Matlab软件在直流降压变换电路中的应用

摘要：本文利用Matlab仿真软件，建立直流降压变换电路的仿真模型。针对其工作原理，改变电容、电感、开关频率等技术参数，调整并分析直流降压变换电路的工作过程和仿真效果。

关键词：Matlab 直流降压变换电路 仿真

1 工作原理分析

直流电压变换电路是一种将固定幅值的直流电压变换成幅值和极性为可变的电压变换电路，包括直流降压变换电路、直流升压变换电路、直流升降压变换电路和几种改进的直流升降压变换电路。直流电压变换电路通常由全控型电力电子器件、快速恢复续流二极管、滤波电感、滤波电容以及负载组成。

在直流降压变换电路中，通过驱动电力电子器件导通和关断控制电路运行状态。在电力电子器件导通的期间内电感中有电流流过，续流二极管反向偏置，电感两端有正向电压，在该电压作用下电感当中的电流相应增长，电容及负载两端的电压相应增长。在电力电子器件关断的期间内，由于电感存储了能量而放电，续流二极管导通，电感当中电流相应衰减，电容和负载两端电压相关衰减。直流降压变换电路电压公式：

2 建立仿真电路

3 仿真波形分析

通过以上仿真过程，可以得到如下结论：

3.1 直流降压变换电路工作有两种可能的运行情况，即电感电流连续模式（如图3）和电感电流断流模式（如图2），电感中电流是否连续取决于开关频率、滤波电感和电容的数值，通常开关频率越高、电感越大，越容易实现电感电流连续工作的情况。

3.2 在直流降压变换电路中，如果滤波电容的容量足够大，输出电压越接近常数（如图3）。而在电容为有限值的情况下，直流输出电压会有纹波成分（如图2），通过选择合适的电感、电容，满足电路截止频率远小于开关频率时，可以限制输出纹波电压的大小，而且纹波电压的大小与负载无关。

3.3 在直流降压变换电路中电感和电容组成低通滤波器，当适当调整电感和电容的数值，输出电压波形可以由锯齿波、平滑波至近似直线波逐渐变换。通过适当改变负载数值可以更准确地调整输出电压。

4 结语

采用MATLAB对直流降压变换电路进行分析，避免了常规的分析中大量的计算和繁琐的绘图过程，得到了一种直观，快捷分析直流变换电路的新方法。在仿真过程中可以灵活改变参数设置，并能直观观察到仿真结果随参数的变换时的情况，通过对仿真结果的分析就可以将系统结构进行改进，这样就可以极大地加快系统的分析和设计过程。

参考文献：

[1]浣喜明，姚为正.电力电子技术（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]洪乃刚.电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]李静，方晓，秦振杰.Matlab软件在电路分析中的应用[J].电源技术应用，2013（09）.

作者简介：范哲超（1983-），男，内蒙古集宁人，蒙古族，硕士研究生，讲师，研究方向：电气自动化和自动控制方向教学和研究工作。