cuk电路matlab仿真
直流斩波电路有buck电路、boost电路、buck-boost电路、cuk电路以及sepic电路以及zeta电路。buck电路只有降压功能，boost电路只有升压功能，所以这两个电路应用范围相对比较窄。buck-boost电路综合了buck和boost电路的特点，具有升降压的功能，但是这种电路突出的缺点就是其效率比较低。为了替代buck-boost电路，后来又出现了一种cuk电路，它具有升、降压的功能，而且变换器效率也比较高，因此得到了广泛的应用。广泛用于通信交换机、计算机及手机等电子设备的开关电源等领域，其中buck电路只能降压，而sepic电路和zeta电路只应用在一些特殊的场合，相对前面四种电路，应用比较少。
1、cuk斩波电路的工作原理介绍 1.1、工作过程分析 cuk斩波电路是一种输出电压可大于或小于输入电压的直流变换器。其主电路图和等效电路图分别如图1（a）和（b）所示，cuk变换器的主电路由电源e、全控型器件igbt、电感l1和l2、电容c、负载电阻r及二极管vd构成。e为输入直流电压，u0为输出直流电压。
图1 cuk斩波电路图及等效电路
该电路的基本工作原理是：当斩波开关v处于通态时，e-l1-v回路和r-l2-c-v回路分别流过电流。输入端e向电感l1提供能量，导致电感电流l1上升。同时，电容c向负载r和l2提供能量，电容c上的负电压使二极管vd承受反向电压而关断。当斩波开关vt处于断开状态时，e-l1-c-vd回路和r-l2-vd回路分别流过电流，电源e和电感l1的反电动势共同给电容c充电，同时二极管vd正偏而导通，l2经vd向负载r提供能量。该电路的等效电路如图1（b）所示，相当于开关s在a、b两点之间交替切换。
1.2、输出电压推导过程分析 为计算分析方便，假设igbtv和二极管vd为理想器件，没有开关损耗。此外电容c的值视为无穷大，使得电压的脉动很小，电压输出为一条直线。在图1所示的cuk电路中电容c的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即
在图1（b）的等效电路中，开关s合向b点的时间即v处于通态的时间为ton，则电容电流和时间的乘积为i2ton。开关s合向a点的时间为v处于断态的时间toff，则电容电流和时间的乘积为i1toff。由此可得由开关分别在a、b两点时，电容和电流的乘积相等得：
当电容c值很大使电容电压uc的脉动足够小时，输出电压u0与输入电压e的关系可以用以下方法求得。当开关s合到b点时，b点电压ub=0，a点电压ua=-uc;相反，当s合到a点时，ub=uc，ua=0。因此，b点电压ub的平均值为ub=（toff/t）uc，又因电感l1的电压平均值为零，所以e=ub=（toff/t）uc。另一方面，a点电压平均值为ua=-（ton/t）当电容c值很大使电容电压uc的脉动足够小时，而且l2电压平均值为零，按照图1（a）中输出电压u0的极性有u0=（ton/t）uc，于是得到输出电压与电源电压e的关系。
从式（4）可以看出，cuk电路可以改变α的取值，从而得到高于输入电压e或者低于输入电压e。这一输入输出关系与升降压斩波电路完全相同，但l电路的明显优点是其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，没有阶跃变化，有利于对输入输出进行滤波。
2、cuk斩波电路在matlab/simulink的建模与仿真 2.1、cuk斩波电路在matlab/simulink中的仿真模型 cuk斩波电路在matlab/simulink中的仿真模型如图2所示，主要由直流电源、igbt、rlc负载、电力二极管等构成。cuk斩波电路的仿真模型参数设置如下，电压源参数：电压源为直流电压，当需要升压时设置为24v，当需要降压时设置为100v;脉冲发生器的参数：振幅设为1v，周期设为0.001s，占空比α为升压时设为82%;降压时设为30%;电感l1为0.01h，电容c1为100μf，电感l2为0.08h，电阻r取为5ω。
图2 cuk斩波电路仿真模型
2.2、仿真结果及其分析 在matlab/simulink中建立cuk斩波电路后，给出其仿真结果如图3和图4所示。其中图3所示的波形为触发延迟角α=0.82时，负载r上的电压仿真波形。根据式（4）可以计算得到输出电压u0为109v，仿真结果与理论计算值完全一致。图4所示的波形为触发延迟角α=0.3时，负载r上的电压仿真波形，同样，按照式（4）可以计算得到输出电压u0为43v，仿真结果与理论计算误差不大，基本吻合，有些误差，原因在于负载波形波动比较大，解决方案在负载r两端并联一个电容即可。从图3和图4的仿真波形可以看出，cuk斩波电路在matlab/simulink中的建模与仿真完全正确，实现了升压和降压的功能。
图3α=0.82时负载电阻r的电压仿真波形（升压）
图4α=0.3时负载电阻r的电压仿真波形（降压）
3、结束语 本文首先分析了cuk斩波电路的基本工作原理，推导了其输出电压的计算公式，从理论上推断其具有图4α=0.3时负载电阻r的电压仿真波形（降压）升降压特点，然后在matlab/simulink软件中对r斩波电路进行了建模与仿真，分别在占空比为30%（占空比小于50%）和82%（占空比大于50%）时，即降压和升压时对其进行了仿真，得出的仿真结果与理论相一致，为cuk斩波电路在工程实践中的应用提供了很好的思路。
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1、cuk斩波电路的工作原理介绍 1.1、工作过程分析 cuk斩波电路是一种输出电压可大于或小于输入电压的直流变换器。其主电路图和等效电路图分别如图1（a）和（b）所示，cuk变换器的主电路由电源e、全控型器件igbt、电感l1和l2、电容c、负载电阻r及二极管vd构成。e为输入直流电压，u0为输出直流电压。
图1 cuk斩波电路图及等效电路
该电路的基本工作原理是：当斩波开关v处于通态时，e-l1-v回路和r-l2-c-v回路分别流过电流。输入端e向电感l1提供能量，导致电感电流l1上升。同时，电容c向负载r和l2提供能量，电容c上的负电压使二极管vd承受反向电压而关断。当斩波开关vt处于断开状态时，e-l1-c-vd回路和r-l2-vd回路分别流过电流，电源e和电感l1的反电动势共同给电容c充电，同时二极管vd正偏而导通，l2经vd向负载r提供能量。该电路的等效电路如图1（b）所示，相当于开关s在a、b两点之间交替切换。
1.2、输出电压推导过程分析 为计算分析方便，假设igbtv和二极管vd为理想器件，没有开关损耗。此外电容c的值视为无穷大，使得电压的脉动很小，电压输出为一条直线。在图1所示的cuk电路中电容c的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即
在图1（b）的等效电路中，开关s合向b点的时间即v处于通态的时间为ton，则电容电流和时间的乘积为i2ton。开关s合向a点的时间为v处于断态的时间toff，则电容电流和时间的乘积为i1toff。由此可得由开关分别在a、b两点时，电容和电流的乘积相等得：
当电容c值很大使电容电压uc的脉动足够小时，输出电压u0与输入电压e的关系可以用以下方法求得。当开关s合到b点时，b点电压ub=0，a点电压ua=-uc;相反，当s合到a点时，ub=uc，ua=0。因此，b点电压ub的平均值为ub=（toff/t）uc，又因电感l1的电压平均值为零，所以e=ub=（toff/t）uc。另一方面，a点电压平均值为ua=-（ton/t）当电容c值很大使电容电压uc的脉动足够小时，而且l2电压平均值为零，按照图1（a）中输出电压u0的极性有u0=（ton/t）uc，于是得到输出电压与电源电压e的关系。
从式（4）可以看出，cuk电路可以改变α的取值，从而得到高于输入电压e或者低于输入电压e。这一输入输出关系与升降压斩波电路完全相同，但l电路的明显优点是其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，没有阶跃变化，有利于对输入输出进行滤波。
2、cuk斩波电路在matlab/simulink的建模与仿真 2.1、cuk斩波电路在matlab/simulink中的仿真模型 cuk斩波电路在matlab/simulink中的仿真模型如图2所示，主要由直流电源、igbt、rlc负载、电力二极管等构成。cuk斩波电路的仿真模型参数设置如下，电压源参数：电压源为直流电压，当需要升压时设置为24v，当需要降压时设置为100v;脉冲发生器的参数：振幅设为1v，周期设为0.001s，占空比α为升压时设为82%;降压时设为30%;电感l1为0.01h，电容c1为100μf，电感l2为0.08h，电阻r取为5ω。
图2 cuk斩波电路仿真模型
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图4α=0.3时负载电阻r的电压仿真波形（降压）
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