【正文】 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1． 題目 Sepic 電路建模、仿真 2． 任務(wù) 建立 Sepic 電路的方程，編寫算法程序，進(jìn)行仿真，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，合理選取電路中的各元件參數(shù)。 3． 要求 課程設(shè)計(jì)說明書采用 A4 紙打印，裝訂成本；內(nèi)容包括建立方程、編寫程序、仿真結(jié)果分析、生成曲線、電路參數(shù)分析、選定。 V1=20－ 40V V2=26V I0=0 ~ 1A F=50kHZ 目錄 1 Sepic 電路 分析 ............................................................................................................ 1 Sepic 電路簡介 ..................................................................................................... 1 原理分析 ............................................................................................................ 1 電力運(yùn)行狀態(tài)分析 .............................................................................................. 2 2 Sepic 電路各元件的參數(shù)選擇 .......................................................................................... 7 Sepic 電路參數(shù)初值 .............................................................................................. 7 電路各元件的參數(shù)確定 ....................................................................................... 7 3 控制策略的設(shè)定 .......................................................................................................... 11 4 Matlab 編程仿真 .......................................................................................................... 12 根據(jù)狀態(tài)方程編寫 Matlab 子程序 ....................................................................... 12 求解算法的基本思路 ......................................................................................... 13 Matlab 求解 Sepic電路主程序 ............................................................................. 15 5 通過分析仿真結(jié)果合理選取電路參數(shù) L1， L2， C1， C2.................................................. 18 參數(shù) L1 的確定 ................................................................................................... 18 參數(shù) L2 的確定 ................................................................................................... 20 參數(shù) C1 的確定 ................................................................................................... 21 參數(shù) C2 的確定 ................................................................................................... 22 采用校核后的參數(shù)仿真 ..................................................................................... 24 6 采用 Matlab分析 Sepic 斬波電路的性能 ...................................................................... 24 計(jì)算電感 L2的電流 IL2出現(xiàn)斷續(xù)的次數(shù) ............................................................. 24 紋波系數(shù)的計(jì)算 ................................................................................................ 25 電壓調(diào)整率 ....................................................................................................... 25 負(fù)載調(diào)整率 ....................................................................................................... 26 電路的擾動分析 ................................................................................................ 27 7 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 30 華 南 理 工 大 學(xué) 電 力 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 1 1 Sepic電路分析 Sepic電路簡介 Sepic 斬波電路是開關(guān)電源六種基本 DC/DC 變換拓?fù)渲唬且环N允許輸出電壓大于、小于或者等于輸入電壓的 DC/DC 斬波電路。其輸出電壓由 主控開關(guān)(三極管或 MOS 管 )的占空比控制。 SEPIC 變換器是一種四階非線性系統(tǒng) , 因具有可升降壓、同極性輸出、輸入電流脈動小、輸出易于擴(kuò)展等特點(diǎn) , 而廣泛應(yīng)用于升降壓型直流變換電路和功率因數(shù)校正電路。這種電路最大的好處是輸入輸出同極性。尤其適合于電池供電的應(yīng)用場合，允許電池電壓高于或者小于所需要的輸入電壓。比如一塊鋰電池的電壓為 3V ~ ，如果負(fù)載需要 ，那么 Sepic電路可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。另外一個(gè)好處是輸入輸出的隔離，通過主回路上的電容C1 實(shí)現(xiàn)。同時(shí)具備完全關(guān)斷功能，當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，輸出電壓 為 0V。 原理分析 Sepic 斬波電路的原理圖如圖 1 所示。由可控開關(guān) Q、儲能電感 L L2二極管 D、儲能電容 C濾波電容 C負(fù)載電阻 R 和控制電路等組成。 1V Q DSv 2V2L1C D2C1L R1i Di2i1ci圖 Sepic 斬波電路的原理圖 Sepic 斬波電路的基本工作原理是：當(dāng)開關(guān)管 Q 受控制電路的脈沖信號觸發(fā)而導(dǎo)通時(shí)， V1— L1— Q 回路 C1— Q— L2回路同時(shí)導(dǎo)通， L1和 L2儲能。 V 處于斷態(tài)時(shí)， V1— L1— C1— D— 負(fù)載（ C2和 R）回路及 L2— D— 負(fù)載回路同時(shí)導(dǎo)通，此階段 V1和 L1既向負(fù)載供 電，同時(shí)也向 C1充電， C1儲存的能量在 Q 處于通態(tài)時(shí)向L2轉(zhuǎn)移。 華 南 理 工 大 學(xué) 電 力 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 2 Sepic 斬波電路的輸入輸出關(guān)系由下式給出： 2 1 1 11o n o no ff o nttV V V Vt T t ? ?? ? ??? （ 1） 圖 SPEIC 的開關(guān)波形（ VQ1∶ Q1 漏源電壓） 電力運(yùn)行狀態(tài)分析 對 于理想情況下的電路分析，儲能電感 L L2 足夠大，其時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于開關(guān)的周期，流過儲能電感的電流 IL可近似認(rèn)為是線性的。電容 C C2也足夠大，能夠維持兩端電壓恒定。此外，開關(guān)管 Q 及二極管都具有理想的開關(guān)特性。分析電路圖可以得到： Q 開通時(shí)電路運(yùn)行分析 MOSFET 開通時(shí)的等效電路如圖 2 所示： 華 南 理 工 大 學(xué) 電 力 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 3 1V 2L1C 2C1L R1i 2ci 2V1ci2i 圖 Q 開通時(shí)的等效電路圖 Q 開通時(shí)，輸入電源 V1對 L1充電，儲能電容 C1對 L2充電，電容 C2維持著負(fù)載 R 的兩端電壓。此時(shí)有 11211222LLCCCVVVViIViR??? ???? ???? ???? （ 2） Q 關(guān)斷時(shí)電路運(yùn)行分析 MOSFET 關(guān)斷時(shí)的等效電路如圖 2 所示： 1V 2V2L1C D2C1L R1i2i1i 1ci 圖 Q 關(guān)斷時(shí)的等效電路圖 Q 關(guān)斷后，充在電感 L1上的電荷對電容 C1放電，充在電感 L2上的電荷通過二極管 D 對負(fù)載放電。此時(shí)有 華 南 理 工 大 學(xué) 電 力 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 4 11 1 2221122 1 20L CLCCV V V VVViIVi I IR? ? ? ???????? ??? ? ? ???