电力电子课程设计--升压式dc_dc变换器设计及其傅立叶分析

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1、电力电子技术课程设计班级：电气0902学号：姓名：扬州大学能源与动力工程学院电气工程及其自动化专业二零一三年三月14一课程设计的目的与要求1.进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性；2.进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理；3.掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方法；4.培养对电力电子电路的性能分析的能力；5.培养撰写研究设计报告的能力。通过对一个电力电子电路的初步设计，巩固已学的电力电子技术课程的理论知识，提高综合应用能力，为今后从事电力电子装置的设计工作打下基础。二、题目升压式DC/DC变换器

2、设计及其傅立叶分析三课程设计的内容1.主电路方案确定2.绘制电路原理图、分析理论波形3.器件额定参数的计算4.建立仿真模型并进行仿真实验5.电路性能分析：输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等四、仿真软件的使用1、MATLABSimulink是TheMathWorks公司的产品，可在MATLAB环境下建立系统框图和仿真的模块库，其功能非常强大，可用于电力电子系统的仿真，模块库中提供了大量的电力电子模型。其具体使用方法和相关电力电子模型的建立、仿真等请参阅课程设计教材。14目录一、主电路方案的确定及其原理.......

3、.....................................4二、绘制电路原理图及分析理论波形....................................4三、器件额定参数的计算........................................................7四、建立仿真模型并进行仿真实验........................................8五、电路性能分析：傅立叶分析........................................

4、...11六、小结...................................................................................14七、参考文献...........................................................................1414一、主电路方案的确定及其原理在电源ＶＳ与负载之间串接一个通、断控制的开关器件，是不可能使负载获得高于电源电压ＶＳ的直流电压的。为了获得高于电源电压ＶＳ的直流输出电压ＶＯ，一个简单而

5、有效的办法是在变换器开关管前端插入一个电感Ｌ，如图（ａ）所示。在开关管Ｔ关断时，利用图（ｃ）中电感线圈Ｌ在其电流减小时所产生的反电动势ｅＬ（在电感电流减小时，ｅＬ＝－ＬｄｉＬ／ｄｔ为正值）与电源电压ＶＳ串联相加送至负载，则负载就可获得高于电源电压ＶＳ的直流电压ＶＯ。图（ａ）就是在这一思想启发下，利用一个全控型开关管Ｔ和一个续流二极管Ｄ加上电感、电容构成的直流／直流升压变换器———ＢｏｏｓｔＤＣ／ＤＣ变换器。ＢｏｏｓｔＤＣ／ＤＣ变换器是输出直流电压平均值ＶＯ高于输入电压ＶＳ的单管不隔离直流变换器，图（ａ）中，Ｂｏｏｓｔ变换器中电感Ｌ在

6、输入侧，称为升压电感。开关管Ｔ仍为ＰＷＭ控制方式，和Ｂｕｃｋ变换器一样，Ｂｏｏｓｔ变换器也有电感电流连续和断流两种工作方式，图（ｅ）和（ｆ）给出了这两种工作方式下的主要波形图。图（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）为Ｂｏｏｓｔ变换器在不同开关状态时的等效电路。当电感电流连续时，Ｂｏｏｓｔ变换器存在两种开关状态，如图（ｂ）和（ｃ）所示；而当电感电流断流时，Ｂｏｏｓｔ变换器还有第三种开关状态，如图（ｄ）所示。二、绘制电路原理图及分析理论波形这里我们讨论两种开关状态１．两种开关状态（１）开关状态１：从ｔ＝０到Ｔｏｎ＝ＤＴＳ期间，开关管Ｔ导通，二极管Ｄ截

7、止，等效电路如图（ｂ）所示。电源电压ＶＳ加到升压电感Ｌ上，电感电流ｉＬ线性增长：Ｌ·ｄｉＬ／ｄｔ＝ＶＳ。当ｔ＝Ｔｏｎ＝ＤＴＳ时，ｉＬ达到最大值Ｉｍａｘ。在Ｔ导通期间，ｉＬ的增量ΔｉＬ＋为：ΔｉＬ＋＝ＶＳＬＴｏｎ＝ＶＳＬＤＴＳ　　在开关状态１，由于二极管Ｄ截止，负载由滤波电容Ｃ供电，选用足够大的Ｃ值，可使ＶＯ变化很小。（２）开关状态２：从ｔ＝Ｔｏｎ到ＴＳ的Ｔｏｆｆ期间，Ｔ阻断，Ｄ导通，等效电路如图（ｃ）所示。14这时，ｉＬ通过二极管Ｄ向输出侧流动，电源功率和电感Ｌ的储能向负载和电容Ｃ转移，给Ｃ充电。此时加在Ｌ上的电压为ＶＳ－ＶＯ，因为

8、ＶＯ＞ＶＳ，故ｉＬ线性减小：Ｌ·ｄｉＬ／ｄｔ＝ＶＳ－ＶＯ14经历Ｔｏｆｆ＝ＴＳ－Ｔｏｎ时期后，ｉＬ达到最小值ＩＬｍｉｎ。在Ｔ截止期间，ｉＬ的减少量ΔｉＬ－为：ΔｉＬ－＝ＶＯ－ＶＳＬ（ＴＳ－Ｔｏｎ）＝ＶＯ－ＶＳＬ（１－Ｄ）ＴＳ此后，Ｔ又