皖西学院
（电力电子技术课程设计）
设计说明书
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指导老师：
起止日期： 2014 年月日至 2014年月日
电气工程及其自动化
目录
一、摘要。

二、设计目的和意义。

三、设计原理:升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)工作原理。

四、详细设计步骤。

五、设计结果及分析。

六、实验总结。

MATLAB 的升压－降压式变换器的仿真
一、摘要
直流斩波电路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 变换器。

使用直流斩波技术，不仅可以实现调压功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因素的目的。

直流斩波技术主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。

直流斩波包括降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路。

而利用升压——降压变换器，既可以实现升压，也可以实现降压。

关键词：matlab 、升压、降压、斩波。

二、设计目的和意义
通过对升压-降压（Boost-Buck ）式变换器电路理论的分析，建立基于Simulink 的升压-降压式变换器的仿真模型，运用绝缘栅双极晶体管（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。

通过仿真分析验证所建模型的正确性。

三、设计原理
升压-降压式变换器电路图如图1所示。

图1 升压-降压式变换器电路
设电路中电感L 值很大，电容C 值也很大，使电感电流L i
和负载电压0u 基本为恒值。

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
则 ： 00=⎰dt u T L
当V 处于通态期间时，E u L =；而当V 处于端态期间时， L 0=u u -。

于是，=on Et off t U 0，所以输出电压为: E E t t U off on αα-1==
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
可得如下 11002-1I I t t I n ff
αα== 如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时，
则: =1EI 20I U ，
其输出功率和输入功率相等，可将其看作直流变压器。

四、详细设计步骤
1、理解升降压变换电路。

当可控开关V 处于通态时，电源经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，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 。

2、熟悉MATLAB 仿真工具的各种功能运用。

熟悉了仿真软件之后，结合软件将升压-降压式变换器由电路图转 换成为能够在MATLAB 环境下仿真的模型。

图2 升降压电路电源电流及负载电流波形
3、在MATLAB中的Simulink下画出仿真模型。

图3 升压-降压式变化器仿真电路模型图4、修改参数。

IGBT参数的设置如图
Diode参数设置如图所示
仿真算法选择ode23tb算法，将相对误差设置为1e-3，开始仿真时间设置为0.0s，停止时间设置为0.003s，如下图1-6所示。

直流电源E为200V,电感L为0.2mH，电容C为100μF，电阻R为5Ω
5、运行仿真。

对系统进行仿真分析。

运行停止后，双击示波器模型（Scope），即可观察到仿真结果。

五、设计结果及分析
通过仿真运行，可以观察到仿真结果如下。

图2-1为Scope6显示二极管的电流波形，图2-2为Scope3显示IGBT的电流波形，图2-3为Scope4显示的电感电流波形，图2-4为Scope1显示负载电压Uo 波形。

先进行降压调节，直流电源电压设置为200V。

设置脉冲宽度为30%，即导通比α=0.3，小于0.5，仿真结果如下：。