MATLAB语言、控制系统分析与设计
大作业
升降压斩波电路MATLAB仿真
专业：电气工程及其自动化
班级：
设计者：
学号：
评分：
华中科技大学电气与电子工程学院
2016 年1月
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目录
一、引言 (4)
二、电路设计与仿真 (4)
三、仿真结果及分析 (7)
四、深入讨论 (10)
五、总结 (10)
六、参考资料 (11)
升降压斩波电路MATLAB 仿真
一．引言
Buck/Boost 变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其主电路与Buck 或Boost 变换器所用元器件相同，也有开关管、二极管、电感和电容构成。
与Buck 和Boost 电路不同的是，电感L 在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。
开关管也采用PWM 控制方式。
Buck/Boost 变换器也有电感电流连续喝断续两种工作方式，在此只讨论电感电流在连续状态下的工作模式。
二．电路设计与仿真 1、电路原理
当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其储存能量，此时电流为i1。
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 中储存的能量向负载L 释放，电流为i2。
负载电压极性为上正下负，与电源电压极性相反。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压UL 对时间积分为零，即
当V 处于通态期间，UL=E ；而当V 处于断态期间，UL=-Uo 。
于是
所以，输出电压为
=⎰dt T
L
U
off
o on t U Et =E E t T t E t t U on on off on o α
α
-=-==
1
2、参数设定
设输入电压Uo=20V，输出电压为10~40V，纹波电压0.2%，开关频率20kHz，负载10Ω，电感电流连续，求α,L,C, 并仿真。
Uo=α/(1-α)*E
ΔUo/U=(α*T)/(C*R)
T=1/f
L=1/2*(1-α)^2*R*T
由上式可解得 1/3<α<2/3，
0.83mF<C<1.67mF,
27.8*e-6<L<111.11*e-6
为保证电感电流和电容电压基本为定值，应将电感电容取较大。
设计仿真电路图如图所示
参数设定为，E=20V，触发电压为3V，频率为20kHz，电感为1/8000H，电容为1/500F，
电阻为10欧。
三．仿真结果及分析
=1/3;
输出电压（电容电压）：
驱动波形：
电感电流：
输出电流：
有仿真结果可知，输出电压（电容电压）先增大,后减小逐渐趋于稳定并接近
于10v，即基本满足于所设定占空比下的输出电压。
由电感电流的波形图可看出，电感电流一直大于0，即处于连续状态，满足设计要求。
=1/2
输出电压（电容电压）：
驱动波形：
电感电流：
输出电流：
有仿真结果可知，输出电压（电容电压）先增大,后减小逐渐趋于稳定并接近于20v，即基本满足于所设定占空比下的输出电压。
由电感电流的波形图可看出，电感电流一直大于0，即处于连续状态，满足设计要求。
四．深入讨论
观察仿真结果，可以看出两次的输出电压与所对应占空比下的实际电压有所误差，此误差应是由参数设定与电感电容选取有点不合适造成的；其次可以观察到输出结果的初始尖峰和稳态仍存在的不稳定波动现象，分析发现是因为设计的电路图是开环，缺少了闭环反馈控制系统，所以输出结果暂态时间长，而且输出并不是稳定的额定值。
下一步应对应此系统设计闭环反馈环节，改进为闭环控制结果应该会
有改善，但是尝试设计中并未成功，深表遗憾。
希望以后能有所进步。
五．总结
作为一名电气学生，其实很早就已经接触到了这个软件，但是在这学期的系统学习下，我更加见识到了MATLAB中丰富的图形处理能力，绘制各种图形、图像数据的函数的能力。
它可以提供绘制二维和三维曲线的函数，还可以解微分方程，还可以对图形进行各种操作。
MATLAB内部还包含丰富的数学函数和数据类型，使用方便且功能非常强大。
本学期通过对MATLAB的系统环境，数据的各种运算，矩阵的分析和处理，程序设计，绘图，数值计算及符号运算的学习，初步掌握了MATLAB的实用方法。
通过理论课的讲解与老师的示范操作，使我在短时间内学会使用MATLAB，同时，通过上机实验，对理论知识的复习巩固实践，可以自己根据例题编写设计简单的程序来实现不同的功能，绘制出比较满意的波形曲线图形，在实践中找到乐趣。
MATLAB是一个实用性很强，操作相对容易，比较完善的工具软件，使用起来比较方便，通过操作可以很快看到结果，能够清晰的感觉到成功与失败，虽然大作业中闭环控制设计没有成功，出现了一些小问题，很遗憾，但是我确实很喜欢这个软件，我想在未来的日子里我可能会更加深入的了解他学习他，服务好我的课程研究。
六．参考资料
1、李维波.MA TLAB在电气工程中的应用北京：中国电力出版社
2、熊蕊.信号与控制综合实验教程武汉：华中科技大学出版社
3、陈坚.电力电子学北京：高等教育出版社。