电力电子课程设计--Boost电路的建模与仿真

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1、 1 课程设计说明书 课程名称： 电力电子课程设计 设计题目： Boost 电路的建模与仿真 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 二一二一五五 年年 一一 月月 - 2 - 目录目录 引言 课程设计任务书 3 第一章 电路原理分析. 4 第二章 电路状态方程. 5 2.1 当 V 处于通态时 . 5 2.2 当 V 处于断态时 . 5 第三章 电路参数的选择 . 6 3.1 占空比的选择 . 6 3.2 电感 L 的选择 . 6 3.3 电容 C 的选择 . 7 3.4 负载电阻 R 的选择 7 第四章 电路控制策略的选择 8 4.1 电压闭环控制策略 8

2、4.2 直接改占空比控制输出电压 8 第五章 MATLAB 编程 . 9 5.1 定义状态函数 . 9 5.2 主程序的编写 . 9 5.3 运行结果 12 第六章 Simulink 仿真 16 6.1 电路模型的搭建 . 16 6.2 仿真结果 16 第七章 结果分析 . 18 参考文献 19 - 3 - 引言引言 课程设计任务书课程设计任务书 题目题目 Boost 电路建模、仿真 任务任务 建立 Boost 电路的方程，编写算法程序，进行仿真，对仿真结果进行分析， 合理选取电路中的各元件参数。 要求要求 课程设计说明书采用 A4 纸打印，装订成本；内容包括建立方程、编写程序、 仿真结果分析

3、、生成曲线、电路参数分析、选定。 V1=20V10% V2=40V I0=0 1A F=50kHZ - 4 - 第第一一章章 电路原理分析电路原理分析 Boost 电路，即升压斩波电路（Boost Chopper），其电路图如图11所示。 电路中V为一个全控型器件，且假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当 V 处于通态时，电源 E （电压大小为 1 V） 向电感 L 充电，电流 L i流过电感线圈 L， 电流近似线性增加，电能以感性的形式储存在电感线圈 L 中。此时二极管承受 反压，处于截断状态。同时电容 C 放电，C 上的电压向负载 R 供电，R 上流过电 流 0 IR 两端为输出电压

4、0 U（负载 R 两端电压为 2 V），极性为上正下负，且由于 C 值很大，故负载两端电压基本保持为恒值。当V处于断态时，由于线圈L中的磁 场将改变线圈L两端的电压极性，以保持 L i不变，这样E和L串联，以高于 0 U电 压向电容 C 充电、向负载 R 供电。下图12为 V 触发电流和输出负载电流的波 形，图13为电感充放电电流的波形。 图 21 - 5 - 第二章第二章 电路状态方程电路状态方程 为了方便后面 MATLAB 程序的编写，此文中选取电感电流 iL和电容电压 V2为 两个状态变量， ，建立状态方程。 2.12.1 当当 V V 处于通态时处于通态时 电源 E 对 L 充电，设电

5、感电流初值为 0L I，即由 1 L L di VLV dt 可得 L 电流为： 11 0LL VV idttI LL 设通态时间为 on t， 则 on tt时 L 电流达到最大， 1 .m ax0LonL V itI L （式 21） 同时，电容 C 向负载供电，其电流为： R V dt dV Cic 22 电路状态方程如下： 1LL diVV dtLL 22 dVV dtC R 2.2.2 2 当当 V V 处于断态时处于断态时 电源和电感 L 同时向负载 R 供电，L 电流的初始值则为 V 处于通态的终值 .m axL i， 由 12 L L di VLVV dt 可得： 1212 .

6、m axLL VVVV idtti LL （式 22） 设断态时间为 off t，则 off tt时 L 电流将下降到极小值，即为 0L I， 故由（式 22）得： 12 0.m axLoffL VV Iti L ，于是得到 offoffon tVttV 21 )(。 令 onoff Ttt，并设占空比 on t T ，升压比为 off T t ，其倒数为 off t T ， 则 1 V与 2 V的关系可表示为： 21 1 1 VV （式 23） 由此式可见，1，故 21 VV，则达到电压升高的目的。 电路状态方程如下： 12L diVV dtL 22L dVi RV dtR C - 6 - 第三章第三