毕业设计论文-电力电子课程设计boost电路的建模与仿真.doc

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○一五 年 一 月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 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 引言 课程设计任务书 题目 Boost电路建模、仿真 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 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、生成曲线、电路参数分析、选定。 V1=20V±10% V2=40V I0=0 ~ 1A F=50kHZ 第一章 电路原理分析 Boost电路，即升压斩波电路（Boost Chopper），其电路图如图1－1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）向电感L充电，电流流过电感线圈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R两端为输出电压（负载R两端电压为），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，以保持不变，这样E和L串联，以高于电压向电容C充电、向负载R供电。下图1－2为V触发电流和输出负载电流的波形，图1－3为电感充放电电流的波形。 第二章 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。 2.1 当V处于通态时 电源E对L充电，设电感电流初值为，即由 可得L电流为： 设通态时间为，则时L电流达到最大， （式2－1） 同时，电容C向负载供电，其电流为： 电路状态方程如下： 2.2 当V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，由可得： （式2－2） 设断态时间为，则时L电流将下降到极小值，即为， 故由（式2－2）得：，于是得到。 令，并设占空比，升压比为，其倒数为， 则与的关系可表示为： （式2－3） 由此式可见，，故，则达到电压升高的目的。 电路状态方程如下： 第三章 电路参数的选择 3.1 占空比的选择 由（式2－3）可得：，其中V1=12V±10% ，V2=24V 故可得： 3.2 电感L的选择 在该电路中，前面已经假设电感L的值必须足够大，在实际中即要求电感有一个极限最小值，若L，将导致电感电流断续，并引起MOSFET元件V和续流二极管VD以及电感L两端的电压波形出现台阶，如图3－1所示。 这种情况将导致输出电压纹波增大、电压调整率变差，为防止此不良情况的出现，电感L需满足下式要求： （式3－1） 根据临界电感的定义可知，当储能电感时，V导通时，通过电感的电流都是从零（即）近似线性增加至其峰值电流，而V截止期间，由下降到零。在此情况时，刚好处在间断与连续的边缘，而且MOSFET、二极管和电感两端电压的波形也刚好不会出现台阶，此时电感电流的平均值正好是其峰值电流的一半。即