电力电子技术课程设计关键点.docx

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1、高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、多种工业电源， 通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。它能把电网提供日勺强电和粗电, 它是现代电子设备重要日勺“心脏供血系统”。BUCK变换器是开关电源基本拓扑 构造中日勺一种，BUCK变换器又称降压变换器，是一种对输入输出电压进行降压 变换日勺直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越日勺变压功能，因 此可以直接用于需要直接降压日勺地方。关键词：稳压电源；buck变换器AbstractHas been widely used in the DC power supply, AC power supply, industry p

2、ower supply of high frequency switching power supply, communication power supply, communication power supply, inverter power supply, computer power supply etc. It can provide high power and coarse grid electricity, it is an important system of modern electronic equipment the blood flow to the heartn

3、. BUCK converter is a switch for power supply the basic topology of BUCK converter, also called buck converter, a DC chopper for buck to input and output voltage, the output voltage is less than the input voltage, because of its variable function superior, therefore, it can be directly used for the

4、need for direct step-down place.Keyword： regulated power supply； BUCK converter摘要IAbstractII第一章设计目的与规定11、设计目的12、设计规定1第二章主电路设计与元件参数选型21、主电路设计22、IGBT驱动电路简介33、元件参数选型3第三章系统建模与仿真51、MArLAB仿真简介52、主电路建模53、控制电路日勺实现104、仿真中出现日勺问题以及处理措施11第四章仿真成果分析14第五章设计小结15第六章参照文献16第一章设计目的与规定1、降压斩波电路0设计目0(1)、通过对降压斩波电路(buck cho

5、pper)日勺设计，掌握buck chopper 电路日勺工作原理，综合运用所学知识，进行buck chopper电路和系统 设计的能力。(2)、理解与熟悉buck chopper电路拓扑、控制措施。(3)、理解和掌握buck chopper电路及系统日勺主电路、控制电路和保护 电路的设计措施，掌握元器件日勺选择计算措施。(4)、具有一定的电力电子电路及系统试验和调试日勺能力。2、降压斩波电路的设计规定(1)、计内容：对Buck Chopper电路日勺主电路和控制电路进行设计， 参数如下:直流电压E=380V,反电动式El =48V,输出功率为5KW。 (2)设计规定理论设计：理解掌握Buck

6、 Chopper电路的工作原理，设计Buck Chopper电路时 主电路和控制电路。包括：IGBT电流,电压额定日勺选择，画出完整时 主电路原理图和控制电路原理图、列出主电路所用元器件的明细表。 (b)仿真试验：运用MATLAB仿真软件对Buck Chopper电路主电路和控制电路进行仿真建模设计第二章主电路设计与元件参数选型1、主电路设计降压斩波电路主电路工作原理图如下:(1) t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压负载电流按指数曲线上升。(2) t=tl时控制V关断，二极管VD续流，负载电压0。近似为零, 负载电流呈指数曲线下降。一般串接较大电感L使负载电流持续且脉动小。当电路

7、工作稳定期，负载电流在一种周期日勺初值和终值相等如图2所负载电IUO E = E = aE压日勺平均值为：口+折 式中，嗫为V处在通态日勺 时间，脸为V处在断态日勺时间；T为开关周期；为导通占空比,I =2简称占空比或导通比。负载电流的平均值为： R若负载中L值 较小，则在V关断后，到了2时刻，负载电流已衰减至零，会出 现负载电流断续的状况。负载电压。平均值会被抬高，一般不但 愿出现电流断续的状况。2、IGBT驱动电路简介IGBT是三端器件，具有栅极G,集电极C和发射极Eo它 是个场控器件，通断由栅射极电压Uge决定。Uge不小于启动电 压Uge(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供

8、基极电流，IGBT 导通。通态时电导调制效应使电阻R减小，使通态压降减小。当 栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内日勺沟道消失，晶体管 日勺基极电流被切断，IGBT关断。一般IGBT的启动电压Uge (th) 在25度时为26V左右，而实际一般驱动电压取1520V,且关断 时施加一定幅值的负驱动电压，有助于减小关断时间和关断损耗。 在栅极串入一只低值电阻有助于减小寄生振荡，该电阻值应随被 驱动器件电流定额值日勺增大而减小。图二：IGBT构造3、元件参数选型有题目知P=5000W, U=380V, E=OV, U2=48V,因此负载电阻R=22 ,占空比为 12.6%,有频率 f=5KH

9、Z,因止匕 T=lf=0.0002S0由于反电动势E=O因此m=EraE=0o(I)IGBT日勺选择：由于本电路设计日勺E=48V,因止匕根据P=5000W, U=104V,由于晶闸管安全域量可知所选IGBT日勺额定电 压与额定电流分别为200-300V、50A-100Ao(2)栅极串联电阻Rg日勺阻值：根据IGBT日勺选择，由可知知R日勺 值为10欧。(3)其他元器件的选择原则如下：二极管额定电压50V电流有：(etEm (eap)石eT/r-1)RRep-1JR=m 一R l-e-p )R式中,=ap(t、( = LIRP = T m-EJE t1=(4)电感取很大。第三章系统建模与仿真1

10、、MATLAB仿真简介MATLAB是美国MathWOrkS企业出品日勺商业数学软件，用于算 法开发、数据可视化数据分析以及数值计算日勺高级技术计算语言和交 互式环境，重要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB日勺优 势如下：(1)友好的工作平台和编程环境；(2)简朴易用日勺程序语言；(3)强大的科学计算机数据处理能力；(4)杰出日勺图形处理功能；(5)应用广泛日勺模块集合工具箱;(6)实用日勺程序接口和公布平台；(7)应用软件开发(包括顾客界面)。2、主电路建模(1)在SimUIink平台下新建一种m文献(2)根据主电路在matlab中搭建模块Simulink Library

11、 Browser - fiuntitledFile Edit View HelpClQS * #4 pulseFile Edit View Simulation Format Tools HelpD Q S I i?. Q I 叵L MmaI ZJI 国第囱多圜 IH 回 integratorLogical OperatorOutlProductRelational OperatorSaturationSubsystem Lookup Tablesj Math Operations 图 Model Verification Model-Wide Utilities Ports & Subsys

12、tems 图 Signal Attributes 图 Signal Routing 图 Sinks图 Sources User-Defined Functions 国图 Additional Math & Discrete E H Aerospace Blockset 田 H CDMA Reference Blockset 田H Communications Blockset M Control System Toolbox 出 H Dials & Gauges Blockset 田 1 Embedded Target for Infineon 田 H Embedded Target for

13、Motoro 出 H Embedded Target for Motoro 田 SI Embedded Target for OSEK/V 出 1 Embedded Target for TI C200t 田 1 Embedded Target for TI C600i 田 H Fuzzy Logic Toolbox Link for ModelSim Model Predictive Control Tooll 出 H Neural Network Blockset 国 1 RF BlocksetReady图三Scope增长引脚图四XQ Scope parameters - 口根据原理图,设

14、置有关日勺参数,其中U=380V,PWM日勺占空比为12.6%（根据计算可得），电阻取值22欧姆，电感取值很大，搭建日勺matlab 模型如下图：图五：占空比调整图六：设置输入信号大小Block Parameters: Parallel RLC Branch图七：设置电感值图八：设置电阻值r- IGBT (mask) (link)Implements an IGBT device in internal resistance (Ron) and internal inductance cannot be Discretization of the IGBT isBlock Parameters

15、: IGBTparallel with a series RC snubber circuit. In on-state the IGBT model has inductance (Lon). In off-state the IGBT model has infinite impedance. The set to zero.available only through the Universal Bridge block.Parameters图九：设置g级电阻值I Series RLC Branch1*7;_Lp-Current Measurement1LsDiodeSeries R.C BranchlVolta Je MeasurerrnSpe1Continuouspovergui图十：仿真模型图(3)调试成果3、控制