毕业设计直流斩波电路MATLAB建模与仿真
直流斩波电路 MATLAB建模与仿真摘要： 直流斩波电路包括降压斩波电路、升压斩波电路、升压斩波电路，Cuk 斩波电路，Sepic 斩波电路和 Zeta 斩波电路。本实验设计为 Buck 降压斩波电路采用全控器件 IGBT。根据 Buck 降压斩波电路的设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动和保护电路 Matlab 仿真分析。关键词：降压斩波、主电路、控制电路、驱动保护电路。Abstract: Dc chopping circuit including step-down chopper circuit, boost chopper circuit, buck chopper circuit, Cuk chopping circuit, Sepic chopper circuit and Zeta chopper circuit.Buck step-down chopper circuit is designed in this study, using IGBT type control device. According to Buck step-down chopper circuit design task requirement design of main circuit, control circuit, drive and protection circuit, and through Matlab simulation analysis.Key words: step-down chopper, main circuit, control circuit, drive and protection circuit.直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源是斩波电路应用的新领域，是电力电子领域的热点。DC/DC 将固定直流电压转换为可变直流电压，又称直流斩波。DC/DC 变换是将固定的直流电压转换为可变的直流电压，也称为直流斩波。直流斩波电路广泛应用于其他领域，包括直流电机传动、开关电源和直流电源。斩波器的工作方法有：脉宽调制方法(PWM) 、频率调制和混合。脉宽调制方法(PWM)较为通用。当今世界的软开关(Soft switching)技术使得 DC/DC 变换器发生了质的变化和飞跃，其广泛的应用于直流不停电电源系统、航天电源系统、直流电机驱动系统、混合能源电动汽车等场合。 1设计目的 直流斩波电路(DC Chopper)其功能是将直流电转化为另一个固定电压或可调电压的直流电，也称为直流直流变换器(DC/DC Converter) 。直流斩波电路一般是指直接将直流电转化为另一个直流电的情况IGBT降压斩波电路是直流斩波中最基本的电路之一IGBT降压斩波电路作为一种全控制装置，用于直流到直流的降压转换。IGBT是MOSFET与GTR既有复合器件MOSFET输入阻抗高，功率晶体管电压大，电流容量大。其频率特性介于MOSFET在功率晶体管之间，它可以在几十千赫兹的频率范围内正常工作，因此在高频和中功率应用中占据主导地位。所以用IGBT降压斩波电路作为一种全控制装置，具有IGBT易驱动、电压、电流容量大的优点，发展迅速。广泛应用于直流传动系统、充电蓄电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备。因此，本文的设计Buck降压斩波电路采用全控器件IGBT，并通过Matlab仿真，分析Buck降压斩波电路的特点。2 设计任务及要求 2.1 设计任务 要求设计 Buck 主电路、控制电路、驱动和保护电路以及降压斩波电路Matlab 仿真分析。主电路模块： 由全控型 IGBT 输出电压的开关时间比决定 u。的大小。控制电路模块：使用 SG3525 来控制 IGBT 开关。驱动和保护电路模块 IGBT 保护主电路。模拟分析主电路的建模。2.2 设计要求对 Buck 1.输入直流电压： Ud=100V2.开关频率 30KHz3.输出电压范围 20V~80V4.输出电压纹波：小于 1%5.最大输出电流：5A(额定负载下)6.过流保护功能，动作电流:6A7.具有稳压功能8.使用电阻负载时，试验效率不低于 80%4 设计内容 根据 Buck 降压斩波电路的设计任务要求主电路、控制电路、驱动和保护电路的设计，降压斩波电路的结构框图如图所示 1 所示。图 1 电路框图在图中 1 控制电路用于在结构框图中生成 IGBT 降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传输到驱动电路，驱动电路通过转换控制信号 IGBT，打开或关闭它。图 1 电路框图在图中 1 控制电路用于在结构框图中生成 IGBT 降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传输到驱动电路，驱动电路通过转换控制信号 IGBT，打开或关闭它。通过控制 IGBT 的开通和关断来控制 IGBT 减压斩波电路主电路工作。保护电路用于保护电路，防止过电流、过电压和欠电压损坏电路设备。最后，对主电路进行处理 Matlab 仿真分析。5 控制电路的选择和说明SG3525驱动电路 BUCK主电路5.1 降压斩波电路5.1.1 降压斩波电路原理 REUITttMonfon????0?式中 V处于通态时间； 断态时间为V；T为开关周期； 为导ont oft ?通占空比，简称占空比或导通比。降压斩波电路占比小于1。5.2 减压斩波电路主电路设计5.2.1 BUCK降压斩波主电路tttOOO b)TEiGtontofioi1 i2I10 I20t1uoOOO tttTE Ec)iGiG ton tofio txi1 i2I20t1 t2uo EMEV -MRLVDa) io EMuoiG在电力系统中，直接承担电能变换或控制任务的电路称为主电路。IGBT 降压斩波电路主电路图如下图所示 2 所示。IGBT 降压斩波电路主电路图如下图所示 2 所示。它是一种输出电压平均值的降压变换器U，总是小于输入电压 。该电路使用全控制器件 IGBT。在 IGBT 关断时，为dU为负载中的电感电流提供通道，设置了续流二极管 VD。在开关管 IGBT 二极管在导通期间 VD 相反，输入电源通过电感、电容和负载形成电路，为电感和负载提供能量，电容充电，电感电流增加，等效电路如图所示 3 所示。当开关管 IGBT 关断时，电感 自感电势导致二极管通过二极管流向负载，电感电流减小，等效电路图如图所示 4 所示。如果输出端的滤波电容足够大，输出电压几乎保持不变。电容电流平均值为稳态 因此，电感电流的平均值等于输出电流的平均值 I。在不同的情况下，变换器可能电流连续模式下工作，这需要具体的分析。本文不详细讨论，电流设计为连续模式。图 2 降压斩波主电路图5.2.2主电路元件参数选择主电路中的直流电源IGBT、如果需要确定二极管、电感、电容、电阻等部件的参数，其参数选择如下:(1)电源 因为主题需要输入直流电压 100V，因此，取直流稳压电源 100V 作为系统电源。(2)IGBT 由图 2 易知当 IGBT 截止时，电路通过二极管连续流 IGBT 两端承受最大正压 100V；而当 =1 时，IGBT 最大电流，其值为 5A。因此，有必要选择集电极最