电力电子课程设计--直流斩波电路.doc

《电力电子技术》课程设计说明书 直流斩波电路 院 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 何峰 学 号： 指导教师： 桂友超 专 业： 自动化 班 级： 自本0902 完成时间： 2012年5月1日 设计任务书 一 设计课题：直流斩波电路设计 二 设计目的任务 学生通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《电力电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握应用直流斩波电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电力电子电路设计、研发电力电子产品打下良好的基础。 三 设计要求 1 可取直流输入电压=50V, =350V 2 电力电子课程设计说明书一份 3设计时间一周 4 一人一组一课题 四 参考资料 [1] 王兆安．黄俊．电力电子技术，第4版，机械工业出版社，2000 [2] 张乃国．电源技术．北京：中国电力出版社，1998 [3] 何希才．新型开关电源设计与应用．北京：科学出版社，2001 目 录 1 直流斩波电路设计方案和方案实施 1 1.1 设计方案选择 1 1.2 升压斩波电路的设计原理 1 2 单元电路设计 2 2.1 直流供电电路 2 2.2 升压斩波主电路 2 2.3 控制和驱动电路 3 2.3.1 芯片SG3525简介 3 2.3.2 控制和驱动电路原理图 4 2.4 保护电路 5 2.5 参数计算 5 3 实验仿真分析 7 3.1 仿真电路 7 3.2 仿真结果与误差分析 7 结束语 9 致 谢 10 参考文献 11 原件清单 12 1 直流斩波电路设计方案和方案实施 1.1 设计方案选择 斩波电路有三种控制方式 （1）脉冲宽度调制（PWM）：开关周期T不变，改变开关导通时间ton。 （2）频率调制：开关导通时间ton不变，改变开关周期T。 （3）混合型：开关导通时间ton和开关周期T都可调，改变占空比。 本次设计采用的是脉宽调制的方法，开关选用全控型器件IGBT，它集中了电力MOSFET和GTR得优点。 1.2 升压斩波电路的设计原理 原理图如图2所示：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： （1-1） 当电路工作于稳态时，一个周期T中电感L的能量与释放的能量相等，即： （1-2） 化简得： (1-3) 式中，，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。式中，表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压的大小，将升压比的倒数记作，即。则和占空比有如下关系： （1-4） 因此，（1-3）式可以表示为： (1-5) 2 单元电路设计 2.1 直流供电电路 生活中现有的都为交流电，所以斩波电路的输入电压需由交流电经整流得到。本设计采用桥式电路整流：由四个二极管组成一个全桥整流电路.由整流电路出来的电压含有较大的纹波，电压质量不太好，故需要进行滤波。本电路采用RL低通滤波器（通过串联一个电感，滤除电流的高次谐波，并联一个电容滤除电压的高次谐波），以减小纹波。protel原理图如下图1所示： 图 1 直流供电电路 输入端接220V、50Hz的市电，进过变压器T1（原线圈/副线圈为4/1）后输出55V、50Hz。当同名端为正时D2、D5导通，D3、D4截止，电压上正下负。当同名端为负时D2、D5截止，D3、D4导通，电压同样是上正下负，从而实现整流。电感具有电流不能突变，通直流阻交流特性，因此串联一个电感可以提高直流电压品质。而电容具有电压不能突变，通交流阻直流特性，因此并联一个大电容可以滤除杂波，减小纹波。结合两种元器件的特性，组成上图整流电路，可以得到比较理想的直流电压（幅值为50V左右）。 2.2 升压斩波主电路 本设计为直流升压斩波（boost chopper）电路，该电路是本系统的核心。应为输出电压比较大，故斩波器件选用能够承受大电压和导通内阻小，开关频率高，开关时间小的大功率IGBT管。主电路图如下图2所示： 图 2 主电路原