matlab課程設(shè)計(jì)最新版

1、直流斬波電路一 . 設(shè)計(jì)目的：1. 熟悉降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理。2. 掌握兩種基本斬波電路的工作狀態(tài) , 學(xué)會(huì)使用 Matlab 的可視化工具 Simulink 建立電路的仿真模型的 方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)升降壓斬波電路進(jìn)行詳細(xì)的分析， 以提高設(shè)計(jì)模型的能力及加強(qiáng)對(duì) Matlab/Simulink 軟件 的熟練程度。3. 了解電路圖的波形情況 , 認(rèn)真分析仿真結(jié)果，深刻 體會(huì) Matlab 軟件對(duì)于電力電子電路設(shè)計(jì)的重要作用。 二軟件介紹Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，是一種基于 MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛使

2、用于線性 系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模 和仿真中。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采 樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模， 它也支持多 速率系統(tǒng)， 也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣 速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink 提供了一 個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI) ，這個(gè)創(chuàng)建 過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成， 它提供了一 種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到 系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink 是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng) 域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包 括通訊、控制、信號(hào)處理、 視頻處理和圖像處理系統(tǒng)， Si

3、mulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫(kù) 來(lái)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。緊密集成，可 以直接訪問(wèn) MATLAB大量的工具來(lái)進(jìn)行算法研發(fā)、仿 真的分析和可視化、批處理腳本的創(chuàng)建、建模環(huán)境的 定制以及信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。Simulink 是 Matlab 軟件下的一個(gè)附加組件，是一個(gè)用 來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的 MATLAB件包。 支持連續(xù)、離散以及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同 時(shí)它也支持具有不同部分擁有不同采樣率的多種采樣速 率的仿真系統(tǒng)。在其下提供了豐富的仿真模塊。其主要 功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、方針和分析，可以預(yù)先對(duì)系 統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，按仿真的最佳效果來(lái)調(diào)試及

4、整定控制 系統(tǒng)的參數(shù)。 Simulink 仿真和分析的主要步驟按先后順 序?yàn)闉? 從模塊庫(kù)中選擇所需要的基本功能模塊， 建立結(jié) 構(gòu)圖模型，設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真并觀看輸出結(jié) 果，針對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行分析和比較。三 設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要步驟：根據(jù)給出的技術(shù)要求，確定總體設(shè)計(jì)方案。從軟件中選擇具體的元件，進(jìn)行硬件系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)。進(jìn)行相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)，完成相應(yīng)的功能。進(jìn)行調(diào)試和修改。撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。電路介紹直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩?調(diào)電壓的直流電 , 也稱(chēng)為直接直流 - 直流變換器。直流斬 波電路一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姷那闆r，不包括直流-交流-直流的情況，且甚至更多地指

5、后一種 情況。直流斬波電路包括：降壓斬波電路、生涯斬波電路、升 壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路，其中前兩種電路是最它在電 源的設(shè)計(jì)上有很重要的使用。一般來(lái)說(shuō)，斬波電路的實(shí) 現(xiàn)都要依靠全控型器件。在這里，我所設(shè)計(jì)的是基于 IGBT的降壓斬波短路和升壓斬波電路。四.設(shè)計(jì)思路電源直流降壓斬波電路主要分為三個(gè)部分，分別為主電路模 塊，控制電路模塊和驅(qū)動(dòng)電路模塊。電路的結(jié)構(gòu)框圖如 下圖(圖1)所示。主電路圖1電路結(jié)構(gòu)框圖除了上述主要結(jié)構(gòu)之外，還必須考慮電路申電力電 子器件的保護(hù)，以及控制電路和主電路的電器隔離 主電路是整個(gè)斬路路勺核心，降壓過(guò)程觸就由此模

6、塊完 成。其原理圖如圖所示+主電路原理 rf冬LUi q:D乙C二R+U。降壓斬波電路(Buck)原理圖h.iL如圖，IGBT在控制信號(hào)的作用下開(kāi)通和關(guān)斷。開(kāi)通時(shí)， 二極管截止，電流io流過(guò)大電感L,電源給電感充電， 同時(shí)為負(fù)載供電。而IGBT截止時(shí)，電感L開(kāi)始放電為負(fù) 載供電，二極管 VD導(dǎo)通，形成回路。IGBT以這種方式 不斷重復(fù)開(kāi)通和關(guān)斷，而電感 L 足夠大，使得負(fù)載電流 連續(xù)，而電壓斷續(xù)。從總體上看，輸出電壓的平均值減 小了。輸出電壓和輸入電壓之比a由控制信號(hào)的占空比來(lái)決定。 這也就是降壓斬波電路的工作原理。根據(jù)降壓斬波電路原理圖， 建立降壓斬波電路仿真模型， 如下:powwgifii

7、G*TOC Voftjge SourceS*ne-5 RLC- BrandiCurrentBr-BcrDioderrDtecrste, Tb -Ifr-DQ&snTTkn Pulslt $*ni-ulurSeri&s- RLC Brniiw+jS降壓斬波的典型波形如圖所示降壓電路波形圖占空比50%在電力電子設(shè)計(jì)過(guò)程中利用 MATLAB來(lái)進(jìn)行仿真建 模分析有很大的好處，它不但非常方便而且能夠在很大 程度范圍內(nèi)減少因設(shè)計(jì)問(wèn)題而造成的浪費(fèi)。這里的仿真主要是運(yùn)用MATLAB件中的simulink 工具。先從simulink的元件庫(kù)中找到需要用的元件，然 后搭建相應(yīng)的主電路，設(shè)置好參數(shù)后

8、即可進(jìn)行仿真。根據(jù)題目要求輸出電壓平均值為 300V,電阻為20Q,電感3e-4,電容470e-6。這里是首先指定電源為 300V直流。則最大占空比為50%先用純電阻負(fù)載。如圖為升壓斬波電路原理圖+UO根據(jù)升壓斬波電路原理圖，建立升壓斬D電路仿真模型， 如下： +J Tct ROiscre-te,. 百p&flErguiPul»Gtnmot&yieRLCBra-i1IGST0 adeVgI 話 je fEjsErreTlCunw: kleasju revert由IGBT構(gòu)成的直流降壓斬波電路的建模和參數(shù)設(shè)置:1、電壓源U=300V2、IGBT、二極管都按其原有的數(shù)值進(jìn)

9、行設(shè)置。、3、負(fù)載參數(shù) R=20Q, L=3e-4, C=470e-64、開(kāi)關(guān)頻率20KHZ開(kāi)關(guān)信號(hào)占空比 D=50%運(yùn)行之后可以得到如圖所示的升壓斬波電路波形圖U+ipC 二R+UoHr1Lsoso40亦4"A1 iA4-1- I A.L .L. 1.L44- 7M-/-/ "J1i1 "71-J-L J 1111 /4 ""17iyii/101<0300n.i111 L 1II1L111-,-IIIiIII1iij1i111 HJ匚11 _曲asp,.丄s：J_A*、2J?>., s郎29.5_L_11_i_、LL2Li_1)升

10、壓斬波電路的基本原理1、升壓斬波電路的工作原理(1) 假設(shè)L和C值很大(2) V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，電流恒定H, 電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓U0恒定。(3) V處于斷態(tài)時(shí)，電源E和電感L同時(shí)向電容C充 電，并向負(fù)載提供能量。升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因一是L儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用 二是電容C可將輸出電壓保持住 以上分析中，認(rèn)為V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓U0不變，但實(shí)際C值不可能無(wú)窮大，在此階段其向負(fù)載放電，Uo必然會(huì)有所下降，故實(shí)際輸出電壓會(huì)略低。五實(shí)驗(yàn)心得通過(guò)這次對(duì)直流斬波電路的課程設(shè)計(jì)， 我對(duì)斬波電路有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路也有了更深刻的認(rèn)識(shí)，另外，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中我也學(xué)會(huì)了用一些基本元部件進(jìn)行建模的基本方法，加深 了對(duì)課本知識(shí)的進(jìn)一步理解。同時(shí)這次課程設(shè)計(jì)使用到 MATLAB件，設(shè)計(jì)時(shí)借助MATLAB軟件進(jìn)行系統(tǒng)模型仿真，進(jìn)一步熟悉了 MATLAB語(yǔ)