[工學(xué)]sepic電路課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 華南理工大學(xué)電力學(xué)院2013 年 1 月課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1． 題目Sepic電路建模、仿真2． 任務(wù)建立Sepic電路的方程，編寫(xiě)算法程序，進(jìn)行仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，合理選取電路中的各元件參數(shù)。其輸出電壓由主控開(kāi)關(guān)(三極管或MOS管)的占空比控制。比如一塊鋰電池的電壓為3V ~ ，那么Sepic電路可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。由可控開(kāi)關(guān)Q、儲(chǔ)能電感LL2二極管D、儲(chǔ)能電容C濾波電容C負(fù)載電阻R和控制電路等組成。電容CC2也足夠大，能夠維持兩端電壓恒定。此時(shí)有 （3） 輸入直流電壓V1和輸出直流電壓V2的關(guān)系穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓UL對(duì)時(shí)間的積分為零，即 （4） 當(dāng)Q處于通態(tài)時(shí)，電感LL2兩端的電壓分別為、當(dāng)Q處于關(guān)斷時(shí)，電感LL2兩端的電壓分別為、。 電路的狀態(tài)方程由圖3可知，等效電路與開(kāi)關(guān)Q的狀態(tài)有關(guān)，所以Sepic斬波電路可分為Q通態(tài)和Q斷態(tài)兩個(gè)狀態(tài)來(lái)分析。此外，u=0同時(shí)令，即表示Q關(guān)斷時(shí)電感L2的電流出現(xiàn)斷續(xù)時(shí)的狀態(tài)。（3）忽略開(kāi)關(guān)管的正向?qū)▔航岛投O管的正向壓降。確定電感的一個(gè)好規(guī)則就是，在最小輸入電壓下，使得紋波電流峰峰值大約等于最大輸入電流的40%。這種特性使SEPIC特別適用于流過(guò)電容的有效電流（跟電容技術(shù)有關(guān)）相對(duì)較小的小功率應(yīng)用。 濾波電容C2的確定在SEPIC中，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)Q1打開(kāi)時(shí)，電感充電，輸出電流由輸出電容提供。如圖4所示，假設(shè)一半紋波跟ESR有關(guān)，另外一半跟容量有關(guān)，因此 (17)輸出電容必須滿(mǎn)足有效電流、ESR和容量的需求。二極體的功耗等于輸出電流乘以二極體的正向壓降。峰值開(kāi)關(guān)電壓等于Vin＋Vout。要確保導(dǎo)通損耗加上開(kāi)關(guān)損耗不會(huì)超過(guò)封裝的額定值或者超過(guò)散熱設(shè)備的極限。當(dāng)，即對(duì)占空比進(jìn)行正向的調(diào)整，占空比增大，由式可知，輸出的增大，即縮小與26的差距。另一方面，迭代次數(shù)n的增大使得程序運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)，本例選擇k=，n=2500，程序運(yùn)行一次的時(shí)間約為5s。根據(jù)題目要求，開(kāi)關(guān)頻率F固定為50kHZ，故應(yīng)采取第一種控制方式。因此,，Matlab和PLECS 軟件相結(jié)合進(jìn)行電力電子系統(tǒng)仿真是一種十分理想的選擇。綜合后的微分方程所下所示 （23）1）Q開(kāi)通時(shí)，輸入電源V1對(duì)L1充電，儲(chǔ)能電容C1對(duì)L2充電，電容C2維持著負(fù)載R的兩端電壓。 y(3)/L2。此時(shí)根據(jù)式23，令u=0，可得此時(shí)的微分方程，子函數(shù)語(yǔ)句如下：function dy=fun2(t,y)。 y(1)/C1。 0。：主程序：clear。L1=。f=50000。 %輸入電壓為20~40Vd=*ones(n,1)。ton=d(i)*T。,linspace(0,ton,6),yy)。,linspace(ton,T,6),yy)。 %記錄電流斷續(xù)次數(shù) [nn mm]=size(y2)。fun239。fun339。 y2=[y21。 %輸出電感L1電流I2(i)=y2(end,2)。 %每次迭代調(diào)整占空比if d(i+1)=1。endenduo(i)%畫(huà)圖 figure(1)。) xlabel(39。) grid on。 I1的波形圖39。I1(A)39。 %畫(huà)出電感L2電流波形 title(39。) ylabel(39。 %畫(huà)出電容C1電壓波形 title(39。) ylabel(39。 輸出電壓V2 電感L1電流IL1電感L2電流IL2 電容C1電壓VC15 通過(guò)分析仿真結(jié)果合理選取電路參數(shù)L1，L2，C1，C2預(yù)設(shè)參數(shù)為L(zhǎng)1=，L2=，C1=，C2=，現(xiàn)通過(guò)Matlab仿真結(jié)果對(duì)比分析波形，對(duì)參數(shù)進(jìn)行校核。由上面的分析可知，一方面L1太小會(huì)使V2不能收斂；另一方面，增大L1可以加快V2的收斂速度。2）增大L2，當(dāng)L2取為4mH，此時(shí)輸出電壓收斂速度變慢，但超調(diào)量明顯減小。1）減小C1，C1取5uF，輸出電壓V2波形如下，此時(shí)V2收斂速度加快，但是V2最終的脈動(dòng)較大。1）減小C2，取C2= uF，此時(shí)超調(diào)量明顯變小，但是波形發(fā)生畸變。本例折中取C2=30uF。 紋波系數(shù)的計(jì)算紋波系數(shù)為紋波電壓的幅值與直流電壓幅度之比，是一種動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)。分別將輸入電壓設(shè)為V1max=40V、V1min=20V進(jìn)行仿真。系統(tǒng)引入了反饋環(huán)節(jié)，每迭代一次都對(duì)占空比進(jìn)行調(diào)整，控制策略在這里得到了很好體現(xiàn)。波形如下所示2）負(fù)載R1=100Ω時(shí)，波形如下所示可見(jiàn)，當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，輸出電壓的調(diào)整時(shí)間增長(zhǎng)，但最后將會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)值上，其穩(wěn)定值為V2=，電壓有一定的下降。輸出電壓波形如下所示，最終V2能夠收斂。t=0~，R=26Ω；t=，R突變?yōu)?2Ω。突變方案五：Sepic電路實(shí)際工作中，負(fù)荷總是不斷發(fā)生改變的，但負(fù)荷的變化幅度一般
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