Cuk斩波.doc

JIU JIANG UNIVERSITY
电力电子技术
课程设计
题目 Cuk斩波的MATLAB仿真
院系电子工程学院
专业自动化
姓名
学号
指导教师张波
2013年6月7日
摘要
将一直流电压变换为另一固定或可调的直流电压的变换叫做直流—直流(DC/DC)变换,电路多使用具有自关断能力的GTO、P-MOSFET与IGBT全控型器件。这些电力电子器件工作在开关状态,即将直流电压断续地加到负载上,通过改变电压加在负载上的时间与停歇的时间来改变负载上电压的平均值。DC/DC变换器又叫做斩波器或直流断续器或直流调压器,它以体积小、质量小、效率高等优点被广泛用于干线铁道、工矿与城市地铁的电力机车牵引调速、电瓶搬运车、铲车、通信系统电源、计算机系统
使用直流斩波技术,不仅可以实现调压功能,而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因素的目的。直流斩波技术主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
关键字: MATLAB ;CUK斩波;电力电子技术
摘要 2
1 课程设计的目的 4
2课程设计原理图 4
IGBT工作原理 4
Cuk斩波原理 5
仿真模型使用模板的参数设置 6
电路分析 8
3 MATLAB/SIMULINK基础知识 9
MATLAB介绍 9
MATLAB的主要组成部分 9
SIMULINK的模块库介绍 10
SIMULINK功能模块的处理 10
SIMULINK线的处理 11
SIMULINK仿真的运行 12
4课程设计仿真图 15
5心得体会 16
6参考文献 16
1 课程设计的目的
通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的:
(1)培养学生文献检索的能力,检索需要的文献资料;
(2).培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力;
(3).培养学生运用知识的能力和工程设计的能力;
(4).提高学生课程设计报告撰写水平;
(5).提高学生通过实验测试、研究分析和完善设计的水平。
2课程设计原理图
IGBT工作原理
IGBT是三端器件,具有栅极G,集电极C和发射极E。IGBT由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件,其输入极为MOSFET,输出极为PNP晶体管,它融合了这两种器件的优点,既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点,有具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点,其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十KHz频率范围内,在现代电力电子技术中得到了越来越广泛运用,在较高频率的大、中功率应用中占据主导地位
IGBT的等效电路如图所示,由图1知,若在IGBT的栅极G和发射极E之间加上驱动电压,则MOSFET导通,这样PNP晶体管的集电极C与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和发射极直接电压为0V,则MOS截止,切断PNP晶体管基极电流的供给,使得晶体管截止。IGBT与MOSFET 一样也是电压控制器件,在它栅极G一发射极E间施加十几V 的直流电压,只有在Ua极漏电极电流流过,基本上不消耗
Cuk斩波原理
CUK斩波电路的原理图和等效图如下所示。电路的基本工作原理是:当可控开关V处于通态时(图b中开关接B),E—L1—V回路和负载R—L2—C2—V回路分别流过电流。当V处于断态时(图b中开关接A),E—L1—C2—D回路和负载

R—L2—D回路分别流过电流,输出电压的极性与电源电压极性相反
稳态时电容C的电流在一周期内的平均值应为零,也就是其对时间的积分为零,即
(为V处于通态的时间, 为V处于断态的时间)
由此可得:
假设电容C很大使电容电压的脉动足够小。
当开关S合到B点时,B点电压=0,A点电压;
当S合到A点时,,=0。因此,B点电压的平均值为(为电容电压的平均值),又因电感的电压平均值为零,所以
。另一方面,A点的电压平均值为,且的电压平均值为零,按上图(b)中输出电压的极性,有。于是可得出输出电压与电源电压E的关系为:


仿真模型使用模板的参数设置
IGBT与Diode、电压测量、电流测量等均采用默认设置。
‚增益模块Gain,设置Gain=-1。
ƒ电源电压E=100V,电阻R=30Ω,滤波电容C=5uF,储能电感L=2mH,
L1=2mH,储能电容C1=。。
④脉冲信号发生器Pulse Generator的设置。
“Pulse type”脉冲类型,设置为Time based(时间基准)。
“Time”时间,设置为Use