仿真时升降压斩波电路电容电感的选择

Posted 2023-05-13

升降压斩波电路一、实验目的熟悉升降压斩波电路的工作原理，掌握这种基本斩波电路的工作状态以及波形情况。二、实验原理 电路中电感L值很大，电容C值也很大。因为要使得电感电流和电容电压基本为恒值。V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为1i，同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电；V断时，L的能量向负载释放，电流为2i。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。 当时为降压， 当时为升压， 因此该电路称为升降压斩波电路。三、实验仿真模型四、实验内容及步骤 4.1器件的查找 有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在 库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找 。4.2 连接说明 在连接直流电源侧的电容时，在直流电源侧一定要加个电阻，不能让电容直接并联在直流电源，否则仿真时出错；在连接IGBT时，IGBT的m是测量端口，可以测出IGBT的电压、电流等,g是脉冲输入端。4.3参数设置1.双击直流电源把电压设置为100V； 2. 双击脉冲把周期设为0.02s，占空比设为50％，延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×0.02/360；3. 双击负载把电阻设为1Ω，电感设为0.1H； 4. 双击示波器把Number of axes设为4，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉；5. IGBT参数保持默认即可。4.4仿真波形及分析已知，ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间。T为开关周期；为导通占空比，简称占空比或导通比。 若改变导通比 ，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。 在仿真的基础上做一下改变，便于看出Uo的有效值。根据公式代入值得Uo=400v理论值Uo=100v理论值Uo=25v当电流脉动足够小时，有 如果V、VD为没有损耗的理想开关时，则有 ，其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。
五、实验报告体会与心得通过这次课程设计，让我对电力电子技术有了更深的认识，让我进一步了解了电力电子器件。对直流斩波有了更深层次的理解。在这次课程设计中我主要担任电路仿真的工作，虽然在此期间遇到了很多困难，重复了很多遍都没有仿成功，但是经过查找资料，向老师同学请教，之后得到你要的结果时，那种喜悦感，那种兴奋感如果没有这一过程是无法体会的。仿真让我进一步学习了MATLAB软件，学会了很多关于仿真的知识。当然，此过程少不了老师的付出和同学合作。这次的设计也让我认识到了理论与实际结合的重要性。
一、实验目的
熟悉升降压斩波电路的工作原理，掌握这种基本斩波电路的工作状态以及波形情况。
二、实验原理
电路中电感L值很大，电容C值也很大。因为要使得电感电流和电容电压基本为恒值。
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V通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为1i，同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电；V断时，L的能量向负载释放，电流为2i。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。
当时为降压， 当时为升压， 因此该电路称为升降压斩波电路。
三、实验仿真模型
四、实验内容及步骤
4.1器件的查找
有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在 库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找 。
4.2 连接说明
在连接直流电源侧的电容时，在直流电源侧一定要加个电阻，不能让电容直接并联在直流电源，否则仿真时出错；在连接IGBT时，IGBT的m是测量端口，可以测出IGBT的电压、电流等,g是脉冲输入端。
4.3参数设置
1.双击直流电源把电压设置为100V；
2. 双击脉冲把周期设为0.02s，占空比设为50％，延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×0.02/360；
3. 双击负载把电阻设为1Ω，电感设为0.1H；
4. 双击示波器把Number of axes设为4，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉
5. IGBT参数保持默认即可。
4.4仿真波形及分析
已知，ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间。T为开关周期；为导通占空比，简称占空比或导通比。
若改变导通比 ，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。
在仿真的基础上做一下改变，便于看出Uo的有效值。 参考技术A 电容器可以是电解电容，钽电容或陶瓷电容。使用低ESR的电容。当使用电解电容器时，应在靠近IN的地方放置两个额外的优质陶瓷电容器。

对于大多数应用，建议使用1µH至10µH的电感器，其直流电流额定值至少比最大负载电流高25％。 为了获得更高的效率，请选择一个直流电阻较低的电感器。 电感值越大，纹波电流越小，输出纹波电压越低，但物理尺寸越大，串联电阻越大，饱和电流越小。 确定电感器值的一个好的规则是允许电感器纹波电流约为最大负载电流的30％。 参考技术B 仿真时升降压斩波电路电容电感的选择更小的。在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F，由于法拉这个单位太大，所以常用的电容单位有毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）等，换算关系是：
1法拉（F）=1000毫法（mF）=1000000微法（μF）
1微法（μF）= 1000纳法（nF）=1000000皮法（pF）。 参考技术C 设电路中电感L很大，电容C也很大，使得电感电流 和
电容电压即负载电压 基本为恒值。该电路的基本工作原理
是：当可控开关 V处于通态时，电源 E经V向电感L供电使 其储存能量，此时电流为 1,同时C维持输由电压恒定并向 负载R供电。之后使得 V关断，L的能量向负载释放，电流 为i2 ,负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该 电路也称作反极性斩波电路。
稳态时，一个周期T内电感L两端电压UL对时间积分为 零，即 参考技术D 当 S1 开路时，存储在电感器中的能量通过 D1 维持通过负载的电流，同时 C1 也向负载放电。S1 以高频开关，开关的占空比定义了输出电压。
当 S1 闭合时，直流输入电压施加到输出滤波电感器 L1，电流通过电感器流入输出电容器 C1 并流向负载。

ADS实验报告三：匹配电路的设计与仿真

文章目录

• 一、实验名称：匹配电路的设计与仿真
• 二、实验要求：
• 三、实验内容：
• • 1. 分立电容电感元件匹配电路仿真
  • • 1.1 设计步骤及原理图
    • 1.2 仿真结果
  • 2. 微带单分支短截线匹配电路仿真
  • • 2.1 设计步骤及原理图
    • 2.2 仿真结果
  • 3. 微带双分支短截线匹配电路仿真
  • • 3.1 设计步骤及原理图
    • 3.2 仿真结果
• 四、实验总结：

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一、实验名称：匹配电路的设计与仿真

二、实验要求：

1. 熟悉ADS软件中的Smith Chart Utility Tool工具和LineCalc工具的使用；
2. 用分立电容电感元件实现阻抗匹配；
3. 用微带单分支短截线实现阻抗匹配；
4. 用微带双分支短截线实现阻抗匹配。

三、实验内容：

1. 分立电容电感元件匹配电路仿真

1.1 设计步骤及原理图

设计L型匹配电路

并联电容：沿电导圆向下移动至匹配点相同的电阻圆上；串联电感：沿电阻圆向上移动。
设计图

1.2 仿真结果

50MHz时衰减趋于0说明匹配。

2. 微带单分支短截线匹配电路仿真

2.1 设计步骤及原理图

设计原理图

2.2 仿真结果

在1.5GHz时，衰减的大小极小，并趋于零，说明输入和输出匹配。

3. 微带双分支短截线匹配电路仿真

3.1 设计步骤及原理图

引入模块和控件

传输线匹配

其设计图为

加入控件并通过计算优化



优化后设计图

3.2 仿真结果

由图可以得到1GHz时，衰减接近0，说明匹配。其频率越低时，衰减趋于无穷。

四、实验总结：

1. 分立电容电感元件实现阻抗匹配实验中，如果要求节点品质因数Qn=1，重新设计LC匹配电路，画出电路原理图和频率响应曲线（S21），比较其与L型匹配电路在频率响应上的差别。
   
   
   
2. 微带线双分支匹配设计，试使用面板中的双分支匹配控件“DSMtch”完成相同的设计目标，画出电路图和仿真图。
   设计图
   
   完成设计
   
   原理图
   
   仿真结果
   
   成功匹配。