升降压斩波电路
MATLAB仿真
及分析
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一、问题介绍
设输入电压Uo=50V
纹波电压小于0.02%
脉冲周期T=1e-4s
负载R=450Ω
电感L=1.1e-2H
电容C=4.5e-4F
电感电流连续
二、电路原理
电路中的电感L很大，电容C也很大，使电感电流???和电容电压是负载电压???基本上是恒值。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态状态时，电源E通过V当电流为电感L时，向电感L供电储存能量?1.同时，C保持输出电压恒定，并向负载R供电。然后使V关闭，L的能量向负载释放，电流为i2.负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路又称反极性斩波电路。
稳态时，电感L两端的电压在T周期内UL时间积分为零，即
当V处于通态期时，UL=E；当V处于断态期时，UL=-Uo。于是
因此，输出电压为
三．MATLAB仿真电路图
四.波形及分析
1.降压情况:设比0.42输出电压理论值为Uo=0.42/(1-0.42)*50=36V
(1)脉冲波形、电阻电压、电流波形、电容电压、电流波形
电阻电压的理论值为36V,实际输出略小于36V，造成这种误差的原因是半导体器件导通时管压降，使输出电压低于理想结果。由于纹波电压的存在，电阻电压波形在一定值附近上下波动，电阻电流波形随电阻电压波形变化。由电路图可知，电容和电阻并联，所以电容电压波形同电阻电压。由i=C*du/dt电容电流与电容电压的变化速率成正比。从电容电压波形可以看出，其变化率在逐渐降低，因此电容电流也在逐渐降低。电阻波形和电容波形的纹波电压约为△U/U0=(34.755-34.76)/2/[(34.755 34.76)/2]=0.000215=0.0215%。
注：
纹波电压：直流电压应为固定值， 但大多数情况下，它是通过交流电压整流和滤波器获得的。由于滤波器不完整，将会有剩余的交流成分，即使电池供电也会因负载波动而产生波纹。事实上，即使是最好的基准电压源设备，其输出电压也有波纹
。
(2)电感电压电流波形
由上图，当IGBT导通时，电感电压Ul等于电源电压E；当IGBT关闭时，电感电压Ul等于输出电压Uo。由u=L*di/dt得△i=u*t/L,因此，电流增量△i与时间t成正比，逐渐增加；计算后，电感电流在导通时间内增加△i=U/L*t1=50/(1.1e-2)*(1e-4)*0.42=0.19A，与波形一致；电感电流增量为△i=-[U/L*(t2-t1)]=-[50/(1.1e-2)*(1e-4)*(1-0.42)]= -0.19A，与波形无误差△i=0.3-0.12=0.18A相符。
(3)IGBT电压电流波形
由电路图得到，IGBT反向截止电压为电源电压与输出电压之和，与波形一致。IGBT由于电感的限制，电流逐渐增加
2.升压情况:设比0.55输出电压理论值为Uo=0.55/(1-0.55)*50=61V。波形和数据分析类似于降压斩波的计算方法。
(1)脉冲波形、电阻电压电流波形、电容电压电流波形
(2)电感电压电流波形
(3)IGBT电压电流波形
五、讨论探索
纹波可以理解为：IGBT二极管截止时，左电路部分为动态电路的完全响应过程，右电路部分为零输入响应；IGBT截至目前，左电路部分断开，右电路部分仍为零输入响应。