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电力电子 实验报告

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电力电子学实验报告

姓名:陈思竹

班级: 076091-03 学号:20091000688 指导老师:谭智力 日期: 2012.4.28

实验一DC-DC变换电路的性能研究

一、实验目的

熟悉Matlab的仿真实验环境,熟悉Buck电路、Boost电路、Cuk电路及单端反激变换(Flyback)电路的工作原理,掌握这几种种基本DC-DC变换电路的工作状态及波形情况,初步了解闭环控制技术在电力电子变换电路中的应用。

二、实验内容

1.Buck变换电路的建模,波形观察及相关电压测试 2.Boost变换电路的建模,波形观察及相关电压测试; 3.Cuk电路的建模,波形观察及电压测试;

4.单端反激变换(Flyback)电路的建模,波形观察及电压测试,简单闭环控制原理研究。

(一)Buck变换电路实验

1.电路模型

降压变换器的输入电压为200V,输出电压为50V,纹波电压为输出电压的0.2%,负载电阻为20Ω,工作频率为20kHz。电感电流连续。

2、实验步骤

(1)、利用Matlab中的Simulink建立满足条件的电路模型,如图1所示;

图1

(2)、计算电感及电容参数,完成各模块参数设置;

根据已知条件:输入电压为200V,输出电压为50V,纹波电压为输出电压的0.2%,负载电阻为20Ω,工作频率为20kHz,电感电流连续。

电感电流连续时,D=M=V0/VS=50/200=0.25;

要使电感电流连续,则必须有Iomin>=IOB=V0(1-D)/2Lfs;(IOB为临界负载电流); 则有:L>=V0(1-D)/2fsIomin=50*0.75/2*20*1000*2.5=0.375mH; 要使输出电压纹波为输出电压的0.2%,有△V/ Vo=[π* (fc/fs)]2*(1-D)] /2≤0.2%,所以fc=1/(2*pi*√LC) ≤(fs*√[0.4%/(1-D)]/π,∴C≥1/(4*π2*L*fc2),计算后选取的

C值为240uF,经验算符合条件。

参数L=0.375,C=240uF。 3、实验结果与分析

(1)当fs=20 kHz时,在scope端观察到的波形图如下,其中波形1为门极

电压,波形2为电感电压,波形3为电感电流,波形4为输出电压,波形5为MOSFET电流,波形6为续流二极管电流:

(2)当fs=50 kHz时,在scope端观察到的波形图如下:

(3)、记录输出电压的平均值

fs=20KHZ时,输出电压平均值为:49.87V;

fs=50KHZ时,输出电压平均值为:49.4.V。

(4)分析提高开关频率对输出波形的影响

由图对比可看出,提高开关频率之后,MOSFET电流,续流二极管电流、电感电流在一个周期变量化变小,输出电压波形更稳定,由此看出纹波系数也变小。而这一结果与理论分析相吻合。

(二)Boost变换电路实验

1.电路模型

升压变换器的输入电压为3-6V,输出电压为15V,纹波电压低于输出电压的0.2%,负载电阻为10Ω,工作频率为40kHz。电感电流连续。 2、实验步骤

(1)利用Matlab中的Simulink建立满足条件的电路模型,如图2所示。

图2

(2)参数计算

在输入电压为6V时: 电感电压连续,则有:Vo=Vs/(1-D),所以算得D=0.6;

要使电感电流连续,则必须有Iomin>=IOB=V0*D(1-D)/2Lfs;(IOB为临界负载电流); 所以有:L>=Vo*D(1-D)/2fs*Iomin=0.012mH;取L=0.016mH; 输出电压纹波:△V/ Vo=D*fc/fs≤0.2%

所以fc=1/RC ≤0.2%*fs/D=1.34kHz,C≥1/(R *fc)=74uF,本模型中选取的C值为75uF。

3、实验结果与分析

(1)当fs=20 kHz时,在scope端观察到的波形图如下:其中波形1为MOSFET的门极电压,波形2为输入电压,波形3为电感电流,波形4为输出电压,波形5为续流二极管电流,波形6为MOSFET电流。

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电力电子学实验报告 姓名:陈思竹 班级: 076091-03 学号:20091000688 指导老师:谭智力 日期: 2012.4.28 实验一DC-DC变换电路的性能研究 一、实验目的 熟悉Matlab的仿真实验环境,熟悉Buck电路、Boost电路、Cuk电路及单端反激变换(Flyback)电路的工作原理,掌握这几种种基本DC-DC变换电路的工作状态及波形情况,初步了解闭环控制技术在电力电子变换电路中的应用。 二、实验内容 1.Buck变换电路的建模,波形观察及相关电压测试 2.Boost变换电路的建模,波形观

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