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1、用MATLAB进行直流降压斩波电路仿真专业：自动化班级：09 自动化学号：0937036指导老师:傅思瑶实验日期：2012-07-28用MATLAB进行直流降压斩波电路仿真1实验目的设计一个直流降压斩波电路，并用 MATLAB仿真软件进行检验2实验要求（1） 将24V直流电压降压输出并且平均电压可调，围为0-24V。（2）利用Simulink对降压斩波电路和升降压斩波的仿真结果进行详细分析,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。3实验原理（1）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IG
2、BT。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。图1.1降压斩波电路原理图如图1.2中V的栅极电压uge波形所示，在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按指数上升。当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，通常是串联的电 感L值较大。至一个周期T结束，在驱动V导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳 态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图1.2所示。负载电压平均值Uo 丄
3、EE式 1.1t on t offT式中，ton为V处于通态的时间；toff为V处于断态的时间；T为开关周期； 为导通占空比。由式1.1可知，输出到负载的电压平均值 Uo最大为E,减小占空比 ，Uo 随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。负载电流平均值为Uo EmR图1.2降压斩波电路的工作波形（2）设计降压斩波电路1） IGBT驱动电路的设计IGBT的驱动是矩形波，所以我选择了由比较器 LM358产生矩形波y 4 5 杓兀立丨）图2.1 LM358的引脚图LM358简介：LM358部包括有两个独立的、高增益、部频率补偿的双运算放大 器，适合于电源电压围很宽的单电源使用，
4、也适用于双电源工作模式，在推荐的其中2、3 口是输入口 4、6接直流电源电压1为输出口工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用围包括传感放大器、直流增益 模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。（3）电路各元件的参数设定及元件型号选择1）各元件的参数设定1. IGBT的参数设定fuMl f I由图3.2所示此次设计的电源电压为 220V，当二极管VD导通时V的C和E两端承受的电压为电源电压，因此 Uce=220V图3.4 IGBT的转移特性和输出特性1 C,其值下降5mV左右。UGE（th）随温度的升高略有下降，温度每升高在+25 C时，UGE（th）的值一般为2-6V参考电力
5、电子技术课本可得：IminE Emm)R式3.1ti /I maxE EmR Rm) R式3.2式中,T/ ；mEm/E ；ti/ti若取R为10，则:I max 220 / R22 A2. 续流二极管VD的参数设定IGBT导通是的电源电压100V。所承受的Imax 22A。VD所承受的最大反向电压是当最大电流是当IGBT关断瞬间电感L作用在VD上的电流，此电流为3. 电感的参数设定由于电感L要尽量大一些否则会出现负载电流断续的情况，所以选择L的值为1 mH。2）元件型号选择考虑其安全裕度则IGBT的额定电压可以为2-3倍峰值电压，所以额定电压 可为440V -660V .额定电流33A-44
6、A，二极管VD与其类似，VD的最大反向电 压为220V。选择IGBT的型号为IRG4PC40U其额定电压为600V，额定电流为40 A。选择续流二极管的型号为HFA25TB60，其而定电压为 600V，额定电流为25 A。4系统仿真及结论1)仿真电路及其仿真结果1仿真电路图图4.1降压斩波的 MATLAB 电路的模型2 ) MATLAB的.仿真结果如下:图4.2=0.2时的仿真结果图4.3=0.4时的仿真结果图4.4=0.6时的仿真结果图4.5=0.8时的仿真结果图4.6=0.99时的仿真结果3）仿真结果分析由公式Uoton E 如EE可得:ton toffT当 0.2时，U=44V=0.4
7、时，U o =88V。=0.6时， U O =132V 。=0.8时， U O =176V 。 =0.99时， UO =217.8。上面的数据与理论值相同，由于使用的是仿真软件所以没有误差。5 心得体会 经过不懈的努力我终于顺利的完成了此次直流降压斩波电路的仿真， 其中遇 到了许多的问题和困难但是也学到了很多的知识。遇到的问题和困难：(1) 由于事先理论知识预习的不够充分，所以很多计算问题困难重重，再次 花费大量时间去研究，造成实验进度大大减速，效率降低。(2) 选取实验元器件时，由于缺乏实际操作经验，常常出现用错元器件，造 成实验数据误差很大，重复实验多次。(3) 在用 MATLAB 软件仿真是遇到了许多操作上的问题，致使仿真花费的 很多时间才达到有效效果。学到的知识：(1) 通过这次课程设计我夯实了电力电子的基础知识。(2) 对直流斩波有了更深层次的理解。(3) 对 MATLAB 软件和电路原理图的设计有了初步了解
