直流斩波电路设计与仿真.doc

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1、电力电子技术课程设计报告姓名：学号：班级：指导老师：专业：设计时间：目录一．降压斩波电路…………………………………………………..6二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系……………12三．控制实现…………………………………………………………19四．直流斩波电路的建模与仿真......................................29五．课设体会与总结....................................................30六．参考文献…………………………………………………………31摘要介绍了一

2、种新颖的具有升降压功能的DC／DC变换器的设计与实现，具体地分析了该DC／DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC／DC变换器控制系统的原理和实现，最后给出了测试结果关键词：DC／DC变换器，降压斩波，升压斩波，储能电感，直流开关电源，PWM；直流脉宽调速一．降压斩波电路1.1降压斩波原理：式中为V处于通态的时间；为V处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比，简称占空比火导通比。根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1）保持开关周期T不变，调节开关导通时间不变，称为PWM。2）保持

3、开关导通时间不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。3）和T都可调，使占空比改变，称为混合型。1.2工作原理1）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按指数曲线上升2）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使串接的电感L值较大l基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析l从能量传递关系出发进行的推导l由于L为无穷大，故负载电流维持为Io不变l电源只在V处于通态时提供能量，为El在整个周期T中，负载消耗的能量为（RT+T

4、）一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器该电路使用一个全控器件V，途中为IGBT，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需设置晶闸管关断的辅助电路。为在V关断是给负载的电杆电流提供通道，设置了续流二极管VD。斩波电路的典型用途之一个拖动直流电动机，也可以带蓄电池负载，两种情况句会出现反电动势。IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道，而这个通道却具有很高的电阻率，因而造成功率MOSFET具有RD

5、S(on)数值高的特征，IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性，但是在高电平时，功率导通损耗仍然要比IGBT技术高出很多。较低的压降，转换成一个低VCE(sat)的能力，以及IGBT的结构，同一个标准双极器件相比，可支持更高电流密度，并简化IGBT驱动器的原理图。一个晶闸管直流调速系统是由转速的给定、检测、反馈、平波电抗器、可控整流器、放大器、直流电动机等环节组成。这些环节都是根据用户要求首先被选择而确定下来的，从而构成了系统的固有部分。仅有这些固有部分所组成的系统是难以

6、满足生产机械的全面要求的，特别是对系统动态性能的要求，有时甚至是不稳定的，为了设计一个静态，动态都适用的调速系统，尤其是达到动态性能的要求，还必须对系统进行校正。也就是在上述固有部分所组成的调速系统中另外加一个校正环节，使系统的动态性能也能达到指标的要求。本文中的双闭环可逆ＰＷＭ调速系统，采用集成控制器SG3524产生占空比可调的PWM波，它的部包括误差放大器,限流保护环节,比较器,振荡器,触发器,输出逻辑控制电路和输出三极管等环节，是一个典型的性能优良的开关电源控制器,输出级是由ＩＧＢＴ构成的功率控制器，进而驱动它励直流电动机，达到速度控制的

7、目的。由于电路有开关频率高的特点，所以直流脉宽调速系统与V-M系统相比，在许多方面具有较大的优越性，例如主电路线路简单，需用的功率元件少，低速性能好，稳速精度高，因而调速围宽，开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较少，调速装置效率和电网功率因素高，系统的频带宽、快速性能好、动态抗扰能力强等等二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系2.1升压斩波电路（BoostChopper）升压斩波电路假设L和C值很大。处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定，电容C向负载R供电，输出电压恒定。断态时，电源E和电感L同时向电容C充电，并向负载提供能

8、量。设V通态的时间为，此阶段L上积蓄的能量为设V断态的时间为，则此期间电感L释放能量为稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等：=化简得——升压比