的仿真模型，在此基础上对 Ｂｕｃｋ 电路及 Ｂｏｏｓｔ－Ｂｕｃｋ 电路进行了较详 细的仿真分析。结果表明，仿真波形与常规分析方法得到的结果具有一致性，证实了 Ｍａｔｌａｂ 软件在电力电子技术教学和研究中具有较好 的应用价值。 关键词：直流斩波电路 Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ 仿真 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－３７９１（２００８）０７（ｂ）－０１０５－０１
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。
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。
直流斩波电路的Matlab／Simulink仿真研究
直流斩波电路的Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真研究作者：王辉程坦来源：《现代电子技术》2009年第05期摘要：电力电子技术是工科院校电气信息类专业学生必修的一门专业基础课程，其理论性和实践性较强，电路和波形图多且复杂，通常仿真技术在电力电子技术领域应用不多。
应用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立了Buck电路的仿真模型，在此基础上对Buck电路及Boost-Buck电路进行了较详细的仿真分析。
结果表明，仿真波形与常规分析方法得到的结果具有一致性，证实了Matlab软件在电力电子技术教学和研究中具有较好的应用价值。
关键词：Matlab/Simulink；直流斩波电路；电力系统工具箱；建模中图分类号：TM13文献标识码：B文章编号：1004-373X(2009)05-174-02Simulation Research of DC Chopper Circuit Based on Matlab/SimulinkWANG Hui,CHENG Tan(Pingdingshan Institute of Technology,Pingdingshan,467044,China)Abstract：The course of power electronics is the required specialized course for the students major in electrical information.The course has high theory and practice.It includs much complex circuits and wave forms.The simulation technology is seldom used in the field of power electronics.The simulation model of buck chopper circuit is constructed based onMatlab/Simulink.The buck chopper circuit and Boost-Buck chopper circuit are fully simulated and analyzed based on this model.The results show that the voltage wave forms both based on simulation and based on conventional circuit analysis are identical.It proves that the software has a good application value in the researching and teaching of the power electronic.Keywords：Matlab/Simulink;DC chopper circuit;power system toolbox;modeling0 引言在电力电子技术中，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，称为直流-直流变换。
斩波电路Matlab仿真电力电子技术课程设计之欧阳家百创编
河北科技大学欧阳家百（2021.03.07）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、参考文献一、课程设计的教学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。
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：
式中
为V处于通态的时间；
为V处于断态的时间；T为开关周期；
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
不变，称为PWM。
（2）保持开关导通时间
不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。
（3）
和T都可调，使占空比改变，称为混合型。
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uo=E，负载电流io 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uo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
脉冲信号发生器Pulse Generator的设置如图
图3
示波器的设置如图
直流电源
为200V,电感L为2mH，电容
为10μs，电阻
为5Ω
四、仿真结果
图3
=0.2时的仿真结果
图4
=0.4时的仿真结果
图5
=0.6时的仿真结果
仿真结果分析
由公式
可得：
当
时，
=44
=0.4时，
=88。
=0.6时，
=132。
斩波电路Matlab仿真电力电子技术课程设计之欧阳音创编
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、参考文献一、课程设计的教学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。
毕业设计(论文)_直流斩波电路的分析与仿真研究
由式（1-4）、式（1-6）、式（1-7）、式（1-8）得出：
(1-9)
(1-10)
式中：；；。
由图1.1a可知， 和 分别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。
把式（1-9）和式（1-10）用泰勒级数近似，可得
(1-11)
上式表示了平波电抗器 为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值 ，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。
其工作的原理波形图如下所示
图1.3升压斩波电路工作波形
设 通态的时间为 ，此阶段 上积蓄的能量为：
设 断态的时间为 ，则此期间电感 释放能量为：
稳态时，一个周期 中 积蓄能量与释放能量相等，即
(1-20)
化简得
(1-21)
由于上式中的 ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。
式（1-21）中表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压 的大小，调节方法与1.1.1中改变导通比 的方法类似。将升压比的倒数记作 ，即,则β和 关系为
a) 通态期间，设负载电流为 ，可列出如下方程：
(1-3)
设此阶段电流初值为 ，=L/R，解上式得：
(1-4)
b) 断态期间，设负载电流为 ，可列出如下方程：
(1-5)
设此阶段电流初值为 ，解上式得：
(1-6)
当电流连续时，有
(1-7)
(1-8)
即 进入通态时的电流初值就是 在断态阶段结束时的电流值，反过来， 进入断态时的电流初值就是 在通态阶段结束时的电流值。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式:
(1)保持开关周期T不变,调节开关导通时间 ,称为脉冲宽度调制(PWM调制)此种方式应用最多。
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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。
五 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
仿真完成之后的电路图：
图示的电路模型各个模块的名称及提取路径：
模块名
提取路径
二极管模块
SimPowerSystems/PowerElectronics
绝缘栅极双极晶体管模块IGBT
SimPowerSystems/PowerElectronics
电流表模块
SimPowerSystems/Measurement
信号分离模块demux1，demux2
Simulink/Signal Rounting
示波器scope
Simulink/Sinks
信号终结模块T
Simulink/Sinks
Powergui模块
SimPowerSystems
2
（1）设置电源E电压为20V，电阻的阻值为5Ω。Байду номын сангаас
直流电压源
SimPowerSystems/Electrical source
串联RLC支路
SimPowerSystems/Elements
串联RLC支路一
SimPowerSystems/Elements
脉冲发生器模块P
Simulink/Sources
电压表模块
SimPowerSystems/Measurement
七 参考文献
[1] 王晶，张有兵.电力系统的MATLAB/simulink仿真应用.【M】西安电子科技大学出版社.
[2]王兆安.电力电子技术. 【M】机械工业出版社.
[3] 王沫然.Simulink4建模及动态仿真.机械工业出版社.
[4]程显,李小敏.Matlab/Simulink在直流斩波电路仿真中的应用【J】平顶山工学院电气与电子工程系
关键词：Matlab/Simulink；仿真分析；斩波电路。
二
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。
（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
脉冲发生器的设置参数
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：
电感值的设置
电容值的设置
3仿真结果：
依据matlab的仿真结果，得出如下图：
脉宽为
（脉宽46%的仿真结果）:
脉宽
（脉宽50%的仿真结果）
脉宽60%的仿真结果：
（脉宽60%的结果）
脉冲8
（脉冲81%的仿真结果）
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，
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 图1-5 原理图
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:
直流斩波电路设计的MATLAB仿真
一
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。
脉冲
（脉冲89%的仿真结果）
六 课程设计总结
通过此次课程设计，我对斩波电路和matlab有了更深的了解，另外，做课程设计的时候学会了一些基本原件的参数设置和建模。主要这次课程设计用到了matlab软件进行系统的模拟仿真，进一步了解matlab的电力电子仿真，进一步熟悉matlab语言的应用，大大简化的计算和绘图的步骤。书写课程设计说说明书时使用word软件，使我掌握了word的排版技巧，提高了自身的一些技能。