电力电子技术课程设计指导书.doc

BOOST电路的设计与仿真
摘 要
BOOST电路又称为升压型电路，是一种直流一直流变换电路,其功能是将直流电变为另一种固定电压或者可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。电路中以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通与断开，实现了对PWM的占空比控制，进而完成电压的升压。设计由Matlab仿真完成。Matlab主要是理论分析，借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图，非常方便的就可进行控制参数输入，和输出图像显示。同时利用MATLAB软件对电路进行仿真得出各种模型图和波形，满足了设计要求。
【关键字】升压斩波电路 MATLAB PWM

一．设计要求：
对Boost电路进行设计，要求：输入电压：40v,输出电压：60v—120v。
二．设计目的：
1、通过对Boost 电路的设计，掌握Boost电路的工作原理，综合运用所学知识，进行Boost电路和系统设计的能力；
2、根据给定指标，设计BOOST电路参数
3、利用MATLAB仿真软件，做出MATLAB模型图及其MATLAB示波器的波形；
三、设计方案和电路图
1、BOOST电路图：

图1 Boost电路图
Boost基本工作原理:
升压斩波电路（Boost Chopper）的原理图如上图1所示，首先假设电路中电感值L很大，电容值C也很大。
当可控开关V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，因C值很大，基本保持输出电压为uo为恒值，记为Uo。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L积蓄的能量为EI1ton。
当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量。设V处于断态时间为toff，则在此期间电感L释放的能量为 。
当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量和释放的能量相等，即

化简得： （1）
上式中，T/toff1, 输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。也称之为boost变换器。
——升压比，调节其即可改变Uo。将升压比的倒数记作b，即。b和导通占空比a有如下关系：
（2）
因此，式（1）可表示为

升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因：
① L储能之后具有使电压泵升的作用
② 电容C可将输出电压保持
2、计算过程
D=20%
L=(Ud D)/(△If)=32 mH
C=(I0D)/(△Uf)=0.4uF
四、MATLAB的模型图及其MATLAB示波器的波形
1、MATLAB的模型图下图2所示：

图2 MATLAB模型图
2、采样波形图如图3所示：
（1）电感的电流采样波形；
（2）二极管电流采样波形；
（3）通过开关的采样电流波形；
（4）输出电压波形；
（5）PWM波形；

图3 采样波形图

3、细节波形如图4所示:
（1）电感的电流细节波形
（2）二极管电流细节波形
（3）通过开关的细节波形
（4）输出电压细节波形
（5）PWM细节波

图4 细节波形

五、实验波形和参数
实验结果波形如下图5所示，其参数：D=20%，L=0.4uF，C=32 mH， 周期T=2e-6，停止时间t=0.01s。

图5 实验结果波形

六、小结
通过这一周的电力电子课程设计，不仅对MATLAB6.5软件有了进一步的了解，对BOOST电路也有的深入的认识和理解。BOOST电路在电力电子学习中就是非常重要典型的电路，通过这次的仿真和实验室实际测量，对这个电路的特点，优缺点有了更加深刻的理解。刚开始，对很多元件的选择都不清楚，通过老师的知道和同学的帮助，学会了如何更好的设计电路选择正确的元器件。通过在实验室测得的波形和仿真的波形进行对比，虽然存在一些差异，但是基本上还是一致的。
同时在这次的课程设计发现MATLAB软件功能非常强大。平时在学习中不能够透彻理解的知识，通过动手，会有更好的认知。本次课程设计虽然不长，但是它给我们带来了很多收获。在仿真过程中遇到过各式各样的问题，我不断发现了自己的不足之处。整了个设计过程对我而言可以说是困难重重，譬如对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，觉得无从下手等等，不过通过自己查资料和问同学，一一都解决了。对MATLAB有了进一步的认识。
七、参考文献
[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M](第四版)北京：机械工业出版社，2000
[2]邵丙衡.电力电子技术[M]北京：中国铁道出版社，1997
[3]林渭勋.电力电子技术基础[M]北京：机械工业出版社,1990
[4]丁道宏.电力电子技术[M]北京：航空工业出版社，1992

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