应用介绍

仿真实验1  直流降压斩波电路

1. 实验目的

完成如下降压斩波电路的计算，然后通过仿真实验检验设计结果，并在此基础上，研究降压斩波电路的工作特点。

设计题图1.1所示的Buck变换器。电源电压Vs=220V，额定负载电流11A，最小负载电流1.1A，开关频率20KHz。要求输出电压Vo=110V； 要求最小负载时电感电流不断流，且输出电压纹波小于1%。计算输出滤波电感L和电容C的最小取值。（与第3章习题（1）中计算题2相同）

图1.1

2. 实验步骤

1）打开文件“EXP1_buck.mdl”，自动进入simulink仿真界面，在编辑器窗口中显示如图1.2 所示的降压斩波电路的模型。

图1.2 降压斩波电路的模型

2）根据上述题目中给出的电路参数及计算得出的滤波电感L和电容C的值配置图1.2电路模型中各元件的参数：

电源：U=220V

脉冲发生器(pulse)：周期（period,s）＝50e-6 ；占空比（duty cycle,%）＝50

电感L: 电感量（inductance,H）= 1.25e-3

电容C: 电容量（capacitance,F）=1.25e-5

电阻R：电阻值（resistance,ohms）=10

记录此条件下的波形，在波形图上估算此时输出电压的纹波系数。

更改电阻参数，使负载电流为1.1A，记录此时的波形，并说明电感电流的特点。

在实验基础上，说明电感L和电容C取值的正确性。

3）观察占空比变化对输出电压的影响。

将电阻值恢复为10。更改脉冲发生器中的周期参数，在占空比为20％，40％，60％，80％时，观察波形，估计输出电压的值，并计算在不同占空比下的输出\输入电压比，说明占空比与变压比的关系。

4）观察开关频率和滤波参数变化对输出电压纹波的影响。

   占空比恢复为50％。

将脉冲发生器输出驱动信号的频率改为原来的一半（10KHz）和二倍（40KHz），观测并估计两种条件下电压纹波的大小。

将脉冲发生器输出驱动信号的频率恢复为20KHz，将滤波电容值改为原来的一般和二倍，观测并估计两种条件下电压纹波的大小。

结合实验结果说明开关频率和滤波参数变化对输出电压纹波的影响，并用输出电压纹波的公式验证实验结果。

3. 实验报告内容

（1）分析图1.2 所示降压斩波电路的工作原理。

 （2）按照实验步骤的要求，计算元件参数，记录有关波形和观测数值，分析并得出结论。

思考题：仿真实验中观测到的输出电压的平均值与理论计算值略有差异，试分析造成该差异的原因。