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，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。直流电路应用广泛，包括直流电机传动、开关电源和其他领域的直流电源。斩波器的工作方式有：脉宽调制模式频率调制模式。脉宽调制方法比较常见。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，如直流电源系统、航天电源系统、直流电机驱动系统、混合能电动汽车等。 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降压电路的基本要求如下：
1.输入直流电压：Ud=100V
2.开关频率30KHz
3.输出电压范围20V~80V
4.输出电压纹波：小于1%
5.最大输出电流：5A(在额定负载下)
6.具有过流保护功能，动作电流：6A
7.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降压斩波电路降压斩波电路
图1 电路框图
控制电路用于在图1结构框图中生成IGBT降压斩波电路降压斩波电路
V处于通态时间；V处于断态时间；T为开关周期；为导通比，简称占空比或导通比。降压斩波电路占空比小于1。
5.2 降压斩波电路主电路设计
5.2.1 BUCK降压斩波主电路
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。该电路使用一个全控型器件IGBT。在IGBT为了在负载中为电感电流提供通道，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，同时电容充电，电感电流增加，等效电路如图3所示。当开关管IGBT关闭时，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。在稳定状态下，由于电容电流平均为0，电感电流平均等于输出电流平均值I。
在不同的情况下，变换器可能在电流连续模式或电流连续模式下工作，这需要具体的分析。本文没有详细讨论，电流设计为连续模式。
图2 降压斩波主电路图
5.2.2主电路元器件参数选择
主电路有直流电源，IGBT、二极管、电感、电容、电阻等部件需要确定参数的，其参数选择如下：
(1)电源 因为主题需要输入1000直流电压V，因此，直流稳压电源取1000V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两端最大正压为100V；而当=1时，IGBT最大电流为5A。因此，需要选择集电极最大的连续电流>5A，反向击穿电压B>100v的IGBT。但考虑到两倍的安全性