电力电子技术课程设计--直流升压斩波电路的设计.doc

《电力电子技术》课程设计说明书 直流升压斩波电路的设计 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 指导教师 学生姓名 课题名称 直流升压斩波电路的设计 内容及任务 一、设计任务 设计一个直流升压斩波电路，已知直流输入电压200V，负载自拟，要求输出电压在300～400V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 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。直接直流电变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流直流变流电路或直交直电路。直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta 斩波电路，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。 绪 论 随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已被广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。所有动力机装置需要一个稳定的电力输送装置，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。但有时那转变的直流电压同所需设备要求人仍不相符，仍需变换，称为DC/DC变换。直流斩波电路作为将直流电，变成另一种固定电压的DC-DC变换器，在充电蓄电电路、直流传动系统.、电力电子变换装置、开关电源及各种用电设备中得到普遍的应用。随之出现了诸如升压斩波电路、降压斩波电路、复合斩波电路、升降压斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术，已被广泛运用于直流开关电源和电机推动中，使其控制获得加速平滑、快速响应、加快节能的效果。 直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，这种电路把直流电压斩成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压。PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点。 1 直流升压斩波电路的设计思想 1.1 直流升压斩波电路原理 直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图1所示。 在电路中V导通时，电流由E经 升压电感L和V形成回路，电感 L储能；当V关断时，电感产生 的反电动势和直流电源电压方向 相同互相叠加，从而在负载侧得 到高于电源的电压，二极管的作 图1 直流升压斩波电路原理图 用是阻断V导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。 假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压为恒值,记为。设V通的时间为，此阶段L上积蓄的能量为E。 V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为，则此期间电感L释放能量为： (1) 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等 (2) 化简得： (3) 上式中，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。 ——升压比，调节其即可改变。将升压比的倒数记作β，即。和导通占空比，有如下关系： (4) 因此，式（1-2）可表示为： (