直流斩波电路的设计及其仿真

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1、电力电子技术课程设计报告设计题目：直流斩波电路的设计及其仿真系部：自动化系专业：电气工程姓名:张恒阎松班级学号：102033430102033425时间：2012～2013学年第一学期指导老师：刘彬老师完成时间：2013.1.5摘要直流斩波电路（DCChopper）功能是将直流电变为另一固定电压或调电压的直流电，也称为直接直流－直流变换器（DC/DCConverter）。直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，

2、其中前两种是最基本的电路。一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础，因此本文对这两种电路作了着重介绍并利用Matlab/Simulink进行了仿真。在此基础上对其余几种电路作了简单介绍。利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。本文对以上两种形式的电路也进行了简单的介绍和仿真。关键词：直流斩波分析matlab仿真目录摘要Ⅰ目录Ⅱ1绪论12设计要求与方案22.1设

3、计要求22.2方案确定22.3设计出现问题与解决23主电路设计33.1主电路方案33.2工作原理33.3参数分析54控制电路设计54.1控制电路方案选择54.2控制芯片介绍75驱动电路设计85.1驱动电路方案选择85.2工作原理96保护电路设计106.1过压保护电路106.1.1主电路器件保护106.1.2负载过压保护106.2过流保护电路117系统仿真及结论127.1仿真软件的介绍127.2仿真电路及其仿真结果137.2.1仿真电路图137.2.2参数设计137.2.3MATLAB仿真结果157.2.4仿真结果

4、分析188设计总结199参考文献19电力电子设计1绪论现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。直流斩波电路（DCChopp

5、er）的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DCConverter），直流斩波电路（DCChopper）一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流-交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路。而直流斩波器（DCChopper）是一种把恒定直流电压变换成为另一固定电压或可调电压的直流电压，从而满足负载所需的直流电压的变流装置。也称为直接直

6、流-直流变换器（DC/DCConverter）。它通过周期性地快速通、断，把恒定直流电压斩成一系列的脉冲电压，而改变这一脉冲列的脉冲宽度或频率就可实现输出电压平均值的调节。直流斩波器除可调节直流电压的大小外，还可以用来调节电阻的大小和磁场的大小。直流传动、开关电源是斩波电路应用的两个重要领域，是电力电子领域的热点。全控型器件选择绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了GTR和电力MOSFET的优点，具有良好的特性。目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件

7、。前者是斩波电路应用的传统领域后者则是斩波电路应用的新领域。直流斩波器的种类较多，包括6种基本斩波器：降压斩波器（BuckChopper）、升压斩波器（BoostChopper）、升降压斩波器(Boost-BuckChopper)、Cuk斩波器、Sepic斩波器和Zeta斩波器，前两种是最基本的类型。因此，课程设计的选题为：设计使用全控型器件为IGBT的降压斩波电路。2设计要求与方案2.1设计要求20电力电子设计设计一个直流降压斩波电路。2.2方案确定电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路

8、和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。根据降压斩波电路设计任务要求设计结构框图如图2.2.1所示。图2.2.1降压斩波电路结构框图在图2.2.1结构框图中，控制电路是