多重化级联升压斩波电路.docx

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1、学生课外学术科技作品竞赛技术报告摘要：2系统结构31.1系统概述31.2整体结构图片4电路设计52.1升压斩波电路的工作原理52.1升压斩波电路的工作原理52.2级联方式可切换型Boost变换器工作原理62.3IGBT驱动电路8软件设计10实验结果11附录12摘要：多重化技术是一种将原有的拓扑结构通过并联、串联或者级联等方式重构出新的变换器拓扑形式，从而降低单个电路单元所承担的传输功率，提高系统整体的功率等级的变流技术。传统多重化Boost斩波变换器受结构因素影响，难以获得较高的升压比，因此，本技术报告针对一种级联方式可

2、切换型Boost变换器进行研究与改进。该变换器通过采用多重化结构不仅降低了单个组成单元的功率传输等级，而且通过改变连接各单元间IGBT的通断状态，调整单个Boost电路单元输出端电压。与传统的采用并联或串联方式构成的多重化Boost斩波变换器相比，该种变换器具有较大的升压比。关键词：多重化Boost变换器，级联方式可切换，较大升压比。1系统结构1.1系统概述该系统包括主电路与控制电路两个部分，其中主电路由两个Boost电路通过两个并联二极管和一个串联IGBT组合而成，控制电路包括以TMS320F28335为核心的主控板、

3、外部供电路以及逻辑电路。图1为整体系统的结构框图。图1.1系统的结构框图1.2整体结构图片图1.2整体结构2电路设计2.1升压斩波电路的工作原理升压斩波电路的原理图如图2.1所示。该电路也是使用一个全控型器件。图2.1Boost升压斩波电路分析升压斩波电路的工作原理时，首先假设电路中电感L值很大，电容C也很大。当可控开关T处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为，同时电容C上的电压向负载R供电。因C值很大，基本保持输出电压Uo恒定。设V处于通态时间为，此阶段电感L上积蓄的能量为。设T处于断态时E和L共同向电容C

4、充电并向负载R提供能量。设T处于断态时间为，则在此期间电感L释放的能量为。当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L积蓄的能量与释放的能量相等，即，式中，，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波。也有的文献中直接采用其英文名称，称之为boost变换器（BoostConverter）。上式中表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压的大小，占空比也可以用α来进行表示，将升压比的倒数记作β，即。则β和占空比α有如下关系α+β=1。因此，输入电压与输出电压的关系可表示为。2.2级联方式可切换型Boost变换器工作原理级联方式可切

5、换型Boost变换器的结构如图2.2所示。图2.2多重升压斩波电路由图2.2可以看出，当T3导通时实现两个Boost电路的串联，电流回路如图2.3所示。图2.3工作在串联模式下的电流回路此时输入输出电压的数学关系如下：式中，，Ton为通断时长，T为IGBT开关频率。当T3断开时实现两个Boost电路的并联。电流回路如图2.4。图2.4工作在并联模式下的电流回路此时输出电压数学公式如下：2.3IGBT驱动电路该作品中使用采用M57962L作为核心的驱动芯片，该芯片是一种专用的驱动厚膜电路，有如下特点：（1）采用光耦实现电气

6、隔离，光耦是快速型的适合于高频运行，光耦的原边在设计时就已经串入了电阻，可以把+5V电压直接加到输入端。（2）信号传输延迟时间短，低电平——高电平的传输时间以及高电平——低电平的传输时间都在1.5us以下。（3）具有过流保护功能。M57962L通过检测IGBT的饱和压降来判断IGBT是否过流，一旦过流，M57962L将对IGBT实施软关断，并输出故障电流。本作品所应用的电路是M57962L的典型电路，所采用的是单电源供电，只给驱动器的辅助电源VCC端供给24V电压,驱动器辅助电源的VEE端联到了VCC的接地端。在输入信号

7、的前端，使用了光纤来传递信号，这样做有以下的优点，传输损耗小，通频带宽，可以达到数kHz级别，还有就是光纤是绝缘体，因而不受电磁干扰。除此还有一点就是隔离了控制器，除了上一级别的光耦外，又增加了一层保护，做到了双重保险，保护了控制器的安全工作。驱动电路中所采用的是单电源供电，只给驱动器的辅助电源VCC端供给24V电压,驱动器辅助电源的VEE端联到了VCC的接地端。VD4是双向限幅器，稳压管VD1对D1起到保护作用，防止D1被击穿，R1起到门极限流作用。工作过程：Vi引脚接输入信号，这时引脚输出正电压使IGBT正常工作，同

8、时，检测引脚检测信号正常，一切电路正常工作。当发生短路或过载时，IGBT的集电极电压超过30V，从而D1截止，检测引脚检测到故障信号，同时引脚输出负压使IGBT迅速可靠关断。这里在输入端以前的电路引用了与非门芯片SN55451,目的就是要求DSP施发的逻辑状态和的电压高低状态严格一致，从而避免了有可能在先启动升压模块