PSIM直流升压电路仿真

一、题目及设计指标说明

1.题目

通过仿真设计一个直流升压电路，已知条件：输入电压E=12V，输出电压Uo=36V，等效负载R=50Ω。确定电路电感、电容参数、选择驱动电路的频率(可在20kHz-200kHz选择)和占空比。

2.设计指标

（1）开关频率(20kHz-200kHz可选)

（2）满足输出电压波动（1%-8%可选）。 

（3）满足电感电流纹波（20%-70%可选）。 

3.必做任务

（1）完整的仿真波形（时间轴从0开始，直至系统稳定）

（2）电流、电压波形局部放大，检验是否满足设计指标（输出电压纹波、电感电流纹波是否与指标一致）

二、参数计算

1.升压斩波电路原理图

 

图 1 升压斩波电路原理图

2.设计指标的明确

（1）输出电压波动2%。

（2）电感电流纹波40%。

（3）开关频率50kHz。

3.计算过程

（1）根据已知条件求占空比

 

（2）确定系统工作频率为50KHz

（3）计算C

 

（4）计算L

4.列出计算结果

 三、仿真模型构建过程及其设置参数说明

1.各模块设置参数说明

Gating Block 参数设置：Frequency:50000,No. of Point:2,Switching Points:0 240.

Inductor         参数设置： Inductance:0.0001852777,Initial Current :0,Current Flag 0.

Capacitor      参数设置： Capacitance ：0.000001334，Init.Cap.Voltage：0，Current Flag：0.

DC                  参数设置：Amplitude：12.

Resistor         参数设置：Resistance:50,Current Flag:0.

2.系统仿真模型

图 2 升压斩波电路仿真模型

 说明：

假设电路已处于稳态,输出端滤波电容足够大,可保证输出电压恒定:电感L也很大,保证电感电流连续。
  1)当开关IGBT1导通时,二极管承受反向电压截止,此时,电源E向电感L提供能量,电感储能电感电压左正右负,电感电流逐渐增大；同时,电容为负载电阻R提供能量,负载电压等于电容电压,极性上正下负,在一个开关周期内,开关管导通时间为,此阶段电源电压E全部加到电感两端,所以电感上的电压
  2)当开关IGBT1关断时,电源和电感同时向负载供电,电感电流逐渐减小,电感两端电动势极性变为左负右正,续流二极管变为正偏;而电容C充电,充电电压极性为上正下负,随着电容的充电,电容电压将逐步升高,为电源电压与电感的感应电动势之和,所以电容电压(也即负载电压)将高于电源电压E.升压型斩电路中电容的作用能使负载电压保持不变,而由于电感的作用使负载电压上升,此电路输出电压可能高于电源电压。如果VT的关断时间为,则此时间内电感电压为。

稳态时，一个周期中电感积蓄能量与释放能量相等。即

四、仿真波形分析 

 图 3升压斩波电路输出电压、输出电流、电感电流、流过开关管电流波形

 图 4 升压斩波电路输出电压、输出电流、电感电流、流过开关管电流波形局部放大图

波形分析或说明：

 图 5升压斩波电路各数据有效值、峰值、谷值

利用工具截取相关数据，计算得，输出电压纹波率为1.9985%，输出电感电流纹波率0.40023%，与设计指标一致。

五、相关参考

以输出电压波动1%，电感电流波纹率30%，开关频率100khz为例。

 

 

 

 

 

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