DC-AC变换器和DC-DC变换器仿真方案的比较

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随着电力电子技术的发展,很多电子设备与人们的日常生活密切相关,得到了广泛的应用。功率变换器作为电力电子技术的代表,不管是在生活上还是工业上,对其的研究都有着重要的意义。其中,DC-AC变换技术能够把原始的直流电能变换成电能质量较高、较能满足用户负载对电压和频率要求的交流电能;而DC-DC变换技术则可实现将直流电变换为另一固定电压或可调电压的直流电。无论是DC-AC变换技术还是DC-DC变换技术在电力电子电路研究中都有着不可忽视的地位。  Boost变换器是用电感器储存释放能量,推挽式逆变器是通过变压器来传递能量,而含耦合电感DC-DC变换器中的耦合电感既可存储能量又可直接传输能量。本文首先简单介绍了逆变器的发展概况,总结了推挽式逆变器的仿真研究现状以及含耦合电感DC-DC变换器的研究意义;其次,详细阐述了关于功率变换器建模仿真的基本概念以及基本方法,并以Boost直流变换器为实例分析其工作原理,建立其数学模型和仿真模型,通过Boost电路在连续模式下和断续模式下的仿真波形与实验波形验证了变换器建模仿真中两种最为常用的建模仿真方法各自的特点;此外,本文还强调了推挽式逆变器中电子变压器线圈间的能量流向、漏感的时空属性、作用时间和涉及空间,并以此为基础,建立了推挽式逆变器的状态空间模型,通过MATLAB/Simulink仿真,把仿真波形与实验结果对比,验证了建模方法的可行性;同样,本文对含耦合电感DC-DC变换器进行了建模研究,通过引入二进制变量作为开关器件的控制信号,建立了含耦合电感 DC-DC变换器的数学模型,同样采用了MATLAB进行仿真。文章最后对这两种变换器的仿真方案进行了分析比较,为结构较为复杂的变换器提供理论分析的方法。  数学建模和软件仿真可以有效缩短研发周期,提高研发效率,是电力电子装置研发过程中常用的手段。通过数学建模和软件仿真,根据变换器系统的功率、容量等已知条件以及观察、分析系统仿真波形的相关特性,能够获得变换器控制系统的电感、电容及占空比等相关参数,从而确定系统的控制参数及控制对象,可为变换器控制系统的设计提供可靠依据,也可以为研究多线圈电子变压器外特性、改善电力电子开关环境以及含耦合电感的其他类型DC-DC变换器的建模仿真提供参考。
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