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1、课程设计说明书课程名称：电力电子课程设计设计题目：Sepic 电路的建模与仿真专业：电气工程及其自动化班级：2009 级电气（ 4）班学号：200930213291 姓名：禤培正指导教师：郭红霞华南理工大学电力学院2013 年 1 月名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 34 页 - - - - - - - - - 课程设计任务书1题目Sepic 电路建模、仿真2任务建立 Sepic 电路的方程，编写算法程序，进行仿真，对仿真结果进行分析，合理
2、选取电路中的各元件参数。3要求课程设计说明书采用A4 纸打印，装订成本；内容包括建立方程、编写程序、仿真结果分析、生成曲线、电路参数分析、选定。V1=2040VV2=26VI0=0 1AF=50kHZ名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 34 页 - - - - - - - - - 指导教师评语 ：指导教师：2013 年月日名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - -
3、- - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 34 页 - - - - - - - - - 目录1 Sepic 电路分析 . 11.1 Sepic 电路简介 . 11.2 原理分析 . 11.3 电力运行状态分析. 22 Sepic 电路各元件的参数选择 . 72.1 Sepic 电路参数初值. 72.2 电路各元件的参数确定. 73 控制策略的设定. 11 4 Matlab 编程仿真 . 12 4.1 根据状态方程编写Matlab 子程序 . 12 4.2 求解算法的基本思路. 13 4.3 Matlab 求解 Sepic电路主程序 . 15 5 通过分析仿真结果合理选
4、取电路参数L1，L2，C1，C2. 18 5.1 参数 L1的确定 . 18 5.2 参数 L2的确定 . 20 5.3 参数 C1的确定 . 21 5.4 参数 C2的确定 . 22 5.5 采用校核后的参数仿真. 24 6 采用 Matlab 分析 Sepic 斩波电路的性能. 24 6.1 计算电感L2 的电流 IL2出现断续的次数. 24 6.2 纹波系数的计算. 25 6.3 电压调整率 . 25 6.4 负载调整率 . 26 6.5 电路的扰动分析. 27 7 参考文献 . 30 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精
5、选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 1 - 1Sepic 电路分析1.1 Sepic电路简介Sepic斩波电路是开关电源六种基本DC/DC 变换拓扑之一，是一种允许输出电压大于、小于或者等于输入电压的DC/DC 斩波电路。其输出电压由主控开关(三极管或 MOS管)的占空比控制。 SEPIC变换器是一种四阶非线性系统, 因具有可升降压、同极性输出、输入电流脉动小、输出易于扩展等特点, 而广泛应用于升降压型直流变换电路和功率因数校正
6、电路。这种电路最大的好处是输入输出同极性。尤其适合于电池供电的应用场合，允许电池电压高于或者小于所需要的输入电压。比如一块锂电池的电压为3V 4.2V，如果负载需要3.3V，那么 Sepic电路可以实现这种转换。 另外一个好处是输入输出的隔离，通过主回路上的电容C1 实现。同时具备完全关断功能，当开关管关闭时，输出电压为0V。1.2 原理分析Sepic斩波电路的原理图如图1 所示。由可控开关Q、储能电感 L1、L2二极管 D、储能电容 C1、滤波电容 C2、负载电阻 R 和控制电路等组成。1VQDSv2V2L1CD2C1LR1iDi2i1ci图 1、 Sepic斩波电路的原理图Sepic斩波电
7、路的基本工作原理是：当开关管Q 受控制电路的脉冲信号触发而导通时， V1L1Q 回路 C1QL2回路同时导通， L1和 L2储能。V 处于断态时，V1L1C1D负载（ C2和 R）回路及 L2D负载回路同时导通，此阶段 V1和 L1既向负载供电，同时也向C1充电， C1储存的能量在 Q 处于通态时向L2转移。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计
8、 说 明 书- 2 - Sepic斩波电路的输入输出关系由下式给出：21111ononoffonttVVVVtTt（1）图 2、SPEIC 的开关波形（ VQ1Q1漏源电压）1.3 电力运行状态分析对于理想情况下的电路分析，储能电感L1、L2足够大，其时间常数远大于开关的周期，流过储能电感的电流IL可近似认为是线性的。电容C1、C2也足够大，能够维持两端电压恒定。此外，开关管Q 及二极管都具有理想的开关特性。分析电路图可以得到：1.3.1 Q 开通时电路运行分析MOSFET 开通时的等效电路如图2 所示：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心
9、整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 3 - 1V2L1C2C1LR1i2ci2V1ci2i图 3、Q 开通时的等效电路图Q 开通时，输入电源 V1对 L1充电，储能电容 C1对 L2充电，电容 C2维持着负载 R的两端电压。此时有11211222LLCCCVVVViIViR（2）1.3.2 Q 关断时电路运行分析MOSFET 关断时的等效电路如图2 所示：1V2V2L1CD2C1LR1i2i1i1ci图 4、Q 关断
10、时的等效电路图Q 关断后，充在电感 L1上的电荷对电容C1放电，充在电感 L2上的电荷通过二极管 D 对负载放电。此时有名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 4 - 1112221122120LCLCCVVVVVViIViIIR（3）1.3.3 输入直流电压 V1和输出直流电压V2的关系稳态时，一个周期T 内电感 L 两端电压 U
11、L对时间的积分为零，即00TLu dt（4）当 Q 处于通态时， 电感 L1、L2两端的电压分别为1V、1CV，当 Q 处于关断时，电感 L1、L2两端的电压分别为112CVVV、2V。将数据代入式 4 得：1121120()0onoffConCofft VtVVVt VtV（5）求解得：211111onoffCtVVVtVV（6）稳态时，电容 C 的电流在一个周期T 内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即00Tci dt（7）当 Q 处于通态时，流过电容C1、C2的电流分别为2I、2VR，当 Q 处于关断时，流过电容C1、C2的电流分别为1I、212VIIR。将数据代入式7 得：名师
12、归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 5 - 2122120()()0onoffonofftItIVVttIIRR（8）求解得：21221VIRVIR（9）由式 6 知，211VV，所以可通过控制占空比的大小来控制输出电压V2的大小。即当 tontoff时，0.5， V2toff时，0.5， V2V1，电路属于升压式。1.3.4 电路
13、的状态方程由图 2、3 可知，等效电路与开关Q 的状态有关，所以Sepic斩波电路可分为 Q 通态和 Q 断态两个状态来分析。1）当 Q 处于通态，系统的微分方程组如下所示111122121222LCLCLCCdiVdtLVdidtLdVidtCdVVdtRC（10）2）当 Q 处于断态，系统的微分方程组如下所示名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设
14、 计 说 明 书- 6 - 12111222111221222CCLCLCLCCLLVVVdidtLVdidtLdVidtCdVViidtCRC（11）3）当 Q 处于断态时，充在电感L1 上的电荷对电容 C1 放电，充在电感 L2上的电荷通过二极管D 对负载放电，即此过程有可能会出现电感电流的断续。由于电感 L1 直接与电源相连， 故一般来说 L1 的电流不会出现断续现象， 下面主要讨论电感 L2 出现断续后，微分方程组的变化。电感L2 断续后，即20Li，此时微分方程组如下所示：1211122111221220CCLCCLCCLVVVdidtLVLdVidtCdVVidtCRC（12）设1
15、(1)LYi，2(2)LYi，1(3)CYV，2(4)CYV，将其代入式 10、11，合并后如下：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 7 - 11112211222(1)( (3)(4) /( (3)(4) /(2)(4) /( (3)(4) /(3)(1)/( (1)(2) /(4)( (1)(2) /(4) /()( (1
16、)(2) /YYYLu YYLVLYYLu YYLYYCu YYCYYYCYRCu YYC?（13）其中，u=1 表示 Q 处于导通状态， u=0 表示 Q 处于关断状态。此外， u=0 同时令(2)0Y，即表示 Q 关断时电感 L2 的电流出现断续时的状态。2 Sepic 电路各元件的参数选择2.1 Sepic电路参数初值题目中给定，输入电压 V1=2040V， 输出电压 V2=26V， 负载电流 I0=0 1A，开关管 Q 的控制端的信号频率F=50kHZ，即周期 T=2*10-5s。为了简化电路计算，更好地描述电路运行状态，现作如下假设：（1）电源电压为 40V 时为最差状态。（2）电路
17、能达到满载电流1A。（3）忽略开关管的正向导通压降和二极管的正向压降。（4）忽略线路电阻和电磁振荡所造成的能量损耗。2.2 电路各元件的参数确定2.2.1 负载电阻 RL的确定负载电阻 RL按式 14 确定2LoVRI（14）求得负载电阻 RL=26.2.2.2 电感 L1、L2的确定SPEIC 使用两个电感 L1和 L2，这两个电感可以绕在同一个磁芯上，因为在整个开关周期内加在它们上面的电压是一样的。使用耦合电感比起使用两个独立的电感可以节省PCB 的空间并且可以降低成本。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - -
18、 - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 8 - 确定电感的一个好规则就是， 在最小输入电压下， 使得纹波电流峰峰值大约等于最大输入电流的40%。在数值相同的电感L1 和 L2 中流动的纹波电流由下面公式算出 : (min)2640%40%140%0.5220outLinoutinVIIIAAV电感由 15式求得(min)12max20260.4350.52 502620inLVLLLmHmHIf（15）f 为开关频率，max是最小 Vin时的占空比
19、。 维持电感发挥作用的电感峰值电流还没有饱和，可由下式计算1()(min)2()40%1+=1.56A240%1+2outLpeakoutinLpeakoutVIIVII（）（）=1.2A如果 L1和 L2绕在同一个磁芯上，因为互感作用上式中的电感值就可用2L 代替。电感值可这样计算(min)12max20260.2182220.52502620inLVLLLmHmHIf2.2.3 储能电容 C1的确定储能电容 C1的选择主要看 RMS电流（有效电流），可由下式得出1(min)outCoutinVIIVSEPIC 电容必须能够承受跟输出功率有关的有效电流。这种特性使SEPIC 特别适用于流过电
20、容的有效电流 （跟电容技术有关） 相对较小的小功率应用。 SEPIC电容的电压额定值必须大于最大输入电压。C1的纹波电压的峰峰值可以这样计算名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 9 - max11outCIVCf（16）取1CV=0.4V 得1C=28.261uF。满足需要的有效电流的电容在C1上一般不会产生太大的纹波电压，因此
21、峰值电压通常接近输入电压。2.2.4 滤波电容 C2的确定在 SEPIC中，当电源开关 Q1打开时，电感充电，输出电流由输出电容提供。因此输出电容会出现很大的纹波电流。选定的输出电容必须能够提供最大的有效电流。输出电容上的有效电流是out()(min)2611.14020OUTCRMSOUTINVIIAAV图 5、输出纹波电压ESR、ESL和大容量的输出电容直接控制输出纹波。如图4 所示，假设一半纹波跟 ESR有关，另外一半跟容量有关，因此1()2()0.50.2 260.50.9422.76rippleLpeakLpeakVESRII2ripple0.5OUTICVf(17) 输出电容必须满
22、足有效电流、ESR和容量的需求。取纹波电压为 2%的输出电压2max312643.4800.50.02260.5 50 1046outrippleICFFVf2.2.5 输出二极体的选择名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 10 - 选择能够承受峰值电流和反向电压的二极体。在SPEIC 中，二极体的峰值电流跟开关的峰值电流IQ1
23、peak相同。二极体必须承受的最小反向峰值电压是VRD1=Vin+Vout=66V（18）跟升压转换器相似， 二极体的平均电流跟输出电流相同。二极体的功耗等于输出电流乘以二极体的正向压降。为了提高效率建议使用肖特基二极体。2.2.6 功率 MOSFET 的选择最小阈值电压 Vth（min）、导通电阻 RDS(ON)、栅漏电荷 QGD和最大漏源电压VDS（max）是选择 MOSFET 的关键参数。 逻辑电平或子逻辑电平阈值MOSFET 应该根据栅极电压使用。峰值开关电压等于VinVout。峰值开关电流由下式计算1()1()2()2.76QpeakLpeakLpeakIIIA(19)流过开关的 R
24、MS电流由下式给出(min)1()(min)()7.733OUTINOUTQRMSOUTINVVVIIAV(20)MOSFET 的散耗功率 PQ1大概是211()()max(min)1()()GDQQRMSDS ONINOUTQpeakGATEQfPIRVVII(21) PQ1，MOSFET 总的功耗包括导通损耗（上式第一项）和开关损耗（上式第二项）。IGATE为栅极驱动电流。RDS(ON)值应该选最大工作结温时的值，一般在MOSFET 资料手册中给出。要确保导通损耗加上开关损耗不会超过封装的额定值或者超过散热设备的极限。2.2.7 编程计算所需参数在下面编程计算过程中，所需的电路参数如表1
25、所示：表 1、 Sepic斩波电路各元件参数值电路元件负载电阻（ ）电感 L1（mH）电感 L2（mH）电容 C1 (F) 电容 C2 (F) 频率 F（kHZ）数值26 0.435 0.435 28.261 43.480 50 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 11 - 3 控制策略的设定由2111onofftVVVt知
26、，212VVV，由于 V2=26V，V1=2040V， 即有=0.3940.565。V1初值为 40V，即占空比的初值为 0.394. 由于输入不稳定， 要想得到稳定的输出， 需要对占空比拟定相应的控制策略。本例采用的控制策略为： 在每一次循环的结尾处对占空比d（i）作一定的调整，满足下式d i1d ik26uo i（22）其中， k 取 0.00003， uo i 为每次计算后的输出电压V2，26 为理想输出电压。当 uo i26时 ， k26uo i0，即对占空比进行正向的调整，占空比增大，由式11uo i11d iV可知，输出的 uo i 增大，即缩小与 26 的差距。反之，当 uo i
27、26时 ， k26uo i0，即对占空比进行负向的调整，占空比减小，输出的uo i 也变小，使输出逼近26。由上面分析可知， 只要 k 取值足够小，循环次数n 足够大， 可以使输出电压uo i 稳定在 26V 附近。虽然 k 的取值越小，精度越高，但是k 取值变小的同时也要求迭代次数n 变大，否则迭代 n 次后还没有收敛结束。另一方面，迭代次数n 的增大使得程序运行时间变长，本例选择k=0.00003，n=2500，程序运行一次的时间约为 5s。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式：1）保持开关周期 T 不变，调节开关导通时间ton，称为脉冲宽度调制。2）保持开关导
28、通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制。3）ton和 T 都可调，使占空比改变，称为混合型。根据题目要求，开关频率F 固定为 50kHZ，故应采取第一种控制方式。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 12 - 4 Matlab 编程仿真在电力电子技术教学中 , 通常利用 Power Point， Authorw are,
29、， VB,， Flash 等软件辅助教学 , 这些软件虽然可以提供一些比较生动的动画和波形, 但其并非仿真软件 , 关于电力电子器件的物理概念不突出, 且应用灵活性较差。EWB、PSpice、Protel、Matlab、SA-BER、PLECS 等专用软件体现了很好的灵活性, 能够很好地满足教学要求。在这些软件中，Matlab/Simulink 软件构建仿真系统较灵活，被广泛应用于电力电子技术教学中；PLECS 软件能为系统级电路仿真提供一个与 Simulink 模型完全无缝的结合， 在电力电子系统和电力驱动器的模拟上可以进行简化，其仿真速度快，开关转换理想化，稳定性好。因此,，Matlab
30、和PLECS 软件相结合进行电力电子系统仿真是一种十分理想的选择。下面采用Matlab 对 Sepic进行仿真计算并分析仿真结果。4.1 根据状态方程编写Matlab 子程序根据上述的电路分析可知， 电路可能出现三种状态， 每一种状态对应着不同的微分方程组。根据综合后的微分方程式13，可建立对应于电路的三种工作状态的子函数。综合后的微分方程所下所示11112211222(1)( (3)(4) /( (3)(4) /(2)(4) /( (3)(4) /(3)(1)/( (1)(2) /(4)( (1)(2) /(4) /()( (1)(2) /YYYLu YYLVLYYLu YYLYYCu YY
31、CYYYCYRCu YYC?（23）1）建立子函数 fun1.mQ 开通时，输入电源 V1对 L1充电，储能电容 C1对 L2充电，电容 C2维持着负载 R 的两端电压。此时根据式23，令 u=1，可得此时的微分方程，子函数语句如下：function dy2=fun1(t,y); global V1 R L1 C1 C2 L2;%定义全局变量dy2=V1/L1; y(3)/L2; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 34 页 - - - -
32、 - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 13 - -y(2)/C1; -y(4)/(C2*R); % 状态一的微分方程2）建立子函数 fun2.mQ 关断后，充在电感 L1上的电荷对电容C1放电，充在电感 L2上的电荷通过二极管 D 对负载放电。此时根据式23，令 u=0，可得此时的微分方程，子函数语句如下：function dy=fun2(t,y); global V1 R L1 C1 C2 L2; % 定义全局变量dy=(V1-y(3)-y(4)/L1; -y(4)/L2; y(1)/C1; (y(1)+y(2)-y(4)/R)/C2;
33、% 状态二的微分方程3)建立子函数 fun3.mQ 关断时电感 L2 对负荷放电，放电结束后电流出现断续，此时根据式23，令 u=0、(2)0Y可得此时的微分方程，子函数语句如下：function dydt=fun3 (t,y) global V1 R L1 C1 C2 L2; % 定义全局变量dydt=(V1-y(3)-y(4)/L1; 0; y(1)/C1; (y(1)-y(4)/R)/C2; % 状态三的微分方程4.2 求解算法的基本思路基于Matlab 编程采用的思路如下所示名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料
34、 - - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 14 - 开始设置初值 V1、R、L1、C1、C2、L2、d、f、U0、m、n并设置初始将结果作为下一阶段的初值根据输出电压 V2的稳定值改变占空比计算 iL2=0的时间，并据此将Q关断的时间 toff分为 toff1、toff2判断末值 iL20在toff1时间内重新计算iL1、iL2、Vc1、Vc2在toff2时间内重新计算iL1、iL2、Vc1、Vc2计算开关管 Q关断时 iL1、iL2、Vc1
35、、Vc2计算 ton、toff计算开关管 Q导通时 iL1、iL2、Vc1、Vc2并将它们末值作为下阶段的初值输出iL1、iL2、Vc1、Vc2iL、V2n个周期是否算完YNYN算法流程图名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 15 - 4.3 Matlab 求解 Sepic电路主程序在 4.1 中建立了三个Matlab 的子程序
36、 fun1.m、fun2.m、fun3.m，分别对应了电路的三种状态。其中fun1.m 为开关管 Q 导通时的微分方程模型， fun2.m 为开关管 Q 关断时的微分方程模型， fun3.m 为开关管 Q 关断时电感 L2放电结束后的微分方程模型。根据4.2 的算法流程图编写的Matlab 主程序如下：主程序：clear; global V1 R L1 C1 C2 L2 d f n m; %定义全局变量m=0; %记录电感 L2 的电流断续的次数R=26; L1=0.435e-3; L2=0.435e-3; C1=28.261e-6; C2=43.480e-6; f=50000; T=1/f;
37、 n=2500;%迭代的次数V1=20+20*rand(1); %输入电压为 2040V d=0.394*ones(n,1); %定义占空比初值为0.394 的一组向量uo=zeros(n,1); %定义输出初值1 的一组向量yy=0,0,0,0; %微分方程求解的初值for i=1:n; ton=d(i)*T;toff=T-ton; %ton 为导通时间， toff 为关断时间t,y1=ode45(fun1,linspace(0,ton,6),yy); yy=y1(end,:); %将导通时间的末值作为关断时间的初值t,y2=ode45(fun2,linspace(ton,T,6),yy);
38、 yy=y2(end,:); %将关断时间的末值作为下一次导通时间的初值if y2(end,2)0 %如果电流末值小于零，重新计算关断时间内的电压、电流for a=1:length(y2) %找出 iL20 的点名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 19 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 16 - if y2(a,2)=1;d(i+1)=0.999;elseif d(
39、i+1)=0;d(i+1)=0.001;end end uo(i) %画图figure(1); plot(linspace(0,1/100000*n,n),uo); %画出输出电压V2 波形title( 输出电压 V2 的波形图 ) xlabel(t(s) ylabel(V2(V) grid on; 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说
40、明 书- 17 - figure(2); plot(linspace(0,1/100000*n,n),I1); %画出电感 L1 电流波形title( I1 的波形图 ) xlabel(t(s) ylabel(I1(A) grid on; figure(3); plot(linspace(0,1/100000*n,n),I2); %画出电感 L2 电流波形title( I2 的波形图 ) xlabel(t(s) ylabel(I2(A) grid on figure(4); plot(linspace(0,1/100000*n,n),VC1); %画出电容 C1 电压波形title( VC1
41、的波形图 ) xlabel(t(s) ylabel(VC1(V) grid on; 程序运行后，结果如下所示：其中V2 输出为 25.9920V。00.0050.010.0150.020.02501020304050输 出电 压V2的 波形图t(s)V2(V)00.0050.010.0150.020.025-10-50510 I1的 波 形图t(s)I1(A)输出电压 V2 电感 L1 电流 IL1名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 34
42、页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 18 - 00.0050.010.0150.020.025-3-2-101234 I2的 波 形 图t(s)I2(A)00.0050.010.0150.020.02501020304050607080 VC1 的波 形图t(s)VC1(V)电感 L2电流 IL2电容 C1 电压 VC15 通过分析仿真结果合理选取电路参数L1，L2，C1，C2预设参数为 L1=0.435mH，L2=0.435mH，C1=28.261uF，C2=43.480uF，现通过 Matlab 仿真结果对比分析波形
43、，对参数进行校核。5.1参数 L1的确定1）减小 L1，L1 取 0.2mH，输出电压 V2 波形如下，此时V2 不能很好地收敛，波形出现畸变。00.0050.010.0150.020.025051015202530输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 19 - 2）增大 L1，L1 取
44、2mH，输出电压 V2 波形如下，此时 V2 得到很好地收敛，收敛速度较快。00.0050.010.0150.020.02501020304050输 出 电 压 V2的 波 形 图t(s)V2(V)3）增大 L1，L1 取 20mH，输出电压 V2 波形如下，此时 V2 得到很好地收敛，振荡次数更少，超调量也得到一定的下降，收敛速度更快。00.0050.010.0150.020.02501020304050输 出 电 压 V2的 波 形 图t(s)V2(V)由上面的分析可知，一方面L1 太小会使 V2 不能收敛；另一方面，增大L1名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - -
45、- - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 23 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 20 - 可以加快 V2 的收敛速度。此外，当L1 取值足够大后，再增大L1，此时收敛速度变化不明显。综上，可将L1 取值为 10mH。5.2参数 L2的确定1）减小 L2，L2 取值为 0.1mH，此时输出电压收敛速度变快，但是超调量较大。00.0050.010.0150.020.02501020304050输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)2）
46、增大 L2，当 L2 取为 4mH，此时输出电压收敛速度变慢，但超调量明显减小。00.0050.010.0150.020.02501020304050输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 24 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 21 - 3）继续增大 L2，当 L2 取值为 10mH 时，超调量虽然较小，但输出电压V2 不能稳定
47、在一个较小的范围。00.0050.010.0150.020.0250510152025303540输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)综上，增大 L2 可以减小超调量， 但是收敛速度变慢， 且 L2 太大时会使得输出电压 V2 不能稳定在一个较小的范围。本例取L2=2mH。5.3参数 C1的确定1）减小 C1，C1 取 5uF，输出电压 V2 波形如下，此时 V2 收敛速度加快，但是V2 最终的脉动较大。00.0050.010.0150.020.02501020304050输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - -
48、 - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 25 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 22 - 2) 增大 C1，C1 取 50uF，输出电压 V2 波形如下，此时 V2 收敛速度缓慢，只要仿真时间足够， V2 能得到较好的收敛。00.0050.010.0150.020.02501020304050输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)综上，增大 C1 会使 V2 的收敛过程变慢，但C1 过小会使 V2 脉动变大。综合两方面因素，本例C1 不改变，即
49、取初值C1=28.261uF。5.4参数 C2的确定1）减小 C2，取 C2=0.5 uF，此时超调量明显变小，但是波形发生畸变。00.0050.010.0150.020.0250510152025303540输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 26 页，共 34 页 - - - - - - - - - 华 南 理 工 大 学 电 力 学 院 课 程 设 计 说 明 书- 23 - 2）取 C2=10 uF，此时波
50、形超调量相对C1=43.480uF 时有所下降，波形同时也得到较好的收敛，但是收敛速度变慢。00.0050.010.0150.020.02501020304050输 出 电 压 V2的 波 形 图t(s)V2(V)3）继续增大 C2，取 C2=80 uF，此时波形发生畸变， V2 不能很好收敛。00.0050.010.0150.020.0250102030405060输出电压 V2的波形图t(s)V2(V)由上面仿真知， C2 过大及过小都会使得波形发生畸变，减小C2 可以减小V2 超调量，但是收敛速度会变慢。本例折中取C2=30uF。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - -