实验报告升降压和Cuk电路Word文档格式.docx
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成员:
江燕钱丽莎王松海
金华职业技术学院信息工程学院
2011年11月6日
图索引
升降压式直流斩波电路仿真建模分析
一、升降压式直流斩波电路
1.电路的结构与工作原理
1.1电路结构
图1升降压式直流斩波电路原理图
1.2工作原理
当控制开关VT导通时,直流电源E经VT给电感L充电储存能量,电感电压上正下负,此时二极管VD被负载电压(下正上负)和电感电压反偏,流过VT的电流为i1(=iL),由于此时VD反偏截止,电容C向负载R提供能量并维持输出电压基本恒定,负载R及电容C上的电压极性为上负下正,与电源极性相反。
当控制开关VT关断时,电感L极性变反(上负下正),VD正偏导通,电感L中储存的能量通过VD向负载R和电容C释放,放电电流为i2,电容C被充电储能,负载R也得到电感L提供的能量。
该电路也称作反极性斩波电路。
1.3基本数量关系
稳态时,一个周期T内电感L两端电压ul对时间的积分为零,即
当V处于通态期间时,ul=E;
而当V处于断态期间时,uL=-uo
输出电压为
2.建模
在MATLAB新建一个Model,命名为R_Load,同时模型建立如下图所示:
图2升降压式直流斩波电路的MATLAB仿真模型
2.1模型参数设置
a.直流电源参数
b.同步脉冲信号发生器参数
c.晶闸管的参数
d.电感、电阻、电容的参数
e.示波器参数
示波器五个通道信号依次是:
①直流电源的电流;
②流过电感的电流;
③电阻负载的电流;
④电阻负载的电压;
⑤直流电源的电压。
3仿真结果与分析
a.导通比D=0.2,MATLAB仿真波形如下:
图3D=0.2升降压式直流斩波电路仿真结果
b.导通比D=0.5,MATLAB仿真波形如下:
图4D=0.5升降压式直流斩波电路仿真结果
b.导通比D=0.8,MATLAB仿真波形如下:
图5D=0.8升降压式直流斩波电路仿真结果
4小结
改变导通比a,输出电压既可以比电源电压高,也可以比电源电压低。
当0<
a<
1/2时为降压,当1/2<
1时为升压,因此将该电路称作升降压斩波电路(buck-boost变换器)。
二、Cuk直流斩波电路
图1Cuk直流斩波电路原理图
当控制开关VT处于通态时,E—L1—V回路和R—L2—C—V回路分别流过电流。
当控制开关VT处于断态时,E—L1—C—VD回路和R—L2—VD回路分别流过电流。
输出电压的极性与电源电压极性相反。
稳态时电容C的电流在一周期内的平均值应为零,也就是其对时间的积分为零,即
在书P205页的等效电路中,开关S合向B点时间即V处于通态的时间ton,则电容电流和时间的乘积为I2ton。
开关S合向A点的时间为V处于断态的时间toff,则电容电流和时间的乘积为I1toff。
由此可得
从而可得
当电容C很大使电容电压uc的脉动足够小时,输出电压Uo与输入电压E的关系可用以下方法求得:
V导通时,即开关S合到B点时,B点电压uB=0,A点电压uA=-uc
V截止时,即开关S合到A点时,uB=uc,uA=0,B点电压uB平均值为
又因电感L1的电压平均值为零,所以
电感L2的电压平均值为零,A点的电压平均值为
可得出输出电压Uo与电源电压E的关系
图2Cuk直流斩波电路的MATLAB仿真模型
示波器六个通道信号依次是:
①直流电源电流;
②直流电源电压;
③流过电容的电流;
④流过阻感负载的电流;
⑤电阻两端的电压;
⑥流过IGBT的电流。
图3D=0.2Cuk直流斩波电路仿真结果
图4D=0.5Cuk直流斩波电路仿真结果
图5D=0.8Cuk直流斩波电路仿真结果
Cuk直流斩波电路,输入电源电流和输出负载电流都是连续的,且脉动很小,有利于对输入、输出进行滤波。
三、总结
这两种不同接法的升降压电路中:
D<
1/2时,斩波器输出电压低于输入直流电压,此时为降压变换。
当1/2<
1时,斩波器输出电压高于输入直流电压,此时为升压变换。
而当升降压电路中D>
1/2时,要使电路起到很好的升压作用的话,电路中的电感和电容的值都要很大,而电感储能之后具有是电压泵升的作用,电容则可在电感储能期间维持住输出电压不变。
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