直流斬波電路的仿真分析與實(shí)現(xiàn)..

1、天津理工大學(xué)自動化學(xué)院課程設(shè)計(jì)報告題目：直流斬波電路的仿真分析與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名學(xué)號i屆2011級班級電氣3班指導(dǎo)教師杜明星專業(yè)電氣工程及其自動化1. 課程設(shè)計(jì)文本材料包括設(shè)計(jì)報告、任務(wù)書、指導(dǎo)書三部分，其中任務(wù)書、指導(dǎo)書由教師完成。按設(shè)計(jì)報告、任務(wù)書、指導(dǎo)書順序裝訂成冊。2. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書、指導(dǎo)書完成課程設(shè)計(jì)工作。3. 設(shè)計(jì)報告內(nèi)容建議主要包括：設(shè)計(jì)概述、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方案分析、軟硬件具體設(shè)計(jì)、調(diào)試分析、總結(jié)以及參考資料等內(nèi)容。4. 設(shè)計(jì)報告字?jǐn)?shù)應(yīng)在3000-4000字，圖紙?jiān)O(shè)計(jì)應(yīng)采用電子繪圖。文字規(guī)范，正文采用宋體、小四號，1.25倍行距。5. 課程設(shè)計(jì)成績由平時表現(xiàn)（30%）

2、、設(shè)計(jì)報告（40%）和答辯成績（30%）組成。課程設(shè)計(jì)評語及成績匯總表成績平時成績報告成績答辯成績總評成績課程設(shè)計(jì)評語課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、指導(dǎo)書課程設(shè)計(jì)題目：直流斬波電路的仿真分析與實(shí)現(xiàn)I課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作量）1.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容完成Buck電路與Boost電路的仿真分析與設(shè)計(jì)。2課程設(shè)計(jì)的要求1）技術(shù)參數(shù)：（BUCK電路）輸入直流電壓為42V,輸出直流電壓為12V，輸出電流為3A,最大輸出紋波電壓為50mV,工作頻率f=100Hz°（BOOST電路）輸入直流電壓為24V,輸出直流電壓為54V,輸出電流為10A,最大輸出紋波電壓為200mV

3、,工作頻率f=100Hz。2）主功率器件采用MOSFET管，計(jì)算并選擇主電路的元器件，給出清單；3）設(shè)計(jì)MOSFET的驅(qū)動電路及控制電路；4）繪制總的電路原理圖；5）要求負(fù)載為具有反電動勢的阻感負(fù)載；6）改變功率開關(guān)器件的導(dǎo)通占空比，得出正確的斬波波形（要求至少取3組數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)具有廣泛的代表性）；7）通過分析仿真波形，總結(jié)仿真波形與教材理論波形的區(qū)別與聯(lián)系；8）改變負(fù)載中R和L值，要求至少取三組以上數(shù)值，并分別仿真得出斬波波形，并分析波形；9）分別改變電源電壓、反電動勢的數(shù)值，分析其對輸出波形的影響；10）撰寫課程設(shè)計(jì)說明書；11）如有說明書結(jié)果雷同的情況，成績按最低分處理。二、課程設(shè)計(jì)參考

4、資料1黃俊，王兆安電力電子變流技術(shù)M.第三版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.10陳堅(jiān)電力電子學(xué)M.第二版北京：高等教育出版社，2004.12張立電力電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社，1999.10林渭勛現(xiàn)代電力電子技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1陳伯時電力拖動自動控制系統(tǒng)M.第三版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003II.課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、課程設(shè)計(jì)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1）掌握直流斬波電路主電路元器件的選擇方法；2）掌握MOSFET的驅(qū)動及控制電路的設(shè)計(jì)方法;3）掌握MatLab/Simulink的編程方法，能熟練地搭建所需的電路圖；4）選取合適的驅(qū)動信號。驅(qū)動信號可以有多種實(shí)現(xiàn)方法，同

5、學(xué)應(yīng)視自己的情況，合理選擇驅(qū)動信號；5）通過本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)掌握教材斬波波形與實(shí)際仿真波形的區(qū)別與聯(lián)系；6）選擇不同的占空比，可以得到不同的斬波波形，應(yīng)能掌握波形發(fā)生變化的原因；7）通過本次課程設(shè)計(jì)，應(yīng)能掌握何種情況下，阻感負(fù)載為大電感負(fù)載。設(shè)計(jì)步驟：1）掌握Buck電路與Boost電路的工作原理；2）完成主電路元器件的選擇方法；3）完成直流斬波電路系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì)和繪制；4）在MatLab/Simulink環(huán)境下搭建兩種電路的結(jié)構(gòu)圖，并完成初步調(diào)試；5）在占空比為50%時，完成兩種電路的仿真，并得出仿真波形；6）在占空比小于50%和大于50%時的多種情況下，分別完成兩種電路的仿真，并得出

6、正確的仿真結(jié)果；7）改變負(fù)載的參數(shù)，得出相應(yīng)的仿真結(jié)果；8）改變電源電壓與反電動勢的數(shù)值，得出相應(yīng)的仿真結(jié)果；9）完成課程設(shè)計(jì)說明書。二、主要技術(shù)關(guān)鍵的分析、解決思路1）掌握電力電子電路中元器件選擇的計(jì)算方法，并針對技術(shù)參數(shù)要求，合理選擇主電路元器件，并保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行；2）根據(jù)電力電子課程中直流斬波器的原理及功率器件驅(qū)動的策略，依據(jù)直流斬波電路的工作任務(wù)，完成系統(tǒng)電路原理圖的繪制；3）在不同占空比的情況下，完成電路的仿真實(shí)驗(yàn)。通過對仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，使同學(xué)們更加熟練地掌握教材中斬波電路波形的產(chǎn)生原因；4）通過改變負(fù)載的數(shù)值，得到相應(yīng)的仿真波形，以實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的全面認(rèn)識。在何種情況下，阻感

7、負(fù)載才能稱作大電感負(fù)載；5）熟悉MatLab/Simulink的編程環(huán)境，掌握利用該軟件仿真電力電子電路的方法。三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排起迄日期工作內(nèi)容2013.6.17-6.21熟悉Buck電路與Boost電路的工作原理。2013.6.22-6.25完成主電路元件的計(jì)算和選擇。2013.6.26-6.29完成電路原理圖的設(shè)計(jì)與繪制。2013.6.30-7.3完成Buck電路的仿真與調(diào)試。172013.7.4-7.8完成Boost電路的仿真與調(diào)試。2013.7.9答辯、上交設(shè)計(jì)說明書。Buck電路與Boost電路的仿真分析與設(shè)計(jì)一、降壓斬波電路設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)要求與方案1.1設(shè)計(jì)要求利用MOSFET

8、設(shè)計(jì)一降壓變流器。輸入電壓E42V，輸出電壓Ud12V,輸出電流為3A,最大輸出紋波電壓為50mV，工作頻率f=100Hz。負(fù)載電阻為10Q電感2mH。1.2設(shè)計(jì)方案電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中一般是由控制電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路及以電力電子器件為核心的主電路組成一個系統(tǒng)。由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號通過驅(qū)動電路去控制主電路中電路電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷來完成整個系統(tǒng)的功能。根據(jù)MOSFET降壓斬波電路設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)主電路、控制電路、驅(qū)動電路及保護(hù)電路其結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。圖1-1在圖1-1結(jié)構(gòu)框圖中控制電路用來產(chǎn)生MOSFET降壓斬波電路的控制信號控制電路產(chǎn)生的

9、控制信號傳到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路把控制信號轉(zhuǎn)換為加在MOSFET控制端與公共端之間可以使其開通或關(guān)斷的信號。通過控制MOSFET的開通和關(guān)斷來控制MOSFET降壓斬波電路工作?？刂齐娐分斜Ｗo(hù)電路是用來保護(hù)電路防止電路產(chǎn)生過電流、過電壓現(xiàn)象而損壞電路設(shè)備。2降壓斬波主電路設(shè)計(jì)2.1電力MOSFET降壓斬波主電路在電力系統(tǒng)中直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路稱為主電路。MOSFET降壓斬波電路的主電路圖如下圖2-1所示。該電路使用一個全控型器件一電力MOSFET,且為了給負(fù)載中的電感電流提供通道設(shè)置有續(xù)流二極管VD。電路通過在電力MOSFET管的控制端輸入控制信號以得到所需要的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)降壓。;

10、.+.111+11+12.2電路原理分析直流降壓斬波電路使用一個全控型的電壓驅(qū)動器件MOSFET,用控制電路和驅(qū)動電路來控制MOSFET的導(dǎo)通或關(guān)斷。當(dāng)tO時，MOSFET管被激勵導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓為Ud二E，負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升；當(dāng)t二tl時，控制MOSFET關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓Ud近似為零負(fù)載，電流呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小通常使串聯(lián)的電感L較大。電路工作時的波形圖如圖2-2所示圖2-2電流續(xù)流時工作波形一個周期T結(jié)束，再驅(qū)動MOSFET導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)電力電子系統(tǒng)工作在穩(wěn)態(tài)時負(fù)載電流在一個周期的初值和終值相等，負(fù)載側(cè)輸出

11、電壓平均值為E=E=aET(1-1)平均電流值為I=匕(1-2)式中T為MOSFET開關(guān)周期，Ton為導(dǎo)通時間a為占空比。通過調(diào)節(jié)占空比a，使輸出到負(fù)載的電壓Ud最大為E,若減小占空比，則Ud隨之減小。根據(jù)對輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)試的方式不同可分為三種工作方式：保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間ton,稱為脈沖寬度調(diào)制(PWM調(diào)制)此種方式應(yīng)用最多。(2) 保持開關(guān)導(dǎo)通時間ton不變,改變開關(guān)周期T，稱為頻率調(diào)制。(3) ton和T都可調(diào)，改變占空比稱為混合型。電力電子電路的實(shí)質(zhì)上是分時段線性電路的思想。基于“分段線性”的思想，對降壓斬波電路進(jìn)行解析。a)V通態(tài)期間，設(shè)負(fù)載電流為-，可列出如下

12、方程：(1-3)設(shè)此階段電流初值為仏，t=L/R,解上式得:t(1-4)Ie10b）V斷態(tài)期間，設(shè)負(fù)載電流為i2，可列出如下方程:(1-5)設(shè)此階段電流初值為120，解上式得:(1-6)Ie20當(dāng)電流連續(xù)時，有(1-7)(1-8)、Lt丿即V進(jìn)入通態(tài)時的電流初值就是V在斷態(tài)階段結(jié)束時的電流值，反過來，V進(jìn)入斷態(tài)時的電流初值就是V在通態(tài)階段結(jié)束時的電流值。由式（1-4）、式（1-6）、式（1-7）、式（1-8）得出：(1-9)I10(eq/t1)EEM、eT/t1丿RR(1-10)1eapk1ep式中：p=T/tm二em；e由圖1.1a可知，I10和120分別是負(fù)載電流瞬時值的最小值和最大值。把

13、式（1-9）和式（1-10）用泰勒級數(shù)近似，可得(1-11)上式表示了平波電抗器L為無窮大，負(fù)載電流完全平直時的負(fù)載電流平均值，此時負(fù)載電流最大值、最小值均等于平均值。從能量傳遞關(guān)系出發(fā)進(jìn)行的推導(dǎo)。由于L為無窮大，故負(fù)載電流維持為Io不變；電源只在V處于通態(tài)時提供能量,一直在消耗能量，消耗的能為oEItoon+EITMo，在整個周期T中，負(fù)載。一周期中，忽略損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等，即EIt=RI2T+E(W)oonoMo(1-13)與式（1-11）結(jié)論一致。在上述情況中，均假設(shè)L值為無窮大，負(fù)載電流平直的情況。這種情況下,假設(shè)電源電流平均值為/1，則有(1-14)1其值小于

14、等于負(fù)載電流，由上式得t丁T-onIaITooEI1aEIoUo1o（1-即輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器。2.3主要器件的選擇主電路中電源、電感及電阻的參數(shù)由設(shè)計(jì)要求給定現(xiàn)確定主電路中MOSFET管及電力二極管的參數(shù)：其中MOSFET管的主要參數(shù)包括漏極電壓Uds漏極直流電流Id和漏極脈沖電流幅值Idm。而根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知電源為42V直流電壓源計(jì)算得,主電路平均電流Id二Ud/R2=1.2A有效電流值Id=2.18A所以可選擇額定電壓為60V額定電流為6A的MOSFET管。同樣對于電力二極管可選擇額定電壓為60V電流為6A的二極管。3控制電路設(shè)計(jì)3.1控制電路方案選擇

15、MOSFET控制電路的功能:有給變流器的電子開關(guān)提供控制信號,以及對保護(hù)信號作出反應(yīng)，關(guān)閉控制信號。脈寬調(diào)節(jié)器的基本工作原理是用一個電壓比較器,在正輸入端輸入一個三角波,在負(fù)輸入端輸入一直流電平，比較后輸出一方波信號，改變負(fù)輸入端直流電平的大小，即可改變方波信號的脈寬。對于控制電路的設(shè)計(jì)其實(shí)可以有很多種方法，可以通過一些數(shù)字運(yùn)算芯片如單片機(jī)、CPLD等等來輸出PWM波，也可以通過特定的PWM發(fā)生芯片來控制。該設(shè)計(jì)中我選用PWM發(fā)生芯片TL494芯片來進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。TL494的引腳圖如圖3-1所示1刖船h.乳帕盼扎H尅啦、就a乍筑出曲ml413JUIht-U識MCT&$5業(yè)為乜生創(chuàng)dRT

16、t1C2ft7to弐ClgE1圖3-1TL494引腳結(jié)構(gòu)圖3.2控制電路原理TL494是一個固定頻率的脈沖寬度調(diào)制電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示輸出脈沖的寬度是通過電容CT上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。功率輸出管Q1和Q2受控于或非門。當(dāng)雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號為低電平時才會被選通即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間才會被選通。當(dāng)控制信號增大輸出脈沖的寬度將減小?？刂菩盘栍杉呻娐吠獠枯斎?，一路送至死區(qū)時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時間比較器具有120mV的輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死

17、區(qū)時間約等于鋸齒波周期的4%,當(dāng)輸出端接地最大輸出占空比為96%,而輸出端接參考電平時占空比為48%。當(dāng)把死區(qū)時間控制輸入端接上固定的電壓范圍在（03.3V）之間即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：當(dāng)反饋電壓從0.5V變化到3.5時，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導(dǎo)通百分比時間中下降到零。兩個誤差放大器具有從-0.3V到Vcc-2.0的共模輸入范圍，這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進(jìn)行“或”運(yùn)算，正是這種電路結(jié)構(gòu)放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。當(dāng)比較器CT放電，一

18、個正脈沖出現(xiàn)在死區(qū)比較器的輸出端受脈沖約束的雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行計(jì)時，同時停止輸出管Q1和Q2的工作。若輸出控制端連接到參考電壓源，那么調(diào)制脈沖交替輸出至兩個輸出晶體管輸出頻率等于脈沖振蕩器的一半。如果工作于單端狀態(tài)，且最大占空比小于50%時，輸出驅(qū)動信號分別從晶體管Q1或Q2取得。輸出變壓器一個反饋繞組及二極管提供反饋電壓。在單端工作模式下，當(dāng)需要更高的驅(qū)動電流輸出，亦可將Q1和Q2并聯(lián)使用，這時，需將輸出模式控制腳接地以關(guān)閉雙穩(wěn)觸發(fā)器。這種狀態(tài)下，輸出的脈沖頻率將等于振蕩器的頻率。控制電路如下圖3-3所示圖3-3控制電路圖4驅(qū)動電路設(shè)計(jì)4.1驅(qū)動電路方案選擇該驅(qū)動部分是連接控制部分和主電路的橋梁

19、該部分，主要完成以下幾個功能：1提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷菏闺娏OSFET管可靠的開通和關(guān)斷；2提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時電流使MOSFET能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通;3盡可能小的輸入輸出延遲時間，以提高工作效率；4足夠高的輸入輸出電氣隔離性能使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣；5具有靈敏的過流保護(hù)能力。而電力MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的因此它的第一個顯著特點(diǎn)是驅(qū)動電路簡單需要的驅(qū)動功率小第二個顯著特點(diǎn)是開關(guān)速度快、工作頻率高。但是電力MOSFET電流容量小耐壓低多用于功率不超過10Kw的電力電子裝置。在功率變換裝置中根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)起功率開關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動和隔離驅(qū)動兩種方式。根

20、據(jù)設(shè)計(jì)要求、驅(qū)動要求及電力MOSFET管開關(guān)特性選擇驅(qū)動芯片IR2110來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。芯片IR2110管腳及內(nèi)部電路圖如下圖4-1所示圖4-1IR2110管腳及內(nèi)部電路圖4.2驅(qū)動電路原理IR2110內(nèi)部功能由三部分組成邏輯輸入電平平移及輸出保護(hù)。R2110驅(qū)動半橋的電路如圖所示其中C1VD1分別為自舉電容和自舉二極管C2為VCC的濾波電容。假定在S1關(guān)斷期間C1已經(jīng)充到足夠的電壓VC1VCC。當(dāng)HIN為高電平時如下圖4-2VM1開通VM2關(guān)斷VC1加到S1的柵極和源極之間C1通過VM1Rg1和柵極和源極形成回路放電這時C1就相當(dāng)于一個電壓源從而使S1導(dǎo)通。由于LIN與HIN是一對互補(bǔ)輸入信號所

21、以此時LIN為低電平VM3關(guān)斷VM4導(dǎo)通這時聚集在S2柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過Rg2迅速對地放電由于死區(qū)時間影響使S2在S1開通之前迅速關(guān)斷。圖4-2IR2110驅(qū)動半橋電路設(shè)計(jì)驅(qū)動電路如圖4-3所示:設(shè)計(jì)電路硬件圖如下圖5-1所示圖5-1設(shè)計(jì)電路硬件圖凰untitled5、MATLAB仿真與分析1、仿真電路如下圖所示FileEditViewSimulationFormatToolsHelpParallelRLCBrancti3PulseGenerator19DCVoltageSourceMosfetCurrentMessuremimtParallelRLCelZ腳閒拋DiodeBran

22、chDCVoltaeSourceJ?jeMeasurement2、仿真輸出電壓波形圖如下D=28.6%呂BlockParameters:PulseGeneratorPulseGeneratorQutputpulses:if(t>=Phase-Delay_Pulseison¥(t二AziplitudeelseT(t)=0endPulsetypedeterzsine-EthwocziputatiarLalte-DhrLiiq.ueUEEd.TizDefcaEedisxeoamendedfoxuewithavariablestepEolveijhileSazipletasedisre

23、cozaendedfoxusewithafizedstepsolveroxwithinadiEDietepqttionofanodelusinavariable-stepsolvez.ParanEtere破Interpretvectoiparsidetexehe;1-DD=55%27D=75%改變L=0.3mH,D=28.6%BlockParameters:ParallelRILCBranchParallelELCBranch(zsaEk)(link)匸IzaplezientE且parallelKLCbzanDhParanetexeReEiEtanceR:'Ohzas):OKC：=lT

24、li：h1HelpApply改變反電動勢U=iov改變R=5觀察仿真結(jié)果，從圖中可以看輸出電壓在200V左右，滿足關(guān)系式-onofE二ttoffoffE。如果進(jìn)步減少輸出電壓波動，可以提高脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖的周期，并選擇多組LC參數(shù)比較以得到更滿意的結(jié)果。二、升壓斬波電路設(shè)計(jì)11系統(tǒng)框圖：保護(hù)電路V電源>變壓升壓斬波電路波濾A觸發(fā)電路12給定指標(biāo)1輸入直流電壓:U=24Vd2輸出功率：540W3. 開關(guān)頻率：5KHz4. 占空比：50%左右5輸出電壓脈率：小于10%6. 最大輸出紋波電壓為200mV7. 工作頻率f=100Hz2.1主電路原理圖:圖22.2 變壓器二次側(cè)電壓的計(jì)算濾波后的

25、直流輸入電壓U為：U=0.9U=24vdddi整流電壓平均值Ud為：U=0.9U(1+COSn/2)/2=36v1di2變壓器二次側(cè)電壓U為：U=83V22晶閘管的觸發(fā)角是n/22.3變壓器一、二側(cè)電流的計(jì)算變壓器一側(cè)交流電壓為220V變壓器的匝數(shù)比為：N/N二U/U=220/83=2.651212變壓器二次側(cè)電流I為：由P=I2R,其中的P=300W,其中的純電阻為20022Q.得：I=1.732A2變壓器一次側(cè)電流I為：由N/N=U/U=I/I得：I=0.97A11212211MOSFET升壓斬波電路元件的選擇3.1.整流元件中電壓、電流最大值的計(jì)算流過晶閘管的最大正向電壓Umax=0.5

26、J2Ud=19.80VVT11流過晶閘管的最大電流Imax=邁I=叵邁I=1.732VTVT23.2整流元件型號的選擇根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇最大電壓Umax=19.80V、最大電流Imax=1.73A的VTVT晶閘管就可以滿足電路的要求。保護(hù)元件的選擇41變壓器二次側(cè)熔斷器的選擇變壓器二次側(cè)熔斷電流I=1.2I=2.078A,根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇熔斷電流I熔2=2.078A的熔斷器就可以滿足電路的要求。熔4.2 晶閘管MOSFET保護(hù)電路選擇本設(shè)計(jì)中的保護(hù)電路選擇是緩沖電路，其作用是抑制電力電子器件的內(nèi)部因過電壓、d/d或者過電流和d/d,減少器件的開關(guān)損耗。utit4.3 保護(hù)電路原理圖及其工作原

27、理圖3緩沖電路的原理圖當(dāng)電力電子器件的內(nèi)部出現(xiàn)過電壓、過電流時。緩沖電路會吸收多余的電能,也就是無功功率，減少器件的開通損耗，從而達(dá)到保護(hù)電路的作用。MOSFET升壓斬波電路的相控觸發(fā)電路51相控觸發(fā)電路原理圖圖4常見晶閘管觸發(fā)電路5.2相控觸發(fā)芯片的選擇主要有3個二極管組成，4個電阻，2個NPN型晶閘管，一個脈沖變壓器TM。5.3相控觸發(fā)電路的工作原理VI、V2構(gòu)成脈沖放大環(huán)節(jié)，脈沖變壓器TM和附屬電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié)；VI、V2導(dǎo)通時，通過脈沖變壓器向晶閘管的門極和陰極之間輸出觸發(fā)脈沖；VD1和R3是為了VI、V2由導(dǎo)通變?yōu)榻刂習(xí)r脈沖變壓器TM釋放其儲存能力而設(shè)。6.1驅(qū)動電路驅(qū)動電路主電

28、路與控制電路之間的接口1使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時間，減小開關(guān)損耗，對裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要的意義2.對器件或整個裝置的一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動電路中，或通過驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電路的基本任務(wù)：將信息電子電路傳來的信號按控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號對半控型器件只需提供開通控制信號對全控型器件則既要提供開通控制信號，又要提供關(guān)斷控制信號光耦輸出低電平，使V2截至，V3導(dǎo)通，MOSFET在DZ1反偏作用下關(guān)斷。當(dāng)控制脈沖使光耦導(dǎo)通時，光耦輸出高電平，使V2導(dǎo)通，V3截至，經(jīng)VCC、V2、RG產(chǎn)生的.正向驅(qū)動電

29、壓使MOS管開通。電源+VCC可由DC/DC芯片提供。在升壓斬波電路中，主電路和控制電路共地，所以驅(qū)動不用隔離。在降壓斬波電路中則需要在控制電路和主電路之間加隔離。本實(shí)驗(yàn)裝置中采用的隔離方法是，先加一級光耦隔離，在加一級推挽電路進(jìn)行放大。為了得到最佳的波形，在調(diào)試的過程中對光耦兩端的電阻進(jìn)行合理的搭配。6.1控制電路原理圖斬波電路的直流電壓為50V。在經(jīng)過啟動觸發(fā)電路，當(dāng)斬波開關(guān)V導(dǎo)通期間，二極管VD被反偏置，它將輸入電源與輸出極隔離，這時電源向電感中儲能，負(fù)載由電容C供電。當(dāng)斬波開關(guān)V關(guān)斷時，電感釋放能量，與輸入電壓一起作用，迫使二極管導(dǎo)通并向負(fù)載供電。這種電路的輸出電壓永遠(yuǎn)高于輸入電壓。7

30、.MATLAB仿真與分析1、仿真電路如下圖所示itionFormatToolsHelpI阪廠阪訂i三|爭憲囤翳齒|號固園令®36otageMeasurementsnnVoltageMeaiurementGeneratiwDCVoltageSource:瞬:Mosfet一師ParallelRLCBanchPa3l0raPS11allelr<VVoltageMeasurementlDiode(urrentMeasurementallsRLCBranch2llleTRLCBranchi二ZVcItaaeSourcelVoltageMeasurement22、仿真輸出電壓波形圖如下D=

31、28.6%ftBlockParameters:PulseGenerator-FulseGeneiatoiOutputpulses:if(t>=PhaseDelay)_PulseisonT(t)=Az3plitud.eelseY(t；=0endPulsetypedeteiinineEtheca-ZDputationaltechniqueused.Tiae-baEed.isleco-zaendedforuseidthavariablestepsolveijwhileSamplebasedisTecczaendedfoiuseirithafizedstipsclveioiTithinadisc

32、retepoiticnofastodelusinga.variablestepsolver.iParazaeteis啟Intezpietvectoiparaznetersas1-DOKICancel1HelpAfiplyD=70%D=55%改變L=0.3mH,D=28.6%BlockParameters:ParallelRLCBranchiParallelELCErarLDhfzsaEk(link=IzDplezDentEaparallelELCblanch.ParazietexsReEiEtance-KOhzaE):OKC：=lTlCh1HelpApplyHScopeI1=1丨回丨因File

33、EditViewInsertToolsDesktopWindowHelp改變反電動勢U=8V改變R=5三、課程設(shè)計(jì)總結(jié)現(xiàn)在我們所使用到能源中電能占了很大的比重，它具有成本低廉，輸送方便，綠色環(huán)保，控制方便能很容易轉(zhuǎn)換成其他的信號等等。我們的日常生活已經(jīng)離不開電了。在如今高能耗社會，合理的利用電能，提高電能品質(zhì)和用電效率成為了全球研究的當(dāng)務(wù)之急。而電力電子技術(shù)正是與這一主題相關(guān)聯(lián)的。直流斬波電路是里面的一部分，它開關(guān)電源，與線性電源相比，具有綠色效率高，控制方便，智能化，易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。在做課程設(shè)計(jì)的這段時間里，通過不斷地查找資料，對升降壓斬波電路有了一定的理解，并在protel中繪制了原理圖