升降压斩波课程设计.doc
《升降压斩波课程设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《升降压斩波课程设计.doc(30页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 电力电子技术课程设计说明书 直流升降压斩波电路的设计与仿真院 、 部: 电气与信息工程学院 学生姓名: 指导教师: 职称 讲师 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 学 号: 完成时间: 2016年6月 电力电子技术课程设计任务书学院:电气与信息工程系 专业:电气工程及其自动化 指导教师姓名学生姓名课题名称 直流升压降压斩波电路的设计与仿真设计内容及任务一、技术指标及要求:1)直流输入电压100V;2)电阻负载;(R取学号尾数X10);3)控制电路频率10KHZ;4)输出电压纹波系数:0.2%;5)仿真出占空比分别为0.1,0.2,0.5,0.8的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流
2、和输出电压的波形。设计安排起止日期设计内容2016年5月25日确定设计方案2016年5月26日计算相关数据2016年5月27日至2016年6月6日 Simulink仿真2016年6月7日至2016年6月23日撰写课程设计说明书主要参考资料1王兆安、刘进军电力电子技术(第5版)机械工业出版社,20092康华光、陈大钦电子技术基础模拟部分高等教育出版社,20023秋关源、罗先觉电路(第5版)高等教育出版社,20064周克宁. 电力电子技术. 北京:机械工业出版社,2004.5 黄家善.电力电子技术. 北京:机械工业出版社,20066王维平. 现代电力电子技术及应用. 南京:东南大学出版社,1999
3、7张明勋主编,电力电子设备设计和应用手册M.北京:机械工业出版社.19928丁道宏主编,电力电子技术M.北京:航空工业出版社.19929林渭勋主编,电力电子技术基础M.北京:机械工业出版社.1990摘 要电力电子技术飞速发展,电力电子技术已经成为自动化领域里一个重要部分,其核心就是利用弱电电路的设计思路,强大电路的器件来实现电路的各种需求。至今电力电子技术已经成为电气工程、信息科学、能源科学三个学科领域的公共学科,可见现实中其无可替代的重要性。该课程设计做的直流升降压斩波电路,是以SG3525为驱动电路的升降压斩波电路,其优点是响应快,加速平稳、节约能源效果好。通过MATLAB中的SIMULI
4、NK功能仿真,到达了预期效果。关键词:直流直流变流电路;升降压斩波;Simulink;仿真II目 录1 绪论12 总体方案设计22.1 设计要求22.2 升降压直流斩波电路总体设计方案22.3 方案的确定23 主电路设计43.1 工作原理43.2 波形图53.3 主要元器件选择、参数分析64 控制与驱动电路的设计74.1 控制电路的设计74.2 驱动电路设计85 直流升压斩波电路保护电路设计95.1 过电流保护电路95.2 过电压保护电路96 Simulink仿真分析116.1 仿真软件简介116.2 建立仿真模型116.3 仿真结果分析14结束语17参考文献18致 谢19附录A Simuli
5、nk仿真图20附录B CAD电气原理图21IV1 绪论20世纪80年代以来 ,信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件,典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。利用全控型器件可以组成变流器。直流-直流变换器就是其中一种,它广泛应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。直流直流变流电路(DC-DC Converter)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,包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路(DC Chopper),它的功能是将直流电变为另一固定电压或
6、可调电压的直流电。早期的直流装换电路,电路复杂、功率损耗、体积大,使用不方便。晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。它电路简单体积小,便于集成;功率损耗少,符合当今社会生产的要求;所以在直流转换电路中使用晶闸管是一种很好的选择。(1)IGBT介绍本设计基于电力电子技术课程,充分使用全控型晶闸管IGBT设计电路,实现直流升压。IGBT绝缘栅双极型晶体
7、管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。(2) 驱动电路SG3525简介 SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出驱动为推拉输出形式,增加了
8、驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。2 总体方案设计2.1 设计要求1)直流输入电压100V;2)电阻负载;(R取学号尾数X10);3)控制电路频率10KHZ;4)输出电压纹波系数:0.2%;5)仿真出占空比分别为0.1,0.2,0.5,0.8的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流和输出电压的波形。2.2 升降压直流斩波电路总体设计方案直流斩波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。它在电源的设计上有很重要的应用。一般来说,斩波电路的实现都要依靠全控型器件。在这里,我所设计的是基于IGBT的降压斩波
9、短路。直流降压斩波电路主要分为三个部分,分别为主电路模块,控制电路模块和驱动电路模块。电路的结构框图如图1所示。图1 总体设计方案除了上述主要结构之外,还必须考虑电路中电力电子器件的保护,以及控制电路与主电路的电器隔离。2.3 方案的确定电力电子器件在实际应用中,一般是由控制电路,驱动电路,保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能,当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。控制电路是用来产生升、降压斩波电路的控制信号,控制电路
10、产生的控制信号传到驱动电路,驱动电路把控制信号转换为加在开关控制端,可以使其开通或关断的信号。通过控制开关的开通和关断来控制升、降压斩波电路的主电路工作。控制电路中的保护电路是用来保护电路的,防止电路产生过电流现象损害电路设备。3 主电路设计3.1 工作原理图2所示为升降压斩波电路(Buck-Boost Chopper)原理图。电路中电感L值很大,电容C值也很大。因为要使得电感电流和电容电压基本为恒值。 图2 升降压斩波电路该电路的基本工作原理:当可控开关V处于通态时,电源E经V向电感L供电使其储存能量,此时电流为,方向如图1所示。同时,电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后,使V关断
11、,电感L中储存的能量向负载释放,电流为,方向如图1所示。可见,负载电压极性为下正上负,与电源电压极性相反,因此该电路也称作反极性斩波电路。稳态时,一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零,即: (1)当V处于通态期间时,=E,而当V处于断态期间时,= -。于是所以输出电压为: (2)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。若改变导通比,则输出电压既可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当时为降压,当时为升压,因此该电路称为升降压斩波电路。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
12、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。3.2波形图输出电压 (3)图3给出了电源电流和负载电流的波形,设两者的平均值分别为、,当电流脉动足够小时,有 (4)由上式可得 (5)如果V、VD为没有损耗的理想开关时,则有其输出功率和输入功率相等,可看作直流变压器。图3 升降压斩波电路波形3.3 主要元器件选择、参数分析考虑安全裕度则IGBT的额定电压为2-3倍峰值电压,所以额定电压可为440V-660V。额定电流33A-44A。二极管VD的反向电压为220V.选择IGBT的型号为IRH4PC40U其额定电压为60
13、0V,额定电流为40A。选择续流二极管的型号为HFA25TB60,期而定电压为600V,额定电流25A。(1)前级整流电路负载平均电压升高,纹波减小,且C越大,电容放电速率越慢,则负载电压中的纹波成分越小,负载平均电压越高。为得到平滑的负载电压,一般取 =C(35)T/2 (6)式中T为电源交流电压的周期。电容滤波电路的负载电压与的关系约为 =Y1.11.2 (7)令整流后输出电压为100V,则整流前输入电压=/1.2=100/1.2=83.4V (8)因为电源为交流单项220V,变压器变比需满足:=220:83.4=2:1 (9)此时前级整流输出电压E为100V。(2)其他器件选择主电路中电
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 升降 压斩波 课程设计
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。