EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設(shè)計應(yīng)用 > H橋Buck變換電路輸出電壓幅相特性的研究
利用MATLAB/SIMULINK建立單相H橋Buck變換電路模型。仿真參數(shù)為：電源Vg=100V，開關(guān)周期f=100kHzμF，電感L=0.6mH，負(fù)載電阻R=6Ω，電容C=5μF。利用SIMULINK中的PulseGenerator模塊生成兩組互補的定占空比的觸發(fā)信號；其中開關(guān)管IGBT1及IGBT4共同使用信號p1作觸發(fā)信號，開關(guān)管IGBT2和IGBT3共同使用信號p2作觸發(fā)信號。定義信號p1的脈沖寬度為占空比D。
依次取占空比D為0.4、0.5、0.6，用示波器觀測電容電壓及電感電流的波形，記錄穩(wěn)態(tài)下仿真波形如圖7所示。
圖7不同占空比下，電感電流及電容電壓波形圖：
（a)D=0.4時，電感電流及電容電壓波形圖;
（b)D=0.5時，電感電流及電容電壓波形圖;
(c)D=0.6時，電感電流及電容電壓波形圖
對圖7仿真結(jié)果進行分析可得以下結(jié)論。
(1)當(dāng)Vg=100V，占空比為0.4時，穩(wěn)態(tài)下輸出電壓的直流分量為-20V；占空比為0.5時，輸出電壓的直流分量為0V；占空比為0.6時，輸出電壓的直流分量為20V，電壓轉(zhuǎn)換比滿足M(D)=(2D-1)Vg。
(2)固定Vg、f、L及C的參數(shù)，當(dāng)占空比D取0.4及0.6時，電容紋波電壓值△uCpp近似為0.2；當(dāng)D取0.5時，△uCpp略大于0.2，滿足式（6）的計算。
(3)若將電容電流（電感電流去除平均值）及電容的紋波電壓看成正弦量，設(shè)電流超前紋波電壓α度，則D取0.4時，α＜90；當(dāng)D取0.5時，α=90°；當(dāng)D取0.6時，α＞90°。即電容紋波電壓較其電流不再是滯后固定90°角，而是一個與占空比成正相關(guān)系變化的角度。
5結(jié)論
本文由單相橋式Buck電路工作原理出發(fā)，對其輸出紋波電壓特性進行了詳細的分析，分別從數(shù)學(xué)表達式及電容充電的物理意義兩個角度推導(dǎo)了每個開關(guān)起點電容紋波電壓值的表達式；并根據(jù)電容電流及電壓的波形，得出電流較電壓超前角α不再是固定的90°，而是隨占空比變化的結(jié)論。最后，利用MATLAB/SIMULINK建立了單相橋式Buck電路的仿真模型，仿真結(jié)果驗證了推導(dǎo)的正確性。
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