实验四 PWM直流斩波电路分析及测试
一．实验目的
1．掌握Buck—Boost变换器的工作原理、特点与电路组成。
2．熟悉Buck—Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。
3．掌握Buck—Boost变换器的调试方法。
二．实验内容
1．连接实验线路，构成一个实用的Buck—Boost变换器。
2．调节占空比，测出电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。
3．将电感L增大一倍，测出iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。
4．测出连续与不连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD等波形。
5．测出直流电压增益M=VO/VS与占空比D的函数关系。
6．测试输入、输出滤波环节分别对输入电流iS与输出电流iO影响。
三．实验线路
见图4—5。
四．实验设备和仪器
1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱
2．万用表
3. 双踪示波器
五．实验方法
1．检查PWM信号发生器与驱动电路工作是否正常
连接有关线路，观察信号发生器输出与驱动电路的输出波形是否正常，如有异常现象，则先设法排除故障。
2．电感L=1.48mH，电感电流iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D测试
将“16”与“18”、“21”与“4”、“22”与“5”、“19”与“6”、“1”与“4”、“9”与“12”相连，即按照以下表格连线。
合上开关S1与S2、S3、S4，用示波器观察“7”与“13”（即iL）之间波形，然后调节RP1使iL处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比D与工作周期T。
3．L=1.48mH，测出处于连续与不连续临界工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
调节RP1，使iL处于连续与不连续临界工作状态，用示波器测出GTR基-射极电压Vbe与集-射极电压Vce；二极管VD阴极与阳极之间电压VD；电感L3两端电压VL；电感电流iL；三极管集电极电流iC以及二极管电流iD等波形。
4．L=1.48mH,测出连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
调节RP1，使iL处于连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。
5．L=1.48mH,测出不连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
调节RP1，使iL处于不连续工作状态，用双踪示波器观察上述波形。
6．L=3.07mH，iL处于连续与不连续临界状态时的占空比D测试
将开关S2断开，观察iL波形，调节RP1，使iL处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比D与工作周期T。
7．L=3.07mH，测出连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
调节RP1，使iL处于连续工作状态，测试方法同前。
8．L=3.07mH，测出不连续工作状态时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形
9．测出M=VO/VS与占空比D的函数关系
（1）L=1.48mH，占空比D 从最小到最大范围内，测试5～6个D数据，以及与此对应的输出电压VO。
（2）L=3.07mH，测试方法同上。
10．输入滤波器功能测试
有与没有输入滤波器时，电源电流（即15～14两端）波形测试。
11．输出滤波器功能测试
有与没有输出滤波器时，输出电流纹波测试（“12”-“15”）。
五．实验报告
1．分别在L=1.48mH与3.07mH条件下,列出iL连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。
理论上iL连续与断续的临界条件为τLC=（1-D）2/2，式中τLC=L/RT为连续与断续临界状态时的临界时间常数，负载电阻R=300Ω，工作周期T按实测数据。
2．画出不同L，连续与断续时的Vbe、Vce、VD、iL、iC、iD等波形，并与理论上的正确波形相比较。
3．根据不同的L值，按所测的D，VO值计算出M值，列出表格，并画出曲线。连续工作状态时的直流电压增益表达式为M=D/（1-D），请在同一图上画出该曲线，并在图上注明连续工作与断续工作区间。
4．试对Buck-Boost变换器的优缺点作一评述。
5．试说明输入、输出滤波器在该变换中起何作用？
6．实验的收获、体会与改进意见。
六．思考题
试分析连续工作状态时，输出电压VO由哪个参数决定？当断续工作状态时，VO又由哪些参数决定？
第二篇：直流升压斩波电路设计
自动化专业综合设计报告
设计题目：直流升压斩波电路设计
所在实验室：自动化仿真实验室
指导教师：郭卫平
学生姓名宗宣伊
班级文自082-2学号200890517244
撰写时间：20##-03-16成绩评定：
直流升压斩波电路设计（boost chopper电路）
设计目的
1通过对boost chopper电路的设计，掌握其工作原理，提高系统设计能力
2 掌握运用simulink对电路进行仿真的方法
设计要求
设计要求参数：直流电压E=50V,负载R=20Ω，L,C值极大，Em=30V
1 理论设计：掌握boost chopper电路工作原理，设计boost chopper电路的主电路，控制电路（包括IGBT电流，电压额度的选择，驱动保护电路的设计）
2 利用simulink进行建模仿真。
设计内容
直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系 统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸 如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路 . 直流斩 波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能 的效果。全控型电力电子器件 IGBT 在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应 用。
直流升压斩波电路图
基本原理
升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因：
① L 储能之后具有使电压泵升的作用
② 电容 C 可将输出电压保持住
simulink 仿真模型图
simulink 仿真模型图中 DC voltage source 是电压源，提供 50V 点直流电压。L 为电感。Diode 为电力二极管，单项导通，阻止电流反向流动。C 为电容。IGBT 为斩波器件，R 为负载。Current Measurement1 用来测量流经 L 的电流。Current Measurement2 用来测量负载电流。Current Measurement3 用来测量流经电容 C 的电流。current 为流经 IGBT 的电流，IGBT voltage 为 IGBT两段的电压。Scope 为示波器。Pulse Generator 为 PWM 脉冲发生器，调节其占空比就可以控制输出电压的大小。
2.2 仿真实验结果及分析
⑴ 周期设为 1KHz ,占空比为 50%,电感为 10mH,电容为 2200uF,负载为 20? 时进行仿真，仿真 结果如下：
负载电压98.2V
流经电感L的电流0.982A
可以看到在占空比为50%时，输出电压与输入电压基本呈二倍的关系
（2）占空比25%
负载电压65.5V
流经电感L的电流0.65A
（30）占空比75%
负载电压196.2V
流经电感L的电流1.962A
总结与体会
短短一周课程设计过去了，通过这次的课程设计提高了自身一定的实践能力，也是对我以后实际工作的一次训练。通过这次设计，既巩固了matlab仿真的知识，也加深了对电力电子相关电路的学习。设计中团队精神也是很重要的，在相互讨论，相互帮助中解决了各种难题。
最重要的是学会了坚持不懈，不轻言放弃。
因为这是第一次做simulink与电力电子电路相结合的实验设计，难免会遇到各种问题，认识到自己对以前所学知识的不扎实，掌握的不牢固，以后要对自己严格要求。虽然这个设计做的不太好，但过程中收获很多。
总的来说，一周的设计比较成功，感谢老师的指导和队友们的帮助。