降压直流斩波电路设计 课程设计.doc

《电力电子技术》课程设计说明书 降压直流斩波电路设计 学 院： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 董恒 职称/学位 硕士 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1202 学 号： 1230140227 完成时间： 2015年6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 指导教师 董恒 学生姓名 龙中辉 课题名称 降压直流斩波电路设计 内容及任务 一、设计任务 设计一个降压直流斩波电路，已知交流电源：单相220V，前级整流输出电压限制在50V以内，斩波输出电流最大值2A，纯电阻负载，斩波输出直流电压在10～40V可调。 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,2012 [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-直流变流电路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，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。 关键词：直流斩波；降压斩波；Matlab仿真 目 录 TOC \o 1-2 \h \z \u 1 电路总体设计方案 1 1.1 设计课题任务 1 1.2 功能要求说明 1 1.3 设计总体方案和设计原理 1 2 电路的设计 3 2.1 整流滤波电路 3 2.2 IGBT驱动电路的设计 4 3 电路各元件的参数设定及元件型号选择 6 3.1 各元件的参数设定 6 3.2 元件型号选择 8 4 系统仿真及结论 9 4.1 仿真软件的介绍 9 4.2 仿真电路及其仿真结果 10 4.3 仿真结果分析 12 总结 13 参考文献 14 致 谢 15 附录 电子元器件表 16 1 电路总体设计方案 1.1 设计课题任务 设计一个直流降压斩波电路。 1.2 功能要求说明 将24V直流电压降压输出并且平均电压可调，范围为0-24V。 1.3 设计总体方案和设计原理 降压斩波电路的原理图以及工作波形如图1所示。该电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT。为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。 图1 降压斩波电路原理图 如图2中V的栅极电压uGE波形所示，在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数上升。 当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常是串联的电感L值较大。 至一个周期T结束，在驱动V导通，重复上一周期的过程。当工作处于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等，如图2所示。 负载电压平均值为 (1) 式中，ton为V处于通态的时间；toff为V处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比。 由式（1）可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为E，减小占空比，Uo随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称buck变换器。 负载电流平均值为