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
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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
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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
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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V1）向电感L充电，电流iL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I0R两端为输出电压U0（负载R两端电压为V2），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iL不变，这样E和L串联，以高于U0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。
图2－1
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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IL0，即由VL?L可得L电流为：iL??V1Vdt?1t?IL0 LLdiL?V1 dtV1ton?IL0 （式2－1） LdV2V2?同时，电容C向负载供电，其电流为：ic??C dtR电路状态方程如下：
diLVLV1?? dtLLdV2V??2 dtCRiL.max?设通态时间为ton，则t?tno时L电流达到最大，
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iL.max，
diV?VV?V由VL?LL?V1?V2可得：iL??12dt?12t?iL.max （式2－2）
dtLL设断态时间为toff，则t?toff时L电流将下降到极小值，即为IL0，
V1?V2toff?iL.max，于是得到V1(ton?toff)?V2toff。 LtoffTt令T?ton?toff，并设占空比??on，升压比为，其倒数为??，
TtoffT1V2?V1 则V1与V2的关系可表示为：（式2－3）
1??由此式可见，??1，故V2?V1，则达到电压升高的目的。
故由（式2－2）得：IL0?电路状态方程如下：
diLV1?V2? dtLdV2iLR?V2? dtRC- 5 -
电力电子课程设计--Boost电路的建模与仿真-精品
