《电子电路系统基辅分析与设计》实验报告--基于saber设计buck及其补偿网络.docx

《电子电路系统基辅分析与设计》
基于saber设计buck及其补偿网络

学生姓名：
学 号：
专业班级：
指导教师：

2017年 03月 20 日
一、 设计一相控AC/DC电路

单相桥式全控整流电路：
1.仿真实验图（Um=220V，f=50HZ，L=100mH，R=20Ω）

2.触发角设置

（电路电源） （VT1、VT4触发电源） （VT2、VT3触发电源）
计算：设置触发角30°
T=20m，所以
VT1、VT4的触发信号需延迟20m*360°/30°=1.67m；
VT2、VT3的触发信号需延迟1.67m+10m=11.67m。

3.波形

说明：从上而下，波形分别为输入测电压、晶闸管电压、输出负载电压。
说明：从上而下输出负载电压、输出负载电流、晶闸管电流、输入测电流。

4.输出负载电压波形

说明：输出负载电压的最大值为218.04V，接近输入测220V。
通过仿真波形，求得触发角对应的时间为1.7154m，接近于理论值的1.67m，可以认为仿真满足α=30°。

由于电路为阻感负载，波形符合理论连续不断续。

5.修改触发角改为45°

计算：设置触发角45°
T=20m，所以
VT1、VT4的触发信号需延迟20m*360°/45°=2.5m；
VT2、VT3的触发信号需延迟1.67m+10m=12.5m。

6.修改后的波形

说明：从上而下，波形分别为输入测电压、输出负载电压、晶闸管电压。

说明：从上而下输出负载电压、输出负载电流、晶闸管电流、输入测电流。

7.修改后的输出负载电压

说明：输出负载电压的最大值为218.19V，接近输入测220V。
通过仿真波形，求得触发角对应的时间为2.6304m，接近于理论值的2.5m，可以认为仿真满足α=45°。
由于电路为阻感负载，波形符合理论连续不断续。
8. 前后对比
输出电压波形，受触发角影响，各自延迟固定时间（30°：1.71m；45°2.63m）导通，并因为带阻感负载，波形连续。
晶闸管电压波形，受触发角影响。

二DC/DC电路

升压斩波电路：
1.仿真实验图（E=50V,L=1mH.C=100uF,R=20OoΩ）

2.参数设置

（电压电源） （电力MOS管触发电源）
计算：
D（占空比）=1/5；
根据升压斩波电路的原理，可以求得：
U=1/（1-D）E=62.5V

3.波形

说明：从上而下，分别为二极管电压，电感电压，开关管电压。
分析：当触发电源高电平（20u）时，开关管电压接近于0，电感电压=37.935，二极管电压=-48.61，二极管截止。当触发电源低电平（80u）时，开关电压=-60.498，承受反向电压，开关管截止，此时，二极管导通，二极管电压=0，电感电压接近于0。

说明：从上到下，从左到右二极管电流，开关管电流，电感电流。

4.输出电压波形

说明：其电压值最后促进于57V，接近理论值62.5V.

5.修改占空比
修改占空比为1/2，则U=100V。
6.修改后的输出电压波形

说明：修改占空比后，理论值为100V，但实际仿真结果大约77V，明显少于100V。所以推测，在1/2占空比时，呈断续状态。分析其原因，与占空比的大小有关。

6.修改电感L=10u

说明：将电感降低后，各类电流波形更容易不稳定，且由于L的值过小，时间常数变小，导致电流和电压上升时间过快，瞬间达到最大值，导致输出的电压极度不稳定，振荡很大。

修改电感L=100m

说明：将电感升高后，相当于电阻，电感极大，使得时间常数变大，各类电流和电压都能够稳定的上升和释放，波形更稳定，振荡减少，波形更具说明力。

7.修改电容C=1u

说明：将电容减少时，导致电容储存的过少，容易被消耗完，且易发生RC振荡，无论是幅度还是频率。波形不可用。

修改电容C=100m

说明：将电容增加时，由于电容过大，储存的能量过多，一个周期，释放不完，导致随着时间，输出电压一直在上升，且可能由于不断的积累，输出的电压值，超过上限值。

三DC/AC电路

单相全桥逆变电路
1. 仿真电路图（E=50V，C=100uF，L100uH，R=10Ω）

2.θ设置：

（V1） （V2）

（V3） （V4）
说明：V1与V2互补，V3与V4互补。θ为180-45°=135°。

3.电压波形

说明：从上而下，V1、V2、V3、V4、输出电压。
二极管电压

4.电流波形

在电流波形中，发现电流上升到了最大值，分析，可能的原因为时间常数过小，故增加电感值，增大时间常数。

5.修改后的波形

说明：从仿真数据中，得导通时间为148.9u，T=400u，导通角度为148.9u/400u*360°=134°，与理论导通角θ=135°相符合，且波形也与理论相一致。（Um=47V）

6.调整输出电压

说明：根据理论，可以通过调整θ值改变电压，故调整θ=1150-135=45°

说明：修改后的导通时间为50u，θ=50u/400u*360°=45°，且Um=47V.
分析：两个导通角的输出电压的平均值为：
θ=135°：47*135°/360°+0*45°/360°=17.6V
θ=45°：47*45°/360°+0*135°/360°=5.88V
计算得，可以通过调整导通角来改变电压值，且导通角越大，电压值越大。
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