电子电力学实验报告资料.doc

电子电力学实验报告 学号： K031341725 姓名： 张治中 实验成绩： 实验时间： 2015.11.29 五六节 实验地点： 实验楼六楼 实验题目： 直流斩波电路的性能研究 实验设备 电脑一台；MATLAB仿真软件一个； 实验目的 熟悉直流斩波电路的工作原理 熟悉Buck电路与Boost电路的组成和工作特点 三、实验原理 直流降压斩波电路的工作原理（Buck电路） Buck电路产生低于直流输入电压Ud的平均输出电压Uo。 图1 Buck电路结构 工作原理 t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压Uo=E，负载电流io按指数曲线上升。 t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。 通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。 数量关系 电流连续： 负载电压平均值： 负载电流平均值： 图2 Buck电路波形图 直流升压斩波电路的工作原理（Boost电路） Boost电路产生高于直流输入电压Ud的平均输出电压Uo。 图3 Boost电路结构图 工作原理 假设L和C值很大。 V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。 V处于断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。 图4 Boost电路波形图 数量关系： 输出电流的平均值Io为： 实验内容 两种直流斩波电路的设计与测试 实验步骤 Buck电路的仿真 （1）启动matlab，进入simulink后新建文档，绘制Buck电路如图5所示； （2）双击各模块设置参数。电压源参数：100V；电阻、电容参数设置：C=1μF，L=100mH，R=1Ω；脉冲发生器模块（Pulse）：振幅设置1V，周期0.001s，脉冲宽度50%； （3）设置好参数后仿真，仿真时间2s，观察输出电压并保存示波器波形图，保存为jpeg格式，命名为“Buck50.JPG”； 图5 Buck电路仿真模型图 在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的宽度，将50%改为80%，观察输出电压幅值并保存输出波形，命名为“Buck80.JPG”； 在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的频率，将周期0.001s修改了0.01s，观察保存输出波形，命名为“Buck_Pluse.jpg”； 在步骤（2）的基础上修改电感，将100mH修改为10mH，观察负载电流并保存输出波形,命名为“Buck_Inductor.jpg”。 Boost电路的仿真 （1）启动matlab，进入simulink后新建文档，绘制Boost电路如图6所示； （2）双击各模块设置参数。电压源参数：100V；电阻、电容参数设置：C=0.7mF，L=100mH，R=10Ω；脉冲发生器模块（Pulse）：振幅设置1V，周期0.001s，脉冲宽度20%； （3）设置好参数后仿真，仿真时间2s，观察并保存示波器波形图,命名为“Boost20.jpg”； 图6 Boost电路仿真模型图 在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的宽度，将20%改为50%，观察输出电压幅值并保存输出波形,命名为“Boost50.jpg”； 在步骤（2）的基础上修改脉冲模块的频率，将周期0.001s修改了0.01s，观察输出波形并保存输出波形,命名为“Boost_Pluse.jpg”； 在步骤（2）的基础上修改电感，将100mH修改为10mH，观察输出电压并保存输出波形,命名为“Boost_Inductor.jpg”。 3. 试验台验证 六、试验结论与分析 1. 分析两种斩波电路占空比与输出电压幅值的关系 （1）Buck电路 A，将“Buck50.jpg”、“Buck80.jpg”的波形粘贴在下方，描述各波形参数的含义，分析电感电压与电源电压的关系。 四幅子图中第一幅显示电源和电感的电压波形，第二幅显示输入IGBT电力管控制极的波形，第三幅显示电感电流和负载电压波形，第四幅显示二极管两端电压波形； 由图可知，电感电压小于电源电压，且电感反向供电与正向供电的电压幅值之和大约等于电源电压。 B. 通过导通比计算实验步骤1的（3）和（4）中输出电压的理想值，与仿真的显示值比较，验证仿真结果的正确性。 计算值为： 仿真显示值为： 误差不超过0.9%，故仿真结果正确； 计算值为： 仿真显示值为： 误差不超过0.3%，故仿真结果正确； C. 将“Buck_Inductor.jpg”的波形粘贴在下方，并分析电感减小后对输出的影响 电感变小后，负载电流的波动幅度增大 Boost电路 将“Boost20.jpg”和“Boost50.jpg”的波形粘贴在下方，描述各波形参数的含义，分析电感电压