升压斩波电路设计_1.doc

PAGE PAGE 6 电力电子技术课程设计报告 题目：升压斩波（boost chopper）电路设计 目 录 前言*************************************************2 MATlAB仿真设计**************************************6 硬件实验********************************************14 参考文献********************************************19 附录一 设计任务书*************************************20 附录二 PROTEL简介****************************************21 附录三 MATLAB简介****************************************24 升压斩波电路（Boost Chopper）设计 一、前言 1.Boost Chopper工作原理： 图1.1升压斩波电路图 图1.1中假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton 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toff，则此期间电感L释放能量为 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等 化简得： （1） ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。也称之为boost变换器 ——升压比，调节其即可改变Uo。将升压比的倒数记作?，即。?和导通占空比?有如下关系： （2） 因此，式（1）可表示为 （3） 升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因：L储能之后具有使电压泵升的作用，电容C可将输出电压保持住。 2.升压斩波电路的典型应用： 直流电动机传动 单相功率因数校正（Power Factor Correction—PFC）电路 用于其他交直流电源中 用于直流电动机传动时 图1.2用于直接电动机回馈能量的升压斩波电路图 通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源 实际L值不可能为无穷大，因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态 电机反电动势相当于图1.1中的电源，此时直流电源相当于图1.1中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 电路分析 基于“分段线性”的思想进行解析 V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式 （5） 式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。 设i1的初值为I10，解上式得 （6） 当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式： （7） 设i2的初值为I20，解上式得： （8） 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路波形： 图1.3电流连续升压斩波电路波形 图1.4电流断续升压斩波电路波形 当电流连续时，从图1.3的电流波形可看出，t=ton时刻i1=I20，t=toff时刻i2=I10，由此可得： （9） （10） 把上面两式用泰勒级数线性近似，得 （11） 该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，即 （12） 对电流断续工作状态的进一步分析可得出：电流连续的条件为 （13） 根据此式可对电路的工作状态作出判断。 3.设计目的 通过对Boost Chopper电路的设计，掌握Boost Chopper电路的工作原理，综合运用所学知识，进行Boost Chopper电路和系统设计的能力。 了解与熟悉Boost Chopper电路拓扑、控制方法。 理解合掌握Boost Chopper电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。 遇有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力 4.设计内容及要求 对Boosr Chopper电路的主电路和控制电路进行设计。参数如