电力电子——BOOST CUK 电路.doc

电力电子技术 课程设计 姓名 班级 学号 设计要求 1.根据给定指标，设计BOOST电路参数，根据公式计算两个电路中的电感、电容值，计算电路中功率器件的额定电流、电压，进行选型。 BOOST电路给定参数： INPUT VOLTAGE:80V OUTPUT VOLTAGE:91-128V DUTY:13.6-41% LOAD RESISTANT:1K SWITCH PERIOD: 2.2 ×10-5s 2.根据给定指标，设计CUK电路参数。根据公式计算两个电路中的电感、电容值，计算电路中功率器件的额定电流、电压，进行选型。 CUK电路给定参数 INPUT VOLTAGE:80V OUTPUT VOLTAGE:50-105V DUTY:27-58.9% LOAD RESISTANT:1K SWITCH PERIOD: 2.2 ×10-5s 3.利用Simulink软件，对上述电路进行验证，验证电路参数是否正确。 4.在实验平台上，进行实验，观察重要参数，观察电路中主要波形，并记录（仿真、实验）。 5.撰写课程设计报告。 设计原理及设计方案 升压斩波电路（Boost Chopper）的基本原理 电路图 当可控开关IGBT处于通态时，时间为，电源向电感L充电，充电电流基本恒定为，同时电容C的电压向负载R供电。因C值很大，基本保持输出电压。为恒值，L上积累的能量为。当IGBT处于断态时，时间为，E和L共同向电容C充电并向R提供能量，此期间电感L释放的能量为。当电路工作处于稳态时，一个周期中电感L积蓄和释放的能量相等，即 = 化简得 Cuk电路的基本原理 电路图 当IGBT处于通态时，回路和回路分别流过电流。当IGBT处于断态时，回路和回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压的极性相反。C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零,即 IGBT通态时，时间为，电容电流和时间的乘积为。断态时间为，则电容电流和时间的乘积为。 与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。 参数计算 boost斩波电路计算公式 计算过程： =[1/(1-0.3)]*80=114.3V IGBT: , , , 额定电流 额定电压 二极管： 额定电流 额定电压 Cuk斩波电路计算公式 计算过程： IGBT: , , , 额定电流 额定电压 二极管： 额定电流 额定电压 四、仿真电路设计 1.boost仿真电路 2．Cuk仿真电路 五、仿真电路波形 1.boost波形 全局图 细节图 1.Cuk波形 全局图 细节图 六、实验结果 1、实验内容 （1）测量输入电压和输出电压的范围 （2）用示波器交流档观察输出电压纹波 （3）用示波器测量相应电感、MOSFET管、功率二极管、PWM波形 （通过打印机打印波形） （4）通过PWM波计算占空比和开关频率 （5）通过测得的波形BOOST画出功率二极管、Cuk画出输出电感的波形 （6）比较实测波形和仿真波形的差别分析原因 2、实验结果 （1）BOOST电路 输入电压：76.9V，输出电压：89.4-126.1V 占空比 频率 注意点：电力二极管的电流不能直接通过示波器测得，，其中 为电感电流，为流过MOSFET的电流。 （2）Cuk电路 输入电压：80V，输出电压：49.2-101.0V 占空比 频率 注意点：靠近负载侧的电感的电流不能直接通过示波器测得，，其中为流过电力二极管的电流，为流过MOSFET的电流，为靠近电源侧的电感电流。 （3）比较分析 实测波形与仿真波形差别：1.在推导这两个电路的输出电压计算公式时 我们将电容假设为无穷大，即电容两端的电压几乎保持不变，但实际电容有个充放电过程；2.在推导这两个电路的计算公式和仿真时，我们将开关器件和二极管默认为理想器件，即导通压件为零，而实际电路中这两种器件总会产生一定的压降；3.器件的寄生电感和寄生电容会对电路波形产生一定的影响；4.示波器的探头干扰和外界干扰也会对电路波形产生一定的影响。 七、总结 课程设计总结 随着科学技术发展的日新日异，应用在是生活中可以说得是无处不在因此作为二十一世纪的掌握技术十分重要BOOST电路参数和CUK电路参数，利用MATLAB的Simulink软件，对电路进行验证，并验证电路参数是否正确。在实验平台上，进行实验，观察重要参数，观察电路中主要波形，并记录（仿真、实验）