直流-直流(DC-DC)变换电路是将一组电参数为直流电能变换为另一组电参数的直流电能的电路。DC-DC变换电路可分为无变压器隔离的DC-DC变换电路和有变压器隔离的DC-DC变换电路,无变压器隔离的DC-DC开关变换基本电路有:降压式变换电路(Buck电路)、升压式变换电路(Boost电路)、升降压式变换电路(Buck-Boost电路)、库克电路(Cuk电路)、Sepic电路和Zeta电路。在很多DC-DC开关变换电路的应用场合里,常常需要输入、输出间的电隔离,有变压器隔离的DC-DC变换电路最常用有:正激式变换电路、反激式变换电路和桥式隔离变换电路等。今天主要做的是非隔离型变换电路(Buck、Boost、Buck-Boost)的基本电路仿真,为什么说是基本呢?因为只是进行基本电路的形式、现象的演示……很多例如非阻性负载、电流连续断续、电感电容大小的选择、电感电容对输出电压纹波大小的影响、触发脉冲闭环控制等等均没有体现,因此只是一个比较简单的基本电路的演示。
Buck电路仿真Buck电路仿真模型:25252be640e2287adf780c2d701e178d.png1.主电路建模和参数设置主电路主要由直流电源、一个IGBT管、二极管、滤波电容和滤波电感以及负载组成,直流电源参数设置为100V,负载为纯电阻10Ω,滤波电容参数为1e-6,滤波电感的参数为0.001,二极管和IGBT管参数为默认值。2.控制电路的仿真模型控制电路的仿真模型主要由一个脉冲触发器通向IGBT,参数设置:峰值为1,周期为0.02s,注意脉冲宽度的不同,输出电压的平均值也不同,相位延迟时间为0。3.测量模块的选择从仿真模型可以看出,本次仿真主要是测量负载电压平均值以及负载两端电压和负载电流。仿真算法采用ode23tb,仿真时间为1s。(这个仿真算法和仿真时间还挺重要的,不同的电路对应不同的模型,需要用不同的算法,某些算法根本仿真不出来)脉冲宽度为50,结果如图所示18414d8cdf2cbd407fe2ed796384373c.png从上往下分别为负载电压、负载电流和电感电流。4411b34e6b71756da02623a8984c9dae.png上图为负载电流平均值(读图为50V) Buck电路在电流连续时,输出电压平均值3a9e8826d1507cb75ecd5b03c5ac7234.png由图可得,我们选择触发脉冲50%,直流电源电压为100V,仿真出来的结果与理论值几乎一样。
Boost电路仿真Boost电路仿真模型:c6938c4b552f6ca79bc93e482d90d1ef.png1.主电路建模和参数设置主电路主要由直流电源、一个IGBT管、二极管、滤波电容和滤波电感以及负载组成,直流电源参数设置为200V,负载为纯电阻5Ω,滤波电容参数为1e-4,滤波电感的参数为1e-4,二极管和IGBT管参数为默认值。(我使用另一本教材的参数:滤波电感为10H,滤波电容为1e-6,却仿真不出来,我又尝试了很多电感电容值,都有不同的结果,电感电容关系输出电压纹波等等,对DCDC变换电路影响挺大的,这个电容电感的问题后续需要专门分析总结一下)2.控制电路的仿真模型控制电路的仿真模型主要由一个脉冲触发器通向IGBT,参数设置:峰值为1,周期为2e-4s,注意脉冲宽度的不同,输出电压的平均值也不同,相位延迟时间为0。3.测量模块的选择从仿真模型可以看出,本次仿真主要是测量负载电压平均值以及负载两端电压和负载电流。仿真算法采用ode15s,仿真时间为0.01s。(主要是为了观察电路刚启动时的电压电流波形)脉冲宽度为50,结果如图所示cd17836b57fa213196ff66c78acf6d27.png从上往下分别是负载电压、负载电流和电感电流。电压刚开始波动比较大,到后面慢慢稳定下来。34eade51a7b105edf89f3136d4dce46e.png如图,前0.01s,电压平均值为0。将仿真时间改为0.1s:dc47b7d5a1107315f2060298dc44bf26.png从上往下分别是负载电压、负载电流和电感电流。ea22f3bae62eb82c99c52193e038d6de.png输出电压平均值0dbbeca2c90f3267ac50e8fec6aeb9aa.png由图得:平均电压在0.02s后稳定在了400V左右。 Ps:我们随便改变下L、C的值①L为1e-3,C为1e-475ba4eda9c0c18aa8f314b9393a4c5eb.png②L为1,C为111aea74e52908d80c59fa22d8a230903.png竟然没有值了,将仿真时间改为10s4366a507a3920f679e790f8127bea5bd.png4366a507a3920f679e790f8127bea5bd.png我觉得是后面还是有的,不过时间延长了,类似于时间常数那种。(这个问题之后要专门分析总结下,太怪异了)
Buck-Boost电路仿真与前面类似,就不赘述了,模型和结果如下图5266943abaaabd565a4780acc7a2ac14.png742e669164c89b0c86d7b07b4f42b433.png635045830b127198dcab737a6abffada.png4f779fdf723c7d0f67c719c8f9e80466.png从上往下为负载电压、负载电流、电感电流。cb50ce6af8c30a091ad02a4add71e0c6.png负载平均电压   
本次仿真模型下载地址:链接:https://pan.baidu.com/s/1G7Sp_eefV6W35aHQE79C9g提取码:ixmmd10a4904df1bff6ce6a45c5528e5cb1c.png要赶紧练科目二了……
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