电力电子课程设计--直流斩波电路

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1、《电力电子技术》课程设计说明书直流斩波电路院、部：电气与信息工程学院学生姓名：何峰学号：09401040238指导教师：桂友超专业：自动化班级：自本0902完成时间：2012年5月1日设计任务书一设计课题：直流斩波电路设计二设计目的任务学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《电力电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握应用直流斩波电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电力电子电路设计、研发电力电子产品打下良好的基础。三设计要求1可取直流输入电压=50V,=350V

2、2电力电子课程设计说明书一份3设计时间一周4一人一组一课题四参考资料[1]王兆安．黄俊．电力电子技术，第4版，机械工业出版社，2000[2]张乃国．电源技术．北京：中国电力出版社，1998[3]何希才．新型开关电源设计与应用．北京：科学出版社，2001目录1直流斩波电路设计方案和方案实施11.1设计方案选择11.2升压斩波电路的设计原理12单元电路设计22.1直流供电电路22.2升压斩波主电路22.3控制和驱动电路32.3.1芯片SG3525简介32.3.2控制和驱动电路原理图42.4保护电路52.5参数

3、计算53实验仿真分析73.1仿真电路73.2仿真结果与误差分析7结束语9致谢10参考文献11原件清单121直流斩波电路设计方案和方案实施1.1设计方案选择斩波电路有三种控制方式（1）脉冲宽度调制（PWM）：开关周期T不变，改变开关导通时间ton。（2）频率调制：开关导通时间ton不变，改变开关周期T。（3）混合型：开关导通时间ton和开关周期T都可调，改变占空比。本次设计采用的是脉宽调制的方法，开关选用全控型器件IGBT，它集中了电力MOSFET和GTR得优点。1.2升压斩波电路的设计原理原理图如图2所示

4、：V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为，则此期间电感L释放能量为：（1-1）当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L的能量与释放的能量相等，即：（1-2）化简得：(1-3)式中，，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。式中，表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压的大小，将升压比的倒数记作，即。则和占空比有如下关系：（1-4）因此，（1-3）式可以表示为：(1-5)142单元电路设计2.1直流供电电路生活中现有的都为交流电，所以斩波电路的输入电压需由交流电经整流得到。本设计采用

5、桥式电路整流：由四个二极管组成一个全桥整流电路.由整流电路出来的电压含有较大的纹波，电压质量不太好，故需要进行滤波。本电路采用RL低通滤波器（通过串联一个电感，滤除电流的高次谐波，并联一个电容滤除电压的高次谐波），以减小纹波。protel原理图如下图1所示：图1直流供电电路输入端接220V、50Hz的市电，进过变压器T1（原线圈/副线圈为4/1）后输出55V、50Hz。当同名端为正时D2、D5导通，D3、D4截止，电压上正下负。当同名端为负时D2、D5截止，D3、D4导通，电压同样是上正下负，从而实现整流

6、。电感具有电流不能突变，通直流阻交流特性，因此串联一个电感可以提高直流电压品质。而电容具有电压不能突变，通交流阻直流特性，因此并联一个大电容可以滤除杂波，减小纹波。结合两种元器件的特性，组成上图整流电路，可以得到比较理想的直流电压（幅值为50V左右）。2.2升压斩波主电路本设计为直流升压斩波（boostchopper14）电路，该电路是本系统的核心。应为输出电压比较大，故斩波器件选用能够承受大电压和导通内阻小，开关频率高，开关时间小的大功率IGBT管。主电路图如下图2所示：图2主电路原理图左边接经整流之后

7、的50V电压。右边为斩波电压输出，V-G为SG3525输出的PWM斩波信号。G1为IGBT，D5为电力二极管，L2为电感，C1为电容，R1为负载。2.3控制和驱动电路2.3.1芯片SG3525简介PWM控制芯片SG3525具体的内部引脚结构如图3所示。其中，脚16为SG3525的基准电压源输出，精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。脚5、脚6、脚7内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525的振荡器。振荡器还设有外同步输入端(脚3)。

8、脚1及脚2分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB左右。根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9和脚1之间一般要添加适当的反馈补偿网络。14图3SG3525引脚图2.3.2控制和驱动电路原理图此电路主要用来驱动IGBT斩波。产生PWM信号有很多方法，但归根到底不外乎直接产生PWM的专用芯片、单片机、PLC、可编程逻辑控制器等本电路采用直接产生PWM的专用