電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)_MOSFET降壓斬波電路設(shè)計(jì)（純電阻負(fù)載）

1、提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)?電力電子技術(shù)?課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)班級(jí)電氣1203班學(xué)號(hào)1210240109姓名設(shè)計(jì)時(shí)間2021年12月10日指導(dǎo)教師銀川能源學(xué)院2021年12月10日電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題 目: MOSFET降壓斬波電路設(shè)計(jì)純電阻負(fù)載 初始條件： 1、輸入直流電壓：Ud=100V 2、輸出功率：300W 3、開(kāi)關(guān)頻率5KHz 4、占空比10%90% 5、輸出電壓脈率：小于10% 要求完成的主要任務(wù): 包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求 1、根據(jù)課程設(shè)計(jì)題目，收集相關(guān)資料、設(shè)計(jì)主電路、控制電路； 2、用MATLAB/Sim

2、ulink對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真； 3、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告畫(huà)出主電路、控制電路原理圖，說(shuō)明主電路的工作原理、選擇元器件參數(shù)，說(shuō)明控制電路的工作原理、繪出主電路典型波形，繪出觸發(fā)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形，并給出仿真波形，說(shuō)明仿真過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，附參考資料。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc22817 PAGEREF _Toc22817 1 HYPERLINK l _Toc9647 1.1 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc9647 1 HYPERLINK l _Toc17816 1.2 設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc17816 1 HYPERLINK

3、 l _Toc21523 PAGEREF _Toc21523 2 HYPERLINK l _Toc8492 2.1降壓斬波電路原理圖 PAGEREF _Toc8492 2 HYPERLINK l _Toc18098 2.2降壓斬波電路工作原理圖 PAGEREF _Toc18098 2 HYPERLINK l _Toc3168 PAGEREF _Toc3168 3 HYPERLINK l _Toc17027 PAGEREF _Toc17027 4 HYPERLINK l _Toc19658 PAGEREF _Toc19658 5 HYPERLINK l _Toc8533 四. MOSFET驅(qū)動(dòng)電

4、路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8533 6 HYPERLINK l _Toc7487 PAGEREF _Toc7487 6 HYPERLINK l _Toc461 4.2 驅(qū)動(dòng)電路原理 PAGEREF _Toc461 7 HYPERLINK l _Toc15476 PAGEREF _Toc15476 8 HYPERLINK l _Toc16381 5.1 MOSFET簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc16381 8 HYPERLINK l _Toc5524 5.2功率MOSFET的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc5524 8 HYPERLINK l _Toc17447 PAGEREF _Toc17

5、447 9 HYPERLINK l _Toc31387 PAGEREF _Toc31387 9 HYPERLINK l _Toc24616 六. 保護(hù)電路 PAGEREF _Toc24616 10 HYPERLINK l _Toc26231 6.1主電路器件保護(hù) PAGEREF _Toc26231 10 HYPERLINK l _Toc31127 6.2 負(fù)載過(guò)壓保護(hù) PAGEREF _Toc31127 11 HYPERLINK l _Toc11580 七 仿真電路及其仿真結(jié)果 PAGEREF _Toc11580 11 HYPERLINK l _Toc28077 PAGEREF _Toc280

6、77 15 HYPERLINK l _Toc29423 八總結(jié) PAGEREF _Toc29423 16 HYPERLINK l _Toc17754 九參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc17754 18MOSFET降壓斬波電路設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)要求與方案1.1 設(shè)計(jì)要求利用MOSFET設(shè)計(jì)一個(gè)降壓斬波電路。輸入直流電壓=100V，輸出功率P=300W。開(kāi)關(guān)頻率為5KHz，占空比10%到90%。輸出電壓脈率小于10%。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(dòng)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(gè)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(hào)，通過(guò)

7、驅(qū)動(dòng)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(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能?？刂齐娐犯鶕?jù)MOSFET降壓斬波電路設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)主電路、驅(qū)動(dòng)電路。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。驅(qū)動(dòng)電路主電路圖1 電路結(jié)構(gòu)圖在圖1結(jié)構(gòu)框圖中，控制電路用來(lái)產(chǎn)生MOSFET降壓斬波電路的控制信號(hào)，控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)傳到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為加在MOSFET控制端與公共端之間，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。通過(guò)控制MOSFET的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)控制MOSFET降壓斬波電路工作?？刂齐娐分斜Ｗo(hù)電路是用來(lái)保護(hù)電路，防止電路產(chǎn)生過(guò)電流、過(guò)電壓現(xiàn)象而損壞電路設(shè)備。降壓斬波電路的原理圖以及工作波形如圖2所示。該電路使用一個(gè)全控型器

8、件 V，也可使用其他器件，假設(shè)采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。圖中為MOSFET。為在MOSFET關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管VD。斬波電路主要用于電子電路的供電電源，也可拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等，后兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)，如圖中U0(t)所示。假設(shè)負(fù)載中無(wú)反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，只需令U0(t)=0，以下的分析及表達(dá)式均可適用。圖2降壓斬波電路原理圖直流降壓斬波電路使用一個(gè)全控型的電壓驅(qū)動(dòng)器件MOSFET，在t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源向負(fù)載供電，負(fù)載電壓U0=E，負(fù)載電流i0按指數(shù)曲線上升。當(dāng)t=t1時(shí)，控制MOSFET 關(guān)斷負(fù)載電流經(jīng)二極管VD 續(xù)流，負(fù)載

9、電壓U0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(dòng)小，通常使串聯(lián)的電感L值較大。電路工作時(shí)的波形圖如圖3所示。圖3降壓斬波電路的工作波形至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)MOSFET導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過(guò)程。當(dāng)電路工作處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等，如圖3所示。負(fù)載電壓平均值為 2.12.2負(fù)載電流平均值為式中，ton為MOSFET處于通態(tài)的時(shí)間；toff為MOSFET處于斷態(tài)的時(shí)間；T為開(kāi)關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比。由式1.1可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值U0最大為U，減小占空比，U0隨之減小。因此將該電路稱為降壓斬波電路。也稱buck變換器。根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)試的方式

10、不同，可分為三種工作方式：1) 保持開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開(kāi)關(guān)T，稱為頻率調(diào)制工作方式；2) 保持開(kāi)關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ，稱為脈沖寬調(diào)制工作方式；3) 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間和開(kāi)關(guān)周期T 都可調(diào)，稱為混合型。控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過(guò)對(duì)占空比的調(diào)節(jié)到達(dá)控制輸出電壓大小的目的。斬波電路有三種控制方式：1.保持開(kāi)關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton，稱為脈沖寬度調(diào)制或脈沖調(diào)寬型；2.保持導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開(kāi)關(guān)周期T，成為頻率調(diào)制或調(diào)頻型；3.導(dǎo)通時(shí)間和周期T都可調(diào)，是占空比改變，稱為混合型。因?yàn)閿夭娐酚羞@三種控制方式，又因?yàn)镻WM控制技術(shù)應(yīng)用

11、最為廣泛，所以采用PWM控制方式來(lái)控制MOSFET的通斷。PWM控制就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。這種電路把直流電壓“斬成一系列脈沖，改變脈沖的占空比來(lái)獲得所需的輸出電壓。改變脈沖的占空比就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，只是因?yàn)檩斎腚妷汉退枰妮敵鲭妷憾际侵绷麟妷?，因此脈沖既是等幅的，也是等寬的，僅僅是對(duì)脈沖的占空比進(jìn)行控制。圖四. SG3525引腳圖對(duì)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(guò)一些數(shù)字運(yùn)算芯片如單片機(jī)、CPLD等等來(lái)輸出PWM波，也可以通過(guò)特定的PWM發(fā)生芯片來(lái)控制。因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)要求，所以我選用一般的PWM發(fā)生芯片來(lái)進(jìn)行連續(xù)控制。對(duì)于PWM發(fā)生芯片，我選用了SG3525芯片，其

12、引腳圖如圖四所示，它是一款專用的PWM控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比擬器、分頻器和保護(hù)電路等。其11和14腳輸出兩個(gè)等幅、等頻、相位互補(bǔ)、占空比可調(diào)的PWM信號(hào)。腳6、腳7 內(nèi)有一個(gè)雙門限比擬器，內(nèi)設(shè)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成SG3525 的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。腳1 及腳2 分別為芯片內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9和腳1之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，另外當(dāng)10腳的電壓為高電平時(shí)，11和14腳的電壓變

13、為10輸出。由于SG3525的振蕩頻率可表示為 ：式中:,分別是與腳5、腳6相連的振蕩器的電容和電阻；是與腳7相連的放電端電阻值。根據(jù)任務(wù)要求需要頻率為5kHz，所以由上式可取F,=,=?？傻胒=5kHz，滿足要求。 圖5. 控制電路SG3525有過(guò)流保護(hù)的功能，可以通過(guò)改變10腳電壓的上下來(lái)控制脈沖波的輸出。因此可以將驅(qū)動(dòng)電路輸出的過(guò)流保護(hù)電流信號(hào)經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，同理也可以用10端進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)，如圖5所示10端外接過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)到過(guò)流時(shí)發(fā)出電流信號(hào)，由于電阻的作用將10腳的電位抬高，從而11、14腳輸出低電平，而當(dāng)其沒(méi)有過(guò)流時(shí)，10腳一直處于低電

14、平，從而正常的輸出PWM波。SG3525還有穩(wěn)壓作用。1端接芯片內(nèi)置電源，2端接負(fù)載輸出電壓，通過(guò)1端的變位器得到它的一個(gè)基準(zhǔn)電位，從而當(dāng)負(fù)載電位發(fā)生變化時(shí)能夠通過(guò)1、2所接的誤差放大器來(lái)控制輸出脈寬的占空比，假設(shè)負(fù)載電位升高那么輸出脈寬占空比減小，使得輸出電壓減小從而穩(wěn)定了輸出電壓，反之那么然。調(diào)節(jié)變位器使得1端得到不同的基準(zhǔn)電位，控制輸出脈寬的占空比，從而可使得輸出電壓為20V-90V范圍。本控制電路是以SG3525 為核心構(gòu)成,SG3525 為美國(guó)Silicon General 公司生產(chǎn)的專用，它集成了PWM 控制電路,其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及各引腳功能如下圖,它采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案,內(nèi)部包

15、含有精密基準(zhǔn)源,鋸齒波振蕩器,誤差放大器,比擬器,分頻器和保護(hù)電路等.調(diào)節(jié)Ur 的大小,在11,14兩端可輸出兩個(gè)幅度相等,頻率相等,相位相差, 占空比可調(diào)的矩形波(即PWM信號(hào)).然后，將脈沖信號(hào)送往芯片HL402，對(duì)微信號(hào)進(jìn)行升壓處理，再把經(jīng)過(guò)處理的電平信號(hào)送往MOSGRT，對(duì)其觸發(fā)，以滿足主電路的要求。SG3525A 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)四. MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)該驅(qū)動(dòng)局部是連接控制局部和主電路的橋梁，該局部主要完成以下幾個(gè)功能：(1)提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?，使電力MOSFE 管可靠的開(kāi)通和關(guān)斷；(2)提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時(shí)電流，使MOSFET能迅速建立柵控電場(chǎng)而導(dǎo)通；(3)盡可

16、能小的輸入輸出延遲時(shí)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(hào)電路與柵極驅(qū)動(dòng)電路絕緣；(5)具有靈敏的過(guò)流保護(hù)能力。而電力MOSFET 是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流的，因此它的第一個(gè)顯著特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率??；第二個(gè)顯著特點(diǎn)是開(kāi)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(guò)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(kāi)關(guān)器件一般采用直接驅(qū)動(dòng)和隔離驅(qū)動(dòng)兩種方式.美國(guó)IR公司生產(chǎn)的IR2110驅(qū)動(dòng)器，兼有光耦隔離和電磁隔離的優(yōu)點(diǎn)，是中小功率變換裝置中驅(qū)動(dòng)器件的首選。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、驅(qū)動(dòng)要求及電力MOSFET 管

17、開(kāi)關(guān)特性,選擇驅(qū)動(dòng)芯片IR2110 來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。芯片IR2110 管腳及內(nèi)部電路圖如下列圖4所示。圖4 IR2110 管腳及內(nèi)部電路圖4.2 驅(qū)動(dòng)電路原理IR2110 內(nèi)部功能由三局部組成：邏輯輸入、電平平移及輸出保護(hù)。IR2110 驅(qū)動(dòng)半橋的電路如下圖，其中C1，VD1分別為自舉電容和自舉二極管，C2為VCC的濾波電容。假定在S 關(guān)斷期間C1已經(jīng)充到足夠的電壓VC1 VCC。當(dāng)HIN 為高電平時(shí)如下列圖4-2 ，VM1開(kāi)通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的柵極和源極之間，C1 通過(guò)VM1，Rg1和柵極和源極形成回路放電，這時(shí)C1就相當(dāng)于一個(gè)電壓源，從而使S1導(dǎo)通。由于LIN與HIN是一對(duì)互補(bǔ)輸入

18、信號(hào)，所以此時(shí)LIN為低電平，VM3關(guān)斷，VM4導(dǎo)通，這時(shí)聚集在S2柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過(guò)Rg2迅速對(duì)地放電，由于死區(qū)時(shí)間影響使S2 在S1 開(kāi)通之前迅速關(guān)斷。圖5 IR2110 驅(qū)動(dòng)半橋電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示.圖6驅(qū)動(dòng)電路圖5.1 MOSFET簡(jiǎn)介MOSFET的原意是：MOSMetal Oxide Semiconductor金屬氧化物半導(dǎo)體，F(xiàn)ETField Effect Transistor場(chǎng)效應(yīng)晶體管，即以金屬層M的柵極隔著氧化層O利用電場(chǎng)的效應(yīng)來(lái)控制半導(dǎo)體S的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管也分為結(jié)型和絕緣柵型,但通常主要指絕緣柵型中的MOS型Metal Oxide Semi

19、conductor FET,簡(jiǎn)稱功率MOSFETPower MOSFET。結(jié)型功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管Static Induction Transistor-SIT。其特點(diǎn)是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR，但其電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。功率MOSFET的種類：按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。按柵極電壓幅值可分為；耗盡型；當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道，增強(qiáng)型；對(duì)于NP溝道器件，柵極電壓大于小于零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道，功率MOSFET主要是N溝道增強(qiáng)型。功率MOSFE

20、T的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣符號(hào)如圖1所示；其導(dǎo)通時(shí)只有一種極性的載流子多子參與導(dǎo)電，是單極型晶體管。導(dǎo)電機(jī)理與小功率MOS管相同，但結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別，小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷β蔒OSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，又稱為VMOSFET,Vertical MOSFET，大大提高了MOSFET器件的耐壓和耐電流能力。 MOSFET的結(jié)構(gòu)與電氣圖形符號(hào)如圖7所示。圖7 MOSFET的結(jié)構(gòu)與電氣圖形符號(hào)按垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的差異，又分為利用V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET和具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS結(jié)構(gòu)的VDMOSFETVertical Double-diffused MOSFET，本文主要以VDMOS器件為

21、例進(jìn)行討論。電力MOSFET也是多元集成結(jié)構(gòu)，一個(gè)器件由許多個(gè)小MOSFET元組成。每個(gè)元的形狀和排列方法，不同生產(chǎn)廠家采用了不同的設(shè)計(jì)，甚至因此對(duì)其產(chǎn)品去了不同的名稱。具體的單元形狀有六邊形、正方形等，也有矩形單元按“品字型排列的截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無(wú)電流流過(guò)。導(dǎo)電：在柵源極間加正電壓UGS，柵極是絕緣的，所以不會(huì)有柵極電流流過(guò)。但柵極的正電壓會(huì)將其下面P區(qū)中的空穴推開(kāi)，而將P區(qū)中的少子-電子吸引到柵極下面的P區(qū)外表 當(dāng)UGS大于UT開(kāi)啟電壓或閾值電壓時(shí)，柵極下P區(qū)外表的電子濃度將超過(guò)空穴濃度，使P型半導(dǎo)體反型成N型而

22、成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)J1消失，漏極和源極導(dǎo)電。根據(jù)設(shè)計(jì)要求可選大小為的直流電壓源，如果選取降壓斬波電路的占空比為，那么輸出電壓，輸出功率，要求輸出功率為，可計(jì)算出負(fù)載電阻。電壓控制電壓源和脈沖電壓源可組成MOSFET功率開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路。計(jì)算：由式，周期可由開(kāi)關(guān)頻率得出為，把、代入上式得出。雖說(shuō)電感L的值越大，得到的圖形越穩(wěn)定，但在此電路中，需要看到文波，因此按計(jì)算值設(shè)置參數(shù)就可以啦。計(jì)算：由式，要求脈動(dòng)率，取，計(jì)算，代入上式計(jì)算出。雖說(shuō)電容C的值越大，得到的圖形越穩(wěn)定，但在此電路中，需要看到文波，因此按計(jì)算值設(shè)置參數(shù)就可以啦。假設(shè)取其他占空比時(shí)各參數(shù)值的計(jì)算方法與此一致，不

23、同占空比時(shí)各個(gè)參數(shù)的值如表1所示。 表1 不同占空比時(shí)各個(gè)參數(shù)的值占空比輸出電壓U0V脈動(dòng)電壓V負(fù)載R電感值H電容值CF20%2021.0710-43.7410-440%4043.2010-49.3810-550%5054.1710-46.0010-580%8084.2710-42.3410-590%9092.7010-41.8510-5六. 保護(hù)電路過(guò)壓保護(hù)要根據(jù)電路中過(guò)壓產(chǎn)生的不同部位，參加不同的保護(hù)電路，當(dāng)?shù)竭_(dá)定電壓值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)通保護(hù)電路，所以可分為主電路器件保護(hù)和負(fù)載保護(hù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)定電壓值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)通保護(hù)電路，使過(guò)壓通過(guò)保護(hù)電路形成通路，消耗過(guò)壓儲(chǔ)存的電磁能量，從而使過(guò)壓的能量不會(huì)加到主

24、開(kāi)關(guān)器件上，保護(hù)了電力電子器件。為了到達(dá)保護(hù)效果，可以使用阻容保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。將電容并聯(lián)在回路中，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過(guò)壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉局部過(guò)壓能量，同時(shí)抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩，過(guò)電壓保護(hù)電路如圖6.1.1所示。圖6.1.1 RC阻容過(guò)電壓保護(hù)電路圖6.2 負(fù)載過(guò)壓保護(hù)如圖6.1.1所示 比擬器同相端接到負(fù)載端，反相端接到一個(gè)基準(zhǔn)電壓上，輸出端接控制芯片10端，當(dāng)負(fù)載端電壓到達(dá)一定的值，比擬器輸出Uom抬高10端電位，從而使10端上的信號(hào)為高電平時(shí)，PWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開(kāi)

25、始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。七仿真電路及其仿真結(jié)果在MAT LAB里的Model畫(huà)出仿真的圖形。仿真電路圖如圖8所示。圖8 仿真電路圖各個(gè)參數(shù)的設(shè)置方法：用鼠標(biāo)左鍵雙擊圖標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，然后再相應(yīng)的位置修改參數(shù)，就可完成參數(shù)的設(shè)置。在不同的占空比時(shí)，其他參數(shù)也不一樣，修改的方式都有一樣。完成參數(shù)的設(shè)置，就可以開(kāi)始仿真。仿真時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，這就得在仿真的過(guò)程中去解決，解決好問(wèn)題后，最終得到的仿真波形如下。在波形圖中，從上到下的波形依次是輸入電壓、占空比、輸出電流、輸出電壓。Simulink仿真結(jié)果如圖9所示。圖

26、9 由仿真結(jié)果圖9得到的波形可以看出在輸入電壓為100V時(shí)，在純電阻負(fù)載情況下，占空比選擇20%時(shí)，得到的輸出電壓的平均值近似20V，輸出電流的平均值近似15A。得到的輸出功率的平均值近似為300W，這滿足電路所需的要求。且從波形圖中可以看出，輸出的電壓電流波形的形狀是一致的，這滿足純電阻的要求。并且波形是連續(xù)的，符合理論要求。Simulink仿真結(jié)果如圖10所示。圖10 由仿真結(jié)果圖10得到的波形可以看出在輸入電壓為100V時(shí)，在純電阻負(fù)載情況下，占空比選擇40%時(shí)，得到的輸出電壓的平均值近似40V，輸出電流的平均值近似7.5A。得到的輸出功率的平均值近似為300W，這滿足電路所需的要求。且

27、從波形圖中可以看出，輸出的電壓電流波形的形狀是一致的，這滿足純電阻的要求。并且波形是連續(xù)的，符合理論要求。Simulink仿真結(jié)果如圖11所示。圖11 由仿真結(jié)果圖11得到的波形可以看出在輸入電壓為100V時(shí)，在純電阻負(fù)載情況下，占空比選擇50%時(shí)，得到的輸出電壓的平均值近似50V，輸出電流的平均值近似6A。得到的輸出功率的平均值近似為300W，這滿足電路所需的要求。且從波形圖中可以看出，輸出的電壓電流波形的形狀是一致的，這滿足純電阻的要求。并且波形是連續(xù)的，符合理論要求。Simulink仿真結(jié)果如圖12所示。圖12 由仿真結(jié)果圖12得到的波形可以看出在輸入電壓為100V時(shí)，在純電阻負(fù)載情況下

28、，占空比選擇80%時(shí)，得到的輸出電壓的平均值近似80V，輸出電流的平均值近似3.75A。得到的輸出功率的平均值近似為300W，這滿足電路所需的要求。且從波形圖中可以看出，輸出的電壓電流波形的形狀是一致的，這滿足純電阻的要求。并且波形是連續(xù)的，符合理論要求。Simulink仿真結(jié)果如圖13所示。圖13 由仿真結(jié)果圖13得到的波形可以看出在輸入電壓為100V時(shí)，在純電阻負(fù)載情況下，占空比選擇90%時(shí)，得到的輸出電壓的平均值近似90V，輸出電流的平均值近似3.34A。得到的輸出功率的平均值近似為300W，這滿足電路所需的要求。且從波形圖中可以看出，輸出的電壓電流波形的形狀是一致的，這滿足純電阻的要求

29、。并且波形是連續(xù)的，符合理論要求。由仿真得到的波形可以看出在輸入電壓為100V時(shí)，在純電阻負(fù)載情況下，不同占空比時(shí)，得到的輸出電壓的平均值，輸出電流的平均值都不一樣。但是得到的輸出功率的平均值近似為300W，這點(diǎn)滿足電路設(shè)計(jì)所需的要求。且從波形圖中可以看出，無(wú)論占空比有怎么變化，輸出電壓、輸出電流的波形的形狀始終是一致的，這滿足純電阻的要求。并且波形是連續(xù)的，符合理論要求。由仿真圖可以看得到，當(dāng)占空比=0.2輸出電壓為20V；當(dāng)占空比=0.4輸出電壓為40V； 當(dāng)占空比=0.5輸出電壓為50V； 當(dāng)占空比=0.8輸出電壓為80V；當(dāng)占空比=0.9輸出電壓為90V。這與理論計(jì)算的結(jié)果是一致的，說(shuō)

30、明這此仿真結(jié)果是正確的，符合要求。八總結(jié)通過(guò)這次的電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多在平常沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)。沒(méi)有開(kāi)始設(shè)計(jì)之前，我很自負(fù)，總是覺(jué)得無(wú)法成功的完成此次任務(wù)。但是通過(guò)我的同學(xué)的幫助和一些同專業(yè)校友的指導(dǎo)，我的課程設(shè)計(jì)就勉強(qiáng)的在今天完成了。有種說(shuō)不出來(lái)的成就感，原來(lái)我也差不到哪里去，至少在老師布置的任務(wù)當(dāng)中我也能夠出色的完成，這對(duì)于缺乏知識(shí)的我來(lái)說(shuō)是十分珍貴的一次實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。第一次看到課程設(shè)計(jì)的題目時(shí)，我就覺(jué)得不會(huì)是那么簡(jiǎn)單就能完成的。然后在真正開(kāi)始動(dòng)手做的時(shí)候，我發(fā)現(xiàn)了很多棘手的東西，導(dǎo)致我無(wú)法下手解決。我也有放棄的時(shí)候，總覺(jué)得干脆在網(wǎng)上找一篇蒙混過(guò)關(guān)算了，但是我的伙伴這是給了我充分的幫助和信心。在他的幫助下，我學(xué)到了很多我之前不會(huì)的東西，最重要的是，我居然能夠完成這項(xiàng)課程設(shè)計(jì)，再一次的感謝他。在課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，遇到最難的問(wèn)題就