计算机仿真技术作业五.pdf

计算机仿真技术是IT领域中一个重要的分支，它主要用于模拟真实系统的运行情况，以便于分析、设计和优化系统性能。在本案例中，我们讨论的是单端反激(DC/DC)转换器的仿真，这是一种常见的电力电子变换器，用于电压的升压或降压。下面我们将深入探讨这一主题。 单端反激电路是一种开关电源拓扑，其工作原理基于电感器储能并在开关元件（如MOSFET）的开通和关断之间转移能量。在本作业中，采用Simpowersystems软件进行仿真，这是一个强大的电力系统分析工具，能够帮助工程师分析各种电力系统和电源电路的行为。 电路的输入是28V的直流电压源，要求电压纹波小于10%，输出为5V，纹波小于2%，额定功率30W。开关频率设定为10KHz，二极管的通态压降为0.8V。我们需要计算MOSFET的工作占空比，以及选择合适的MOSFET和二极管。 在满负载条件下（R=0.68欧姆，C=4700μF），占空比设为0.5，变压器变比为28/5，根据理论计算，输出电压平均值应为5V。当电感值L1满足一定条件时（例如，422121068.025.02)1(SRTDL时电流连续，L1=3.26H），电路进入连续导通模式。在这个模式下，MOSFET的电压和电流波形以及整流二极管的电压和电流波形可以被观察和记录，以验证理论计算的正确性。 在MOSFET关闭时，其两端电压表现为输入电压与输出电压的叠加，即48V。当MOSFET开启时，其两端电压降为0V。同时，MOSFET关闭时，变压器原边电流为0，副边电感释放能量，电流线性下降；而MOSFET开启时，电源向电感充电，电流线性上升。 对于小负载的仿真（R=10欧姆，C=4700μF），占空比保持不变，仍为0.5。在这种情况下，尽管负载电阻减小，但因为占空比固定，MOSFET的工作特性基本保持一致，其电压波形和电流波形依然呈现类似满载时的规律。同样，输出整流二极管的工作状态和输出波形也可进行观察和分析。 总结来说，这个仿真作业涉及到的关键知识点包括： 1. **单端反激转换器的工作原理**：通过MOSFET的开关控制，将电能储存在电感中并在负载上释放。 2. **占空比计算**：决定了电路的能量传递效率和输出电压。 3. **连续导通模式**：当电感电流在整个开关周期内都大于零时的状态。 4. **Simpowersystems的使用**：作为电力系统仿真的工具，用于验证理论计算和优化电路设计。 5. **MOSFET和二极管的选择**：基于电路参数，如工作电压、电流和功率，以及效率和损耗要求。 6. **电源纹波和输出电压稳定性**：通过调整电容值和电路设计来控制。 7. **负载变化对电路的影响**：不同的负载条件会影响电流波形和MOSFET的工作状态。 通过这样的仿真练习，学生可以深入理解DC/DC转换器的工作机制，并掌握如何使用计算机仿真工具进行电路设计和分析。