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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书基于MANTLAB的DC-DC电路主电路仿真分析摘 要DC-DC电路(直流变换电路)在电力电子的领域里有很广泛的应用，它具有低功耗、高转换效率、小型、轻便等优点，随着各种便携式电子设备的发展和普及，小体积的DC-DC转换器越来越受到人们的推崇也迎来了更大的发展空间。所以，对于DC-DC电路的研究就具有很大的前景和意义。本文首先介绍了DC-DC变换电路的分类和六种基本电路的结构，包括隔离型的电流可逆斩波电路和多相多重斩波电路，非隔离型的正激电路、反激电路、半桥电路和全桥电路。然后，介绍了每种电路的工作原理与过程。并在MATLB软件中构建了各个电路的仿真模型和参数，
2、利用MATLAB软件对各个电路调试和仿真，最终得到了比较理想的仿真结果。最后，本论文在对每个电路的工作原理分析和子模型构建的基础上，利用MATLAB仿真软件对各个电路进行仿真，通过对仿真结果的观察和分析，验证了各主电路工作原理和理论波形。证明了理论分析和设计的正确性，使读者对DC-DC电路能够有更深层次的认识。关键词：DC-DC电路；MATLAB；建模和仿真AbstractDC-DC circuit in the field of power electronics has a very wide range of applications, it has low power consumpt
3、ion, high efficiency, small size, light, etc., with a variety of portable electronic devices development and popularization of small volume of the DC-DC converter is respected more and more people also ushered in a larger space for development. So, for DC - DC circuit research on great prospects and
4、 significance This paper first introduces the classification of DC - DC conversion circuit and six basic circuit structure, including the isolation of current reversible chopper circuit and multiphase multiple chopper circuit, the isolation of excitation circuit and fly back circuit, half bridge cir
5、cuit and the whole bridge circuit. Then, the paper introduces the working principle and process of various kinds of circuit. And in the MATLB software to build the simulation model and the parameters of each circuit by using MATLAB software for each circuit debugging and simulation, finally got idea
6、l simulation result. Finally, we work on the principle of each circuit analysis and sub-model construction, based on the use of MATLAB simulation software for each circuit simulation, through the observation and analysis of simulation results verify the working principle of the main circuit and the
7、theoretical waveforms. To prove the correctness of theory analysis and design, to make the reader know the DC-DC circuit can have a deeper level of.Keywords: DC - DC circuit; MATLAB; Modeling and simulation 目 录绪论1第一章 非隔离型DC-DC变换电路21.1 电流可逆斩波电路21.1.1 主电路结构21.1.2 工作原理与数量关系21.1.3 MATLAB建模与仿真结果分析41.2 多相
8、多重斩波电路（三相三重）61.2.1 主电路结构61.2.2 工作原理与数量关系71.2.3 MATLAB建模与仿真分析8第二章 单端正激电路102.1 主电路结构102.2 工作原理与数量关系102.3 MATLAB建模与仿真结果分析12第三章 单端反激电路153.1 主电路结构153.2 工作原理与数量关系153.3 MATLAB建模与仿真结果分析16第四章 半桥电路204.1 主电路结构204.2 工作原理与数量关系204.3 MATLAB建模与仿真结果分析21第五章 全桥电路235.1 主电路结构235.2 工作原理与数量关系235.3 MATLAB 建模与仿真结果分析24结论26参考
9、文献27谢辞28绪 论开关电源（Switch Mode Paver Supply,即SMPS） 被誉为高效节能型电源，它代表着稳压电源的主流产品。半个世纪以来，开关电源大致经历了四个阶段。早期的开关电源全部有分立元件构成，不仅开关频率低，损耗高，而且电路复杂，不宜调试。在20世纪70年代研制出的脉宽调制器集成电路，仅对开关电源中的控制电路实现了集成化；80年代问世的单片开关稳压器，从本质上讲仍是DC/DC电源变换器。随着各种类型单片开关电源集成电路的问世，AC/DC电源变换器的集成化才变为现实。稳压电源是各种电子的动力源，被人称为电路的心脏，所有用电设备，包括电子仪器仪表，家用电器。等对供电电
10、压都有一定的要求。至于精密的电子仪器，对供电电压的要求更为严格。所谓的DCDC直流稳压是指电压或电流的变化小到可允许的程度，并不是绝对的不变。目前，随着单片开关电源集成电源的应用，开关电源正朝着短、小、轻、薄的方向发展。单片开关电源自20世纪90年代中期问世以来便显示出来强大的生命力，它作为一项颇具发展和影响力的新产品，引起了国内外电源界的普遍重视。尤其是最近两年来，国外一些著名的芯片厂家又竞相推出了一大批单片开关电源集成电路，更为新型开关电源的推广及奠定了良好的基础。单片开关电源具有集成度高、高性价化、最简外围电路，最佳性能等指标，现已成为开发中小功率开关电源、精密开关电源及电源模块的优选集
11、成电路。DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约2030的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。第一章 非隔离型DC-DC变换电路1.1 电流可逆斩波电路1.1.1 主电路结构电流可逆斩波电路是一种复合斩波电路，它是由升压斩波电路和降压斩波电路复合而成的，如图1.1所示，V1、V2为PWM控制的开关器件。当V1图 1.1 电流可逆斩波电路工作、VD1导通时为
12、降压斩波电路，电动机工作方式为电动运行，工作于第1象限；当V2工作、VD2导通时为升压斩波电路，电动机工作方式为作再生制动运行，将能量回馈电源，工作于第2象限；当 V1和V2同时导通时，电源将被短路，所以应当避免这种情况的发生。1.1.2 工作原理与数量关系作为降压斩波器时，V2和VD2处于断态。当PWM控制V1导通时，电源向负载供电，负载电压u0=E，负载电流i0按指数规律上升。当PWM控制V1关断时，二极管续流,负载电压u0=0，负载电流呈指数规律下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。作为升压斩波器时，V1和VD1处于断态。电动机向电源回馈电能。因为直流电源的电压基本是恒定的，所
13、以不必并联电容器。一周期内作为降压斩波电路和升压斩波电路交替工作，在这种工作方式下，当降压斩波电路或升压斩波电路的电流出现断续为零时，另一个斩波电路工作，让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。电机电流在一周期内沿正、反两个方向流通，电流不断，所以响应很快。1.在降压斩波器中，a)电流连续时,负载电压、电流的平均值为: （1-1） （1-2）负载电流瞬时值的最小值和最大值分别为： （1-3） （1-4）式中，=T/;m= Em/E; t1/=; T/=把式（1-3）和式（1-4）用泰勒级数近似，可得 （1-5）一个周期中，电源提供的能量与负载消耗的能量近似相等，有 （1-6）则， （
14、1-7）电源电流平均值I1为： （1-8）其值小于等于负载电流Io，由上式得 （1-9）b）电流断续时有I10=0，且t=ton+tx时，i2=0，可以得出 （1-10）由txtoff，可得出电流断续的条件为 ： （1-11）2.在升压斩波器中，当电路工作于稳态时，一个周期中电感L储存的能量与释放的能量相等 （1-12）则，负载电压、电流的平均值为： （1-13） （1-14）由于电流可逆斩波电路是由降压斩波器与升压斩波器复合而成，所以它的数量关系可由降压斩波器与升压斩波器得到。储能电感L电流的文波分量是三角波，在稳态运行下，电流增益= 。在选择I的数值时，一般要求电感的峰值电流要小于其最大平均电流的20%，以避免电感饱和。所以，电感电流的增量为= 1.4 （1-15）则可以得到所选电感值为： （1-16）1.1.3 MATLAB建模与仿真结果分析启动MATLAB 7.0，进入SIMULINK后新建文档，绘制电流可逆斩波电路仿真模型如图1.2所示。双击各个模块，在出现的对话框中设置相应的电气参数。
