直流斩波电路的仿真分析与实现设计方案

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1、直流斩波电路的仿真分析与实现设计方案Ⅰ.课程设计任务书一、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作量）1．课程设计的内容完成Buck电路与Boost电路的仿真分析与设计。2．课程设计的要求1）技术参数：（BUCK电路）输入直流电压为42V，输出直流电压为12V，输出电流为3A，最大输出纹波电压为50mV，工作频率f＝100Hz。（BOOST电路）输入直流电压为24V，输出直流电压为54V，输出电流为10A，最大输出纹波电压为200mV，工作频率f＝100Hz。2）主功率器件采用MOSFET管，计算

2、并选择主电路的元器件，给出清单；3）设计MOSFET的驱动电路及控制电路；4）绘制总的电路原理图；5）要求负载为具有反电动势的阻感负载；6）改变功率开关器件的导通占空比，得出正确的斩波波形（要求至少取3组数据，且数据具有广泛的代表性）；7）通过分析仿真波形，总结仿真波形与教材理论波形的区别与联系；308）改变负载中R和L值，要求至少取三组以上数值，并分别仿真得出斩波波形，并分析波形；9）分别改变电源电压、反电动势的数值，分析其对输出波形的影响；10）撰写课程设计说明书；11）如有说明书结果雷同的情况，成绩按

3、最低分处理。二、课程设计参考资料Ⅱ.课程设计指导书一、课程设计要点、设计步骤设计要点：1）掌握直流斩波电路主电路元器件的选择方法；2）掌握MOSFET的驱动及控制电路的设计方法；3）掌握MatLab/Simulink的编程方法，能熟练地搭建所需的电路图；4）选取合适的驱动信号。驱动信号可以有多种实现方法，同学应视自己的情况，合理选择驱动信号；5）通过本次课程设计，应掌握教材斩波波形与实际仿真波形的区别与联系；6）选择不同的占空比，可以得到不同的斩波波形，应能掌握波形发生变化的原因；7）通过本次课程设计，应能

4、掌握何种情况下，阻感负载为大电感负载。30设计步骤：1）掌握Buck电路与Boost电路的工作原理；2）完成主电路元器件的选择方法；3）完成直流斩波电路系统电路原理图的设计和绘制；4）在MatLab/Simulink环境下搭建两种电路的结构图，并完成初步调试；5）在占空比为50％时，完成两种电路的仿真，并得出仿真波形；6）在占空比小于50％和大于50％时的多种情况下，分别完成两种电路的仿真，并得出正确的仿真结果；7）改变负载的参数，得出相应的仿真结果；8）改变电源电压与反电动势的数值，得出相应的仿真结果；9

5、）完成课程设计说明书。二、主要技术关键的分析、解决思路1）掌握电力电子电路中元器件选择的计算方法，并针对技术参数要求，合理选择主电路元器件，并保证系统安全可靠运行；2）根据电力电子课程中直流斩波器的原理及功率器件驱动的策略，依据直流斩波电路的工作任务，完成系统电路原理图的绘制；3）在不同占空比的情况下，完成电路的仿真实验。通过对仿真实验结果的分析，使同学们更加熟练地掌握教材中斩波电路波形的产生原因；304）通过改变负载的数值，得到相应的仿真波形，以实现对负载的全面认识。在何种情况下，阻感负载才能称作大电感负

6、载；5）熟悉MatLab/Simulink的编程环境，掌握利用该软件仿真电力电子电路的方法。Buck电路与Boost电路的仿真分析与设计一、降压斩波电路设计1.设计要求与方案1.1设计要求利用MOSFET设计一降压变流器。输入电压E42V，输出电压Ud12V，输出电流为3A，最大输出纹波电压为50mV，工作频率f＝100Hz。负载电阻为10Ω电感2mH。1.2设计方案电力电子器件在实际应用中一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及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

7、工作要求形成控制信号通过驱动电路去控制主电路中电路电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能。根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动电路及保护电路其结构框图如图1-1所示。30在图1-1结构框图中控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端与公共端之间可以使其开通或关断的信号。通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。控制电路中保护电路是用来保护电路防止电路产生过电流

8、、过电压现象而损坏电路设备。2降压斩波主电路设计2.1电力MOSFET降压斩波主电路在电力系统中直接承担电能的变换或控制任务的电路称为主电路。MOSFET降压斩波电路的主电路图如下图2-1所示。该电路使用一个全控型器件—电力MOSFET，且为了给负载中的电感电流提供通道设置有续流二极管VD。电路通过在电力MOSFET管的控制端输入控制信号以得到所需要的输出电压，实现降压。2.2电路原理分析直流降压斩波电路使用一个