直流降压斩波电路的设计与仿真 电气本班 彭韦淇

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1、《电力电子技术》课程设计说明书直流降压斩波电路的设计学院：电气与信息工程学院学生姓名：彭韦淇指导教师：桂友超职称/学位讲师专业：电气工程及其自动化班级：电气本1302班学号：1330140214完成时间：2016年06月湖南工学院电力电子课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化专业指导教师桂友超学生姓名彭韦淇课题名称直流降压斩波电路的设计内容及任务一、设计任务设计一个直流降压斩波电路，已知直流输入电压100V，负载40Ω，控制电路频率10KHZ；输出电压纹波系数：0.2%；仿真出占空比α分别为0.1，0.2，0.5，0.8的电感电压、电感电流

2、、开关管电流、二极管电流和输出电压的波形。二、设计内容1、关于本课程学习情况简述；2、主电路的设计、原理分析和器件的选择；3、控制电路的设计；4、保护电路的设计；5、利用MATLAB软件对自己的设计进行仿真。主要参考资料[1]王兆安,王俊编.电力电子技术(第5版).北京:机械工业出版社,2010[2]黄俊,秦祖荫编.电力电子自关断器件及电路.北京:机械工业出版社,1991[3]李序葆,赵永健编.电力电子器件及其应用.北京:机械工业出版社,1996教研室意见教研室主任：（签字）年月日I摘要IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降

3、压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景。设计主要阐述了IGBT降压斩波电路的设计。设计的IGBT降压斩波电路采用IGBT作为中心器件，由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统来实现降压的功能。设计首先讨论了降压斩波电路主电路的工作原理及器件的参数选择、额定参数计算，并设计了PWM(脉冲宽度调制)控制方式的降压电路，并应用Matlab的可视化仿真工具Simulink，对该降压斩波主电路进行了建模，并对仿真结果进行了分析。最后通过对仿真结果进行分析，数据

4、表明该IGBT降压斩波电路直流输入电压100V，达到了课程设计的要求，能够实现降压的功能，具有一定的价值。关键词：降压斩波；主电路；控制电路；驱动及保护电路I目录摘要II目录11电路总体设计方案11.1课程设计任务21.2功能要求说明21.3设计总体方案和设计原理21.3.1降压斩波电路设计结构框图22降压斩波主电路设计32.1BUCK降压斩波主电路及其原理32.2主电路元器件参数选择43控制电路的设计53.1IGBT控制电路的设计53.1.1控制方式选择53.1.2芯片介绍53.1.3控制电路原理74驱动电路设计74.1IGBT驱动电路选择84.2驱动电路原理85保

5、护电路设计85.1保护电路设计基本原则95.2保护电路设计95.2.1过电压保护电路95.2.2过电流保护电路95.2.3IGBT的保护106系统仿真及结论116.1仿真软件的介绍126.2仿真电路及其仿真结果126.2.1仿真电路图126.2.2仿真结果1516结束语18参考文献19致谢20161电路总体设计方案1.1课程设计任务设计一个直流降压斩波电路。1.2功能要求说明已知直流输入电压100V，负载40Ω，控制电路频率10KHZ；输出电压纹波系数：0.2%；仿真出占空比α分别为0.1，0.2，0.5，0.8的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流和输出电压的

6、波形。1.3设计总体方案和设计原理1.3.1降压斩波电路设计结构框图完整的降压斩波电路除起降压器作用的主电路之外还要有驱动电路，控制电路和保护电路。其结构框图如图1所示。图1电路结构框图在图1结构框图中，控制电路是用来产生IGBT的控制信号的，控制电路产生的信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换成电压信号加在IGBT的控制端跟公共端之间，使其开通或关断，达到控制主电路的目的。162降压斩波主电路设计2.1BUCK降压斩波主电路及其原理降压斩波电路的原理图以及工作波形如图2所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT。为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续

7、流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。图2降压斩波电路原理图如图2中V的栅极电压uGE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数上升。当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常是串联的电感L值较大。至一个周期T结束，在驱动V导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图2所示。负载电压平均值为16（1）式中，ton为V处于通态的时间；