电力电子谢曜臣要点.doc

《电力电子技术》课程设计说明书 直流降压斩波电路 学 院： 电气与信息工程学院 学生姓名： 谢曜臣 指导教师： 肖文英 职称/学位 副教授 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1205班 学 号： 1230140531 完成时间： 2015年06月 湖南工学院电力电子课程设计课题任务书 学院： 电气与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化专业\自动化专业 指导教师 肖文英 学生姓名 谢曜臣 课题名称 直流降压斩波电路的设计 内容及任务 一、设计任务 设计一个直流降压斩波电路，已知直流输入电压200V，负载自拟，要求输出电压在50～100V可调，其它性能指标自定。 二、设计内容 1、关于本课程学习情况简述； 2、主电路的设计、原理分析和器件的选择； 3、控制电路的设计； 4、保护电路的设计； 5、利用MATLAB软件对自己的设计进行仿真。 主要参考资料 [1] 王兆安,王俊编.电力电子技术(第5版).北京:机械工业出版社,2010 [2] 黄俊,秦祖荫编.电力电子自关断器件及电路.北京:机械工业出版社,1991 [3] 李序葆,赵永健编.电力电子器件及其应用.北京:机械工业出版社,1996 教研室 意见 教研室主任：（签字） 年 月 日 摘 要 直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，是电力电子领域的一大热点。 DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。直流变换电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其他领域的交直流电源。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式，频率调制方式和混合型。脉宽调制方式较为通用。本实验设计的是Buck降压斩波电路，采用全控型器件IGBT。根据降压斩波电路 (1) (2) 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，简称占空比或导通比。降压斩波电路的占空比小于1。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,但是普遍采用的是脉冲宽调制工作方式。因为采用频率调制工作方式，容易产生谐波干扰，而且滤波器设计也比较困难。此电路就是采用脉冲宽调制控制IGBT的通断。 图2 降压斩波电路原理图 3.2 BUCK降压斩波主电路 在电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路称为主电路。IGBT降压斩波电路的主电路图如下图3所示。它是一种降压型变换器，其输出电压平均值U，总是小于输入电压。该电路使用一个全控型器件V，为IGBT。在V关断时，为了给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。 图3 降压斩波主电路图 3.3 主电路元器件选择 主电路中需要确定参数的元器件有直流电源、IGBT、二极管、电感、电容、电阻值，其参数选择如下说明： (1)对于电源，因为任务要求输入直流电压为100V，所以该直流稳压电源可直接作为系统电源。 (2)IGBT 由图4易知当IGBT截止时，回路通过二极管续流，此时IGBT两端承受最大正压为100V；而当=1时，IGBT有最大电流，其值为5A。故需选择集电极最大连续电流5A，反向击穿电压B100v的IGBT。如果考虑2倍的安全裕量需选择集电极最大连续电流》10A，反向击穿电压》200V的IGBT。 (3)二极管 当=1时，其承受最大反压100V；而当趋近于1时，其承受最大电流趋近于5A，故需选择100v,I5A的二极管。考虑2倍的安全裕量： =2=200V =1xIt=2x5=10A (4)电感 选择大电感L，使得电路能够续流，此时的临界电感为： L=（—）/2fI。