【正文】 ............................第二章：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容........................................2第三章：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理..........................3第四章：實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器..................................4第五章：實(shí)驗(yàn)方法........................................4第六章：思考及心得體會(huì)..................................6第一章引言一簡述電力電子技術(shù)是研究采用電力電子器件實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的換和控制的科學(xué)，是20世紀(jì)50年代誕生，70年代迅速發(fā)展起來的一門多學(xué)科互相滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。.1簡述...........................................1?？傊?，通過這次基于MATLAB的升壓降壓式變換器的仿真的設(shè)計(jì)，我無論在理論分析上還是在建模仿真上都是受益頗多，體會(huì)到了Matlab軟件在電力電子技術(shù)學(xué)習(xí)和研究中的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)它也是能讓我們將理論與實(shí)踐相結(jié)合、將所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化聯(lián)系在一起的很好的工具，經(jīng)過仿真能使所學(xué)的概念理解的更清晰、知識(shí)掌握的更牢固。通過使用Matlab的可視化仿真工具Simulink對(duì)升降壓斬波Boost—Buck電路建立仿真模型，我更加熟悉了仿真庫里的原器件，增強(qiáng)了畫圖能力，使用SCOPES（示波器），可以在運(yùn)行方針時(shí)簡明地觀察到仿真結(jié)果，還可將多個(gè)結(jié)果放在一起以便對(duì)比，使我體會(huì)到了Matlab的可視化仿真工具Simulink的功能的齊全及使用的便捷。第六章 心得體會(huì)本次設(shè)計(jì)中我查閱了相關(guān)書籍、資料，首先對(duì)直流斬波電路有了大致的掌握，直流變換電路主要以全控型電力電子器件作為開關(guān)器件，通過控制主電路的接通與斷開，將恒定的直流斬成斷續(xù)的方波，經(jīng)濾波后變?yōu)殡妷嚎烧{(diào)的直流輸出電壓。同時(shí)其建模方法也適用于其他斬波電路的方針，只需對(duì)電路結(jié)構(gòu)稍作改變即可實(shí)現(xiàn)，因此實(shí)用性較強(qiáng)。利用Simulink對(duì)降壓斬波電路和升降壓斬波的仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，與采用常規(guī)電路分析方法所得到的輸出電壓波形進(jìn)行比較，進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。直流斬波技術(shù)主要應(yīng)用于已具有直流電源需要調(diào)節(jié)直流電壓的場(chǎng)合。電流連續(xù)時(shí)流過Mosfet的電流：保持其他參數(shù)不變，只改變電感的值，分別取電感為10H，1H，可得到如下波形：L=L=1HL=波形分析：在保持其他參數(shù)，只改變電感值的情況下，如果電感太大，會(huì)使電感在Mosfet導(dǎo)通期間儲(chǔ)存的能量與關(guān)斷期間所釋放的能量相等的關(guān)系不能快速的建立起來，所以電感太大，需要更長的時(shí)間才能是輸出穩(wěn)定；但如果電感太小，在上電瞬間，會(huì)使電感上儲(chǔ)存的能量過大，不能及時(shí)釋放，使得輸出過高，出現(xiàn)超調(diào)?？刂泼}沖： 升壓變換器仿真波形參數(shù)設(shè)置完畢后，啟動(dòng)仿真，得到如下仿真結(jié)果：升壓變換器的輸出電壓：電流連續(xù)時(shí)二極管電流：電流連續(xù)時(shí)輸入電流：波形分析：在Mosfet導(dǎo)通期間，電源U向電感L充電，充電電流iL基本為iL，電感儲(chǔ)能，此時(shí)負(fù)載由C供電。（5）電容參數(shù)C=。（4）負(fù)載參數(shù)取R=10 Ω。（2）Mosfet按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一升壓變換器，輸入電壓為36V，負(fù)載電阻為10歐姆，開關(guān)器件選用MOSFET，開關(guān)頻率40kHz,要求電流連續(xù)，根據(jù)上述要求完成主電路設(shè)計(jì)。電流連續(xù)時(shí)的二級(jí)管電流：電流連續(xù)時(shí)的輸入電流：波形分析：輸入電流，在Mosfet導(dǎo)通期間，電源U通過電感L向負(fù)載傳遞能量，電感電流逐漸上升，直到Mosfet關(guān)斷為止。控制脈沖參數(shù)設(shè)置：Mosfet參數(shù)設(shè)置：二極管參數(shù)設(shè)置： 降壓變換器仿真波形參數(shù)設(shè)置完畢后，啟動(dòng)仿真，得到如下仿真結(jié)果：占空比20%時(shí)的輸出電壓：占空比40%時(shí)的輸出電壓：占空比60%時(shí)的輸出電壓：占空比80%時(shí)的輸出電壓：波形分析：根據(jù)負(fù)載電壓計(jì)算公式：tontonU0=E=E=aEton+toffT可知，在占空比分別為20％、40%、60%、80%是對(duì)應(yīng)的電壓輸出應(yīng)該為：40v,80v,120v,160v,符合理論計(jì)算結(jié)果。（5）電感參數(shù)L=1000H。（3）二極管按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置。 降壓變換器電路參數(shù)設(shè)計(jì)由Mosfet構(gòu)成直流降壓斬波電路(Buck Chopper)的建模和參數(shù)設(shè)置：（1）電壓源參數(shù)取U=200V。由于VD的單向?qū)щ娦?，iL不可能為負(fù)，即總有iL≥0，從而可在負(fù)載上獲得單極性的輸出電壓。當(dāng)Mosfet導(dǎo)通時(shí)，Ud通過電感L向負(fù)載傳遞能量。根據(jù)上述要求完成主電路設(shè)計(jì)。圖6 升壓電路原理圖圖7 升壓電路電流連續(xù)時(shí)的波形圖數(shù)量關(guān)系：設(shè)V通態(tài)的時(shí)間為ton，此階段L上積蓄的能量為EI1ton設(shè)V斷態(tài)的時(shí)間為toff，則此期間電感L釋放能量為(U0E)I1toff 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等：EI1toff=(U0E)I1toff化簡得：U0=ton+tofftonE=TE tonT/off1，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬波電路。（2）V處于通態(tài)時(shí)，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負(fù)載R供電，輸出電壓Uo恒定。（3）t=t2時(shí)刻，再次驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上述過程。（2）t=t1時(shí)控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。由于vDS的增加部分幾乎全部降落在夾斷區(qū)，故iD幾乎不隨vDS增大而增加，管子進(jìn)入飽和區(qū)，iD幾乎僅由vGS決定。隨著vDS的增大，靠近漏極的溝道越來越薄，當(dāng)vDS增加到使VGD=vGS－vDS=VT(或vDS=vGS－VT)時(shí)，溝道在漏極一端出現(xiàn)預(yù)夾斷，如圖3(b)所示。但當(dāng)vDS較?。╲DS0，VP漏極電流iD沿溝道產(chǎn)生的電壓降使溝道內(nèi)各點(diǎn)與柵極間的電壓不再相等，靠近源極一端的電壓最大，這里溝道最厚，而漏極一端電壓最小，其值為VGD=vGS－vDS，因而這里溝道最薄。（3）vDS對(duì)iD的影響：圖3 MOSFET結(jié)構(gòu)圖如圖3(a)所示，當(dāng)vGSVT且為一確定值時(shí)，漏——源電壓vDS對(duì)導(dǎo)電溝道及電流iD的影響與結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管相似。這種必須在vGS≥VT時(shí)才能形成導(dǎo)電溝道的MOS管稱為增強(qiáng)型MOS管。上面討論的N溝道MOS管在vGS＜VT時(shí)，不能形成導(dǎo)電溝道，管子處于截止?fàn)顟B(tài)。vGS越大，作用于半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)就越強(qiáng)，吸引到P襯底表面的電子就越多，導(dǎo)電溝道越厚，溝道電阻越小。（2）導(dǎo)電溝道的形成：圖2 MOSFET輸出特性曲線當(dāng)vGS數(shù)值較小，吸引電子的能力不強(qiáng)時(shí)，漏——源極之間仍無導(dǎo)電溝道出現(xiàn)，如圖1(b)所示。排斥空穴：使柵極附近的P型襯底中的空穴被排斥，剩下不能移動(dòng)的受主離子(負(fù)離子)，形成耗盡層。電場(chǎng)方向垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向襯底的電場(chǎng)。當(dāng)柵——源電壓vGS=0時(shí)，即使加上漏——源電壓vDS，而且不論vDS的極性如何，總有一個(gè)PN結(jié)處于反偏狀態(tài)，漏——源極間沒有導(dǎo)電溝道，所以這時(shí)漏極電流iD≈0。P溝道增強(qiáng)型MOS管的箭頭方向與上述相反，如圖1(c)所示。圖1 MOSFET結(jié)構(gòu)圖圖1(a)、(b)分別是MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖和代表符號(hào)。MOS管的源極和襯底通常是接在一起的(大多數(shù)管子在出廠前已連接好)。然后在半導(dǎo)體表面覆蓋一層很薄的二氧化硅(SiO2)絕緣層，在漏——源極間的絕緣層上再裝上一個(gè)鋁電極,作為柵極g。由襯底的材料不同，MOS管分為NMOS和PMOS。3: 場(chǎng)效應(yīng)管是利用改變電場(chǎng)來控制半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性，不是像三極管那樣用電流控制PN結(jié)的電流。第二章 MOSFET開關(guān)器件簡介 MOSFET開關(guān)器件簡介MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effection Transistor)金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管FET與BJT的最大區(qū)別在于他們的電荷載體不同，BJT的載荷是空穴或是被擊出的分子（共價(jià)鍵斷裂導(dǎo)致）而FET載荷則是自由電子，其數(shù)目多了幾個(gè)數(shù)量級(jí)！MOSFET同三極管應(yīng)用上的差別在于：1：MOSFET管是壓控器件，而三極管是電流控制器件2：MOSFET的三種狀態(tài)夾斷區(qū)，恒流區(qū)，可變電阻區(qū)，一般我們運(yùn)用夾斷區(qū)和恒流區(qū)來作為開關(guān)控制，而三極管有三種工作狀態(tài)，截止態(tài)，放大態(tài)和飽和態(tài)，三極管在截止態(tài)和飽和態(tài)切換是可以做開關(guān)的。構(gòu)架在Simulink基礎(chǔ)之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI)，這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶