电力电子技术课程设计关键点.docx
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。它能把电网提供的强电和粗电,它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。BUCK变换器是开关电源基本拓扑构造中0一种，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的直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。关键词：稳压电源；buck变换器AbstractHasbeenwidelyusedintheDCpowersupply,ACpowersupply,industrypowersupplyofhighfrequencyswitchingpowersupply,communicationpowersupply,communicationpowersupply,inverterpowersupply,computerpowersupplyetc.Itcanprovidehighpowerandcoarsegridelectricity,itisanimportantsystemofmodernelectronicequipmentthebloodflowtotheheart.BUCKconverterisaswitchforpowersupplythebasictopologyofBUCKconverter,alsocalledbuckconverter,aDCchopperforbucktoinputandoutputvoltage,theoutputvoltageislessthantheinputvoltage,becauseofitsvariablefunctionsuperior,therefore,itcanbedirectlyusedfortheneedfordirectstep-downplace.Keyword：regulatedpowersupply；BUCKconverterII摘要IAbstract11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Il22、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、MATLAB仿真简介52、主电路建模53、控制电路的实现104、仿真中出现的问题以及处理措施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、降压斩波电路的设计目的(1)、通过对降压斩波电路(buckchopper)B¾设计，掌握buckchopper电路的工作原理，综合运用所学知识，进行buckchopper电路和系统设计0能力。(2)、理解与熟悉buckchopper电路拓扑、控制措施。(3)、理解和掌握buckchopper电路及系统的J主电路、控制电路和保护电路的设计措施，掌握元器件的选择计算措施。(4)、具有一定的电力电子电路及系统试验和调试的能力。2、降压斩波电路的设计规定(1)、计内容：对BuckChopper电路的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。设计规定(a)理论设计：理解掌握BuckChopper电路的J工作原理，设计BuckChopper电路的主电路和控制电路。包括：IGBT电流,电压额定时选择，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BuckChopper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U。=%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，负载电压为近似为零,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。当电路工作稳定期，负载电流在一种周期的初值和终值相等如图2所负载电IU0=E=E=CtE压的平均值为：T式中，也为V处在通态日勺时间，为V处在断态B时间；T为开关周期；。为导通占空比,I4简称占空比或导通比。负载电流的平均值为：°H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内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。一般IGBT日勺启动电压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的增大而减小。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=5KHZ,因此T=lf=0.0002S0由于反电动势E=O因此m=EnE=0o(1)IGBT的选择：由于本电路设计的E=48V,因此根据P=5000W,U=104V,由于晶闸管安全域量可知所选IGBT的额定电压与额定电流分别为200-300V、50A-100Ao(2)栅极串联电阻Rg的阻值：根据IGBT的选择，由可知知R的值为10欧。(3)其他元器件日勺选择原则如下：二极管额定电压50V电流有：ef-1JRRep-1)R式中, = LRP=TlTm=EJEr/r=f=a，1rjp，I"J（4）电感取很大。第三章系统建模与仿真1、MATLAB仿真简介MATLAB是美国MathWOrkS企业出品B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的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的优势如下：（1）友好的工作平台和编程环境；（2）简朴易用的程序语言；（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）应用广泛的模块集合工具箱;（6）实用的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Simulink平台下新建一种m文献Cmm1f >»,Blr% w* .口“ C；«U9taatlMitk*1«CIC ，V O>rtaMUaka> f«UeatU O*cr3Mlt<rQrL*<cl OprrOvtihotBltnal waterSimulink LJbfary Browseruntte TUhtiOC format Tools HelpD 6。X4: IIOO 3aJ S5iE)S RsInS T画OH S<BP-O（2）根据主电路在matlab中搭建模块踏S随s193山l 0臼臼田臼Q回mW tmrfnk 加 ConvnoWy gd 3k 含 j S2OU( 2H DUco>es Jti (XsaeM Jti l09< M 8t 2ti UX>fa<pTbM 2H Mtth 0pe*Km 与 ModdVeriCcefcxi 加 Mo<M d 3t 如 Pert* Subyt*m 赵 S9nl ACbrut 隹 U9HaIIUutin9 IH Mn 刿35 宠 g<8*ed NnCiCmS Jti A<MMo Mtth a DU(reif N B Ae<ow<e <ky > CDMA Refra Biocksel CCmfvUd<*om BtaksHBI CcMtd SyMem Todbav ，W& Gau9* BeCkme T9t foe Mnm E"bddd T.9, fer Motoro l f H-bddd T arg <oc Mceero .W 5X2 Tar9* 4or OMK/V .w Md Tar9M >rn QOOvICMBUlr <B4 UckMtr*HJ Lookup Tables 2H Meth Opert>om ? Mo<M Vtvifkntion j Modd-V6de UeKt>e -P<tt & Suby¼1<m IH S49nal Attributes .Signal Routing . Sinks 2H Sources? Uwf D<tfMd FunctionS Jri Additional Math & Discrete E H Aropec Blockwt . CDMA Reference 8oCM H CofnmunC4tion BtOCkFft Control yem Toolbox ® H D»«H & Geugei BJock¾et >' 0 Embedded Taf9< foe lnfin<on !, H Embedded Tar9 for Mo<oro Embedded Tar9< fof MOCOrO ：.H Embedded Tar9e< for OS£K/V ； H Embedded Tr91 for Tl C200 B Embedded Tar9e foe Tl C6C0 ® H FUzZy logic ToolboxQ Gnk for Modern& V. PrediCtive Control Tool (1 htuf>l Network BloCkSt RF Bkxksct一图三Scope增长引脚Q'Scope'parameters-GeneralDatahistoryTip:tryrightclickingonaxesAxesNumberofaxes:f2厂floatingscopeTimerange:autoTicklabels:bottomaxisOnlySamplingIDecimation_2J1OKCancelHelpApply图四根据原理图，设置有关的参数,其中U=380V,PWM的占空比为12.6%（根据计算可得），电阻取值22欧姆，电感取值很大，搭建的matlab模型如下图:Block Parameters: Pulse Generator×图七：设置电感值图八：设置电阻值图九：设置g级电阻值-DCVoltageSourceConbnuouspowergu图十：仿真模型图(3
