BOOST电路的性能研究.docVIP

实验四 BOOST电路的性能研究 一、实验目的 (1)熟悉BOOST电路的工作原理。 (2)熟悉BOOST电路的组成及其工作特点。 二、实验所需仪器 序号 型 号 备 注 1 电力电子实验装置（直流变换器综合电路板） BOSST电路板 2 示波器 3 万用表 4 PC机及MATLAB仿真软件 三、实验线路及原理 1、BOOST电路(Boost Chopper)的工作原理 BOOST电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图4-1所示。电路也使用一个全控型器件MOSFET管。由图4-2中Q2（MOSFET管）的栅极电压波形UGE可知，当Q2处于通态时，电源Ui向电感L1充电，充电电流基本恒定为I1,同时电容C11上的电压向负载供电，因C11值很大，基本保持输出电压UO为恒值。设Q2处于通态的时间为ton，此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当Q2处于断态时Ui和L1共同向电容C1充电，并向负载提供能量。设Q2处于断态的时间为toff，则在此期间电感L1释放的能量为(UO-Ui) I1ton。当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等，即： UiI1ton=(UO-Ui) I1toff 上式中的T/toff≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为BOOST电路。 图4-1 BOOST电路的原理图 图4-2 BOOST电路的波形图 2、BOOST电路的仿真模型 图4-3 BOOST电路的仿真模型 四、实验内容及方法 (1)打开实验装置门，对照BOOST原理图熟悉BOOST电路实验板。 (2)闭合S1，通过装置显示屏选定BOOST电路，设定好驱动信号占空比后（其他参数不能修改，本次实验占空比D选取10%、20%和30%），开启实验装置BOOST电路模块，点击开环实验。 (3) 设定好驱动信号占空比，占空比D选取10%。用示波器分别观测输入电压（测试点TP9-TP13）、输出电压（测试点TP11-TP13）和MOSFET管漏极源极电压uds（测试点TP10-TP13）、二极管D4电压（测试点TP10-TP11）和电感L1电压（测试点TP9-TP10）的波形，记录输入电压和输出电压的大小，MOSFET管漏极源极电压uds、二极管D4电压和电感L1电压的频率、占空比和幅值。 (4) 设定好驱动信号占空比，占空比D选取20%。用示波器分别观测输入电压（测试点TP9-TP13）、输出电压（测试点TP11-TP13）和MOSFET管漏极源极电压uds（测试点TP10-TP13）、二极管D4电压（测试点TP10-TP11）和电感L1电压（测试点TP9-TP10）的波形，记录输入电压和输出电压的大小，MOSFET管漏极源极电压uds、二极管D4电压和电感L1电压的频率、占空比和幅值。 (5) 设定好驱动信号占空比，占空比D选取30%。用示波器分别观测输入电压（测试点TP9-TP13）、输出电压（测试点TP11-TP13）和MOSFET管漏极源极电压uds（测试点TP10-TP13）、二极管D4电压（测试点TP10-TP11）和电感L1电压（测试点TP9-TP10）的波形，记录输入电压和输出电压的大小，MOSFET管漏极源极电压uds、二极管D4电压和电感L1电压的频率、占空比和幅值。 *做实验时应将观测的实验波形用U盘保存并COPY给老师，所以每一组实验时至少要带一个U盘。 （6）建立图4-3所示BOOST电路仿真模型，E=24V，L=10-1H、C=1000μF、R=10Ω，IGBT的开关频率为10kHz。分别给出占空比为10%、20%、和30%时的仿真波形。 **上述仿真实验步骤在实验课前完成，实验时，由老师抽查的学生演示并运行做好的电路仿真。在演示时回答老师的提问或完成老师所指定的操作。 五、思考题 (1)BOOST电路的工作原理是什么？有哪些结构形式和主要元器件？ (2)为什么在主电路工作时不能用示波器的双踪探头同时对两处波形进行观测？ 六、实验分析 (1)分析不同占空比时，BOOST电路中各电路波形的变化原因。 (2)验证实际波形与理论波形是否一致，如不一致试说明原因。 (2)讨论、分析实验中出现的各种现象。 七、注意事项 (1)在主电路通电后，不能用示波器的两个探头同时观测主电路元器件之间的波形，否则会造成短路。 (2)用示波器两探头同时观测两处波形时，要注意共地问题，否则会造成短路，在观测高压时应衰减10倍，在做直流斩波器测试实验时，最好使用一个探头。 U G1 U D4 t t t U O