DCDC直流斩波电路的仿真.docx
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电力电子电路建模与仿真实验实验二 DC/DC直流斩波电路的仿真姓 名:所在院系:班 级:学 号:实验目的1 进一步掌握PSIM软件的使用方法。2 学习常用直流斩波电路的建模与仿真方法。3 加深理解各斩波电路的工作原理和不同变换特性。二、实验内容、步骤与结果1 降压斩波电路(1)、按图2-1设计仿真电路,设置电路参数,使其工作在连续模式,记录开关电压,输出电压与电流的波形及相应的仿真参数。图2-1(电路原理图)连续电路参数:L =1H ;R =100欧;F=50HZ;E=100V;占空比:0.8;仿真时间t=0.1s。仿真波形:图2-1-1(连续模式)(2)、改变电路参数,使其工作在非连续模式,在记录开关电压、输出电压与电流的波形及相应得的真参数。非连续电路参数:L =0.1H ;R =100欧;F=50HZ;E=200V;占空比:0.6;仿真时间t=1s。仿真波形:图2-1-2(非连续电路续模式)(3)、测量输出电压的直流分量,分析它与占控比的关系,并与理论值进行对比。电压的直流分量与波形:80V实验结果分析: (1)电压的直流分量计算公式:其中a=0.8,且E=100故理论计算值U0=80实际测量值U0=80可见直流电压分量与占空比成正比。实际测量值与理论计算值相差无几,极为接近。说明仿真是很准确的,结果真实可信。2 升压斩波电路(1)、按图2-2设计仿真电路,设置电路参数,使其工作在连续模式,记录开关电压,输出电压与电流的波形及相应的仿真参数。图2-2(电路原理图及改进电路)连续电路参数L =20mH ;R =20欧姆;C=220uF;F=1000HZ;E=100V;占空比:0.5 ;仿真时间t=50ms。图2-2-1(连续模式)(2)、改变电路参数,使其工作在非连续模式,在记录开关电压、输出电压与电流的波形及相应得的真参数。断续电路参数:L =1H ;R =500欧;C=100u;F=1000HZ;E=100V;占空比:0.8;仿真时间t=0.1S。图2-2-2(断续续模式)(3)、测量输出电压的直流分量,分析它与占控比的关系,并与理论值进行对比。直流电压分量与波形:(4)、提出改进电路并进行仿真。实验结果分析:电压的直流分量计算公式:其中且E=100;,可得;故理论计算值U0=200V实际测量值U0=180V测量结果与理论值有一定的误差,大约为左右。这种测量误差是不能容忍的。因此应进行改进测量方法。即使用直流电压表(DC Voltmeter)进行测量,测量结果见图2-2-3(电压直流分量)。可见稳定值与理论值极为接近。大约为300V。说明结果可信。3 升降压斩波电路(1)、按图2-3设计仿真电路,合理设置电路参数,使其工作在连续模式,记录开关电压,输出电压与电流的波形及相应的仿真参数。连续:连续a=0.8:断续a=0.5:图2-3(电路原理图及改进电路)连续升压电路:L =20mH ;R =1000欧;C=100uF;F=1000HZ;E=100V;占空比:0.8 仿真时间 t=100ms。连续降压电路:L =20mH ;R =1000欧;C=100uF;F=1000HZ;E=100V;占空比:0.5 仿真时间 t=100ms。仿真波形:(2)、改变电路参数,使其工作在非连续模式,在记录开关电压、输出电压与电流的波形及相应得的真参数。非连续升压电路:L =20mH ;R =20欧;C=220uF;F=1000HZ;E=100V;占空比:0.8 仿真时间 t=100ms。非连续降压电路:L =20mH ;R =20欧;C=220uF;F=1000HZ;E=100V;占空比:0.5 仿真时间 t=100ms。(3)、测量输出电压的直流分量,分析它与占控比的关系,并与理论值进行对比。实验结果分析:电压的直流分量计算公式:当其中且;故理论计算值;而实际测量值;当其中且;故理论计算值;而实际测量值;通过上述对比分析可以发现测量误差相对小,求其原因是选取的是电压稳定后一段较小的时间,这样就在很大程度上降低了误差。使结果较为准确。此外通过直流电压表测量直流分量较为准确。四、思考题 1 总结上述斩波电路的不同之处。答:上述包括5种基本斩波电路:降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路, Sepic斩波电路,Zeta斩波电路,前两种是最基本电路。降压斩波电路通过IGBT的导通关断改变输出电压的值;升压斩波电路通过电容和电感的储能作用,在IGBT关断时,电源和电容共同提供能量;升降压斩波电路是在IGBT处于通态时,电源给电感储能。电容C维持输出电压并向负载供电,IGBT关断时负载电压与电源极性相反。输出电压可调;Sepic斩波电路电源电流和负载电流均连续,有利
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