【正文】 態(tài)的時間 ont ，則電容電流和時間的乘積為 2onIt 。由此可得： 11onof f2 1 IIttI ?????2o1 IUEI ?? ?T ti0 C 0d21off onI t I t?成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 (146) 從而可以得出： (147) 可以得出輸出電壓與電源電壓的關(guān)系為： (148) Sepic 斬波電路 和 Zeta 斬波電路 圖 Sepic 斬波電路原理圖 Sepic 斬波電路的基本工作原理 是 ： 當 V 處于 通態(tài) 時 ， 1 VEL??和 12VCL?? 回 路同 時導(dǎo) 電 ， 1L 和 2L 貯 能。 Sepic 斬波電路的輸入輸出關(guān)系由下式給出： (149) ??????? 1on ononof f12 t tTttIIdd12 1o 1 UKKUtt tU ????EEtT tEttU ??????? 1ononof fono成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 圖 Zeta 斬波電路原理圖 Zeta 斬波電路也稱雙 Sepic 斬波電路，其基本工作原理是：在 V處于通態(tài)期 態(tài) 間，電源 E 經(jīng)開關(guān) V 向電感 1L 貯能。待 V 關(guān)斷后， L1－ VD－ C1 構(gòu)成振蕩回路，1L 的能量轉(zhuǎn)移至 1C ， 其貯存的 能量全部轉(zhuǎn)移至 1C 。 Zeta 斬波電路的輸入和輸出關(guān)系 為 (150) 兩種電路相比，具有相同的輸入輸出關(guān)系， Sepic 斬波電路中，電源電流和負載電流均連續(xù)，有利于輸入輸出濾波，反之， Zeta斬波電路的輸入和輸出電流均是斷續(xù)的。 復(fù)合斬波電路和多相多重斬波電路 利用上節(jié)介紹的降壓斬波電路和升壓斬波電路的組合，即可構(gòu)成復(fù)合斬波電路。 電流可逆斬波電路 斬波電路用于拖動直流電動機時， 常要使直流電動機既可電動運行，又能再生制動，將能量回饋電源，從電動狀態(tài)到再生制動的切換EU ???? 1o成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 可通過改變電路連接方式實現(xiàn)，但在要求快速響應(yīng)時，就需要通過對電路本身的控制來實現(xiàn)。此電路電動機的電樞電流可正可負，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第 1 象限和第 2 象限。當電路只作降壓斬波器運行時， 2V 和 2VD 總處 于斷態(tài)，只作升壓斬波器運行時， 1V 和 1VD 總處于斷態(tài)。在這種工作方式下，當降壓斬波電路或升壓斬波電路的電流斷續(xù)而為零時，使另一個斬波電路工作，讓電流反方向流過，這樣電動機電樞回路總有電流流過 。 橋式可逆斬波電路 電流可逆斬波電路雖可使電動機的電樞電流可逆，實現(xiàn)電動機的兩象限運行，但其所能提供的電壓極性是單向的。 圖 橋式可逆斬波電路 使 4V 保持通時，等效為電流可逆斬波電路，提供正電壓，可使電動機工作于第 2 象限。前面介紹的兩種復(fù)合斬波電路是由不同的基本斬波電路 組合而成的。一個控制周期中電源側(cè)的電流脈波數(shù)稱為斬波電路的相數(shù)，負載電流脈波數(shù)稱為斬波電路 的重數(shù)。該電路相當于由三個降壓斬波電路單元并聯(lián)而成，總輸出電流為三個斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的三倍。多相多重斬波電路 的總輸出電流最大脈動率（即電流脈動幅值與電流平均值之比）與相數(shù)的平方成反比，且輸出電流脈動頻率提高，因此多相多重斬波電路和單相斬波電路相比，在輸出電流最大脈動率一定時，所需平波電抗器的總重量大為減輕。 此時，電源電流為合可控開關(guān)的電流之和，其脈動頻率為單個斬波電路時的三倍，諧波分量比單個斬波電路時顯著減小，且電源電流的最大脈動率也是與相數(shù)的平方成反比。 多相多重斬波電路還且有備用功能，各斬 波電路單元 可互為備用，萬一 斬波單元發(fā)生故障，其余各單元可以繼續(xù)運行，使得總體的可靠性提高。因此本章的重點是， 理解降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理，掌握這兩種電路的輸入輸出關(guān)系、電路解析方法、工作特點。針對這樣的應(yīng)用趨勢。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如 C、 Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學(xué)計算軟件的先進水平。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計算 方面首屈一指。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C，F(xiàn)ORTRAN 等語言完成相同的事情簡捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點 ,使 MATLAB 成為一個強大的數(shù)學(xué)軟件。可以直接調(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后 調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用。附加的工具箱（單獨提供的專用 MATLAB 函數(shù)集）擴展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。 2) 具有完 備的圖形處理功能 ,實現(xiàn)計算結(jié)果和編程的可視化 。 4) 功能豐富的應(yīng)用工具箱 (如信號處理工具箱、通信工具箱等 ) ,為用戶提供了大量方便實用的處理工具 . （ 3） MATLAB 優(yōu)勢 1）友好的工作平臺和編程環(huán)境 MATLAB 由一系列工具組成。包括 MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽 器。而且新版本的 MATLAB 提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。 2）簡單易用的程序語言 MATLAB 一個高級的矩陣 /陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。新版本的 MATLAB 語言是基于最為流行的 C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與 C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學(xué)表達式的書寫格式。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是 MATLAB 能夠深入到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。其擁有 600 多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)用戶所需的 各種計算功能。在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如 C 和 C++ 。 MATLAB 的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。 4）出色的圖形處理功能 MATLAB 自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進行標注和打印。可用于科學(xué)計算和工程繪圖。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等， MATLAB 也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 5）應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱 MATLAB 對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。目前， MATLAB 已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、 小波分析 、信號處理、圖像處 理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計、 LMI 控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、 DSP 與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（ Toolbox）家族中有了自己的一席之地。允許用戶編寫可以和 MATLAB 進行交互的 C 或 C++語言程序。 MATLAB 的一個重要特色就是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。 7）應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面） 在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在 輸入輸出方面，可以直接向 Excel 和 HDF5 進行連接。仿真的模型線路如圖（ 23）所示。模型中連接了示波 器，用于觀察線路中各部分電壓和電流波形。 圖 電流連續(xù)時的仿真波形 圖 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 圖 電流斷續(xù)時的仿真波形 圖 升壓斬波電路的仿真研究 圖 升壓斬波電路的仿真模型 仿真參數(shù)：脈沖發(fā)生器脈沖周期為 ，脈沖寬度為 50%，直流電源 E 設(shè)為 100V， IGBT 和二極管參數(shù)保持默認，初選 L 的值為1mH， C 的值為 100μF。 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 圖 升壓斬波電路的仿真波形 圖 觀察仿真結(jié)果，從圖中可以看輸出電壓在 200V左右，滿足關(guān)系式o n o ffoo ff o fftt TU E Ett???。 升降壓斬波電路的仿真 圖 升降壓斬波電路仿真模型 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 仿真電路參數(shù)：直流電源 E 為 200V，脈沖發(fā)生器脈沖周期為,電感 L 為 1mH，電容 C 為 100μs，電阻 R 為 5Ω， IGBT 和二極管參數(shù)保持默認值。啟動仿真，仿真波形如下圖所示： 圖 α ＝ 1/3 的仿真波形 圖 當把脈沖發(fā)生器的脈沖寬度設(shè)為 60%時，導(dǎo)通比 α 為 3/5,因此該電路作升壓斬波電路，輸出電壓 oU 應(yīng)為 300V，設(shè)置仿真時間為 ,算法采用 ode45s。 當把脈沖發(fā)生器的脈沖寬度設(shè)為 %時， 導(dǎo)通比 α 為 1/3，因此該電路作降壓斬波電路，輸出電壓 oU 應(yīng)為 100V,設(shè)置仿真時間為,算法采用 ode45s。啟動仿真，仿真波形如下圖所示 : 圖 Cuk 斬波電路 的仿真波形 圖 通過 Cuk 斬波電路與升降壓斬波電路相比較，我們不難發(fā)現(xiàn)輸出電壓的表達式都是相同的，只不過 Cuk 斬波電路的輸入電源電流和輸出負載電流都是連續(xù)的而升壓斬波電路的輸入電源電流和負載電流都是斷續(xù)的，并且 Cuk 斬波電路的輸出電壓脈動很小，有利于對輸入、輸出進行濾波。電感 1L 為 ， 2L 、 3L 、4L 均為 20mH，電容為 10μF，電阻為 10Ω。仿真時間設(shè)為 5ms，算法采用 ode45s。從仿真波形圖上看，仿真結(jié)果與理論分析完全吻合，進而驗證了我們第一章我理論分析 。從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。當時面對浩瀚的書海真是有些茫然，不知 從何 下手。 在搜集資料的過程中，我認真準備了一個筆記 本。 4 月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手論文的寫作。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，論文也慢慢成型。 5 月開始進行相關(guān)圖形的繪制工作和電路的 仿真 設(shè)計工作。在 電路仿真的 初期，由于經(jīng)驗 不足 ，覺得無從下手，經(jīng)過導(dǎo)師 悉心 的指導(dǎo)，我 對電路仿真 漸漸有了頭緒 ，也有了興趣 ，通過 先前 對 資料 分析 ，逐漸 掌握電路的仿真原理和技巧，其他問題也迎刃而解。為此，我又詳細地學(xué)習(xí)了 Word 軟件并 參考 了其他論文的寫作格式。 歷經(jīng)了幾個月的奮戰(zhàn)，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我加深了我對直流斬波電路和認識，學(xué)到許多軟件方面的知識。 同時，這次畢業(yè)設(shè)計也 磨練 了我的毅力和耐力。從畢業(yè)設(shè)計選題到設(shè)計完成， 許 老師給予了我耐心指導(dǎo)與細心關(guān)懷，有了 許 老師耐心指導(dǎo)與細心關(guān)懷我才不會在設(shè)計的過程中迷失方向，失去