cuk斩波电路也称cuk变换器。美国加州理工学院slobodan cuk提出的对buck/boost改进的单管不隔离直流变换器,在输入输出段均有电感,可以显著减小输入和输出电流的脉动,输出电压的极性和输入电压相反,输出电压既可以低于也可以高于输入电压。cuk变换器可看做是boost变换器和buck变换器串联而成,合并了开关管。
开关管q为pwm控制方式。cuk变换器有ccm和dcm两种工作方式,但不是指电感电流,而是指流过二极管的电流连续或断续。在一个开关周期中开关管q的截止时间(1-dy)ts内,若二极管电流总是大于零,则为电流连续;若二极管电流在一段时间内为零,则为电流断续工作;若二极管电流在t=ts时刚降为零,则为临界连续工作方式。
cuk变换器中有两个电感,这两个电感之间可以没有耦合,也可以有耦合,耦合电感可进一步减少电流脉动量。
参数计算
利用仿真求解cuk电路
仿真的参数设定
(1)直流电压源参数设置:直流电压源电压为:48v
(2)交流电压源参数设置:以y=48为坐标横轴,幅值为4.8,f=50khz
(3)电阻、电容参数设置:c1=c2=4.7×10-5f,l1=l2=5×10-5h,r=60
(4)脉冲发生器(pulse)参数设置:其中振幅设为1v,周期为2×10-5s,脉冲宽度为:55.6%
(5)设置好各个模块完以后单击“simulation”菜单下的“start”命令进行仿真。
仿真的电路总图
仿真的波形图
结果分析
从上仿真波形可以看出,尽管电阻r=60时,电流达不到1a ,最后输出电压达不到60v。多次进行参数调整,阻值增大,电流却减小,输出电压仍存在误差。误差来源认为是电路损耗。
电路参数的选取原则
电感的选取原则
(1)如果电感选取得过大的话,那到达稳态需要的时间就很长,这样子电路可能就要很久才能收敛,也可能根本在实际情况中由于一些干扰而达不到稳态。所以电路的电感值是不能取得太大的。
(2)如果电感取得太小的话,电路的电流就会变化很大,这样子也会影响了电容的输出电压,导致输出的电压值波动很大。那样子的话,谈输出的是直流就没有什么意义了。而且电感如果取得很小的时候,电感容易达到饱和,这样子即使不会造成电路的电流的波动,也会造成由于电感饱和不能在吸收能量,造成怎么样提高占空比也无法提高输出电压的问题,这样子的话,可能达不到所要的输出的电压值。
(3)综合上面所述,可知电感值要取得不要太大也不要太小,在本课程设计当中选用的值为0.05mh。其输出的波形结果很好,故选这个值可行的。
电容的选择原则
(1)如果电容选取得过大的话,充电的时间常数就很大,那到达稳态需要的时间就很长,这样子电路可能就要很久才能收敛,也可能根本在实际情况中由于一些干扰而达不到稳态。所以电路的容值(特别是输出的电容c2)是不能取得太大的。
(2)如果电容取得太小的话,电路的输出回路的时间常数就很小,这样子就会导致输出的电压的变化很大,故导致输出的电压值波动很大。那样子的话,谈输出的是直流就没有什么意义了。
(3)综合上面所述,可知电容值要取得不要太大也不要太小,在本课程设计当中选用的值为4.7×10-5f。其输出的波形结果很好,故选这个值可行的。
电阻的选取原则
依据电容的充放电的时间常数,以及有没有足够的电容值使其电压值保持电压几乎没有波动,从上面两个方面进行考虑的话,我们就要选取的电阻在满足输出的电流为0-1a的条件外,也不能忽略上面的两个限制条件。所以电阻值不能取得很大。因此,在这个课程设计当中电阻得取值为60ω偏上一点,(最多不能超过60的5倍,即300)。
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