《电力电子综合实验报》.doc

DC/DC单端正激式变换电路设计实验 实验原理及实验内容： 在电力电子学中我们学到了单端正激式直流斩波电路，我们通过各方面了解到PWM单端正激式变换器因为拓扑结果简单、输入输出电气隔离即工作可靠性高等优点，成为当前模块电源首选的拓扑形式，广泛应用于中小功率变换场合。我们小组经过讨论后，决定对该电路的性能进行研究。 正激复位的目的是使得激磁电流所引起的磁芯磁化消退,以便下一周期重复磁化.而反激电路却并不需要单独的复位过程.因为在副边二极管导通的时候实际上就是在是磁芯复位 本实验主要研究带谐振复位和辅助绕组复位的单端正激变换电路的开环、闭环特性。 带谐振复位的单端正激变换器的实现电路如图1所示，图中：变压器铁芯单方向磁化，故磁通只在单方向发生变化，这就要求采取辅助电路（即复位电路）使铁芯回到磁化曲线的起点： 图1 采用谐振磁复位的单管正激变换器 辅助绕组复位的单端正激变换器的实现电路如图2所示， 图2采用辅助绕组复位的正激变换器 二、实验方案设计 关于限流保护: 由基本实验我们已经知道，PWM信号发生器电路板上有电流限流保护部分，试验中我们拿到电路板后，我们要先接入相关测量元件，测量电路板的保护电流，从而引入电流保护，对电路产生保护作用。 关于电流、电压互感器参数： （1）电压互感器在闭环实验中用到，用来测定输出电压，返回到反馈网络，实现闭环控制，根据需要设计如下电压互感器如图3所示： 图3. 电压互感器电路图 根据低压互感器的工作原理可得： 可得到 电压互感器要串联RX=300Ω，如图3、4端口为电压互感器原方线圈，1、2之间的为副方线圈。在接线使3、4并联在输出电压两端，通过副方线圈送到反馈网络。 （2）电流互感器主要用来测量电路中的输出电流，并将该信号作为反馈进入PWM波产生信号中，防止过流，电流互感器连到PWM信号发生模块用于过流保护，一旦过流便使驱动电路关闭，使电路停止工作，达到保护的目的。电流互感器的设计图如图4所示： 图4 电流互感器电路图 在第一次基本试验中我们测得了过流保护时的外加电压值为6.5V，由此估算一次侧电流最大2A,，实验中选50A/50mA、5匝，可得通过电流互感器的电流10A,则二次侧电流为10mA，可得到： 为了使互感器具有高精度，试验中取RX=200 3.关于滤波器参数 （1）滤波电感参数的计算： 对于单端正变换器，令Ton=0.4T 则有 一般最小输出直流负载电流为额定电流的10%，可知：vo=50v，f=10kHz, 取l=10mH。 （2）滤波电容的选择: 带入参数的c约等于7.5UF。取电容为10UF。 4．关于谐振磁复位电路 谐振磁复位电路是利用电路中开关器件寄生电容与变压器励磁电感的自激振荡来实现磁复位，其主电路的拓扑结构如图5，图中Cs是开关管的结电容,Lm是变压器的励磁电感。 图5 电路原理图 变压器的漏电感远远小于励磁电感，变压器的线圈电阻、寄生电容可以忽略不计。 主开关Q1、整流二极管D1、续流二极管D2在导通期间相当于短路，关断期间相当于电容器。Lf足够大，在一个开关周期内，其电流基本保持不变，这样Lf和Cf可以看成一个电流源。在一个周期内变换器有六种开关阶段: 变压器的等效电路如图6所示： 图6 变压器的等效电路图 开关管Q1开通阶段，开关管开通，电流流过二极管D1续流二极管中的电流减小，励磁电流开始上升。 二为功率输出阶段；在次模态中，能量通过变压器由输入电源传给负载，励磁电流上升。 开关阶段三为Q1关段断阶段，在次模态中开关管的结电容被充电，续流二极管结电容放电。 是励磁电感与结电容的特征阻抗 开关阶段四中，变压器漏电感上存储能量继续给CS充电电流下降时，变压器上漏电感的能量全部传递到电容上，模态四结束。 开关阶段五为磁复位电路，励磁电感与结电容谐振工作，结电容上的能量回馈给电 和变压器电感。完成磁复位。 开关阶段六为死区阶段，在此模态中，两个二极管同时导通，副边绕组被箱位在零位。因此原边绕组电压也为零，变压器的励磁电流保持不变。 三、实验步骤 1、按上述参数及电路图连好实验电路，负载电阻取200欧姆；注意在开环状态下，通过调节R24，这样在直流输入100V，输出电压平均值理论上应为30V； 2、将电压互感器和电流互感器连入电路，但不将检测信号输入到PWM波产生电路中去，将输入电压在80——120V之间变化，测其开环输出特性，注意观察输出电压平均值、纹波和谐波情况； 3、将检测信号输入到PWM产生信号中去，将输入电压在80——120V之间变化，测其闭环输出特性，注意观察输出电压平均值、纹波和谐波情况。 谐振磁复位方式（占空比0.43） 开环特性 输入电压/V 80 90 100 110 120 输出电压/V 52.5 59.2 65