降压斩波电路__课程设计

辽宁工业大学

电力电子技术课程设计（论文）题目：降压直流斩波电路实验装置

院（系）：新能源学院

专业班级：电气131班

学号：

学生姓名：

指导教师：（签字）

起止时间：2011-12-26至2011-01-6

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：新能源学院教研室：电气

目录

第1章绪论 (4)

1.1 降压直流斩波电路的基本概念 (5)

1.2 降压直流斩波电路的发展 (5)

第2章降压直流斩波斩波电路设计

2.1 降压斩波电路工作原理 (7)

2.1.1降压斩波电路（Buck Chopper） (7)

2.1.2 IGBT驱动电路选择 (8)

2.2 整流电路 (8)

2.3 斩波信号产生电路 (9)

2.3.1由分立元件组成的驱动电路 (9)

2.3.2集成驱动电路 (10)

（2）电路原理图及工作原理简介 (11)

2.4 最优参数选择 (13)

2.4.1 整流电路部分 (13)

2.4.2 斩波主电路部分 (13)

2.5 生成总的电路图 (15)

2.5.1 总原理图 (15)

2.5.2 此电路的主要功能 (16)

2.6 保护电路 (16)

2.6.1 整流桥电路部分 (16)

2.6.2 驱动电路部分 (17)

第3章课程设计总结 (18)

参考文献 (18)

摘要

直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路 . 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。

TDC-1型学习机是为了配合高等工科院校及高等专科技术学校的“电力电子”或“半导体变流技术”等课程中的直流斩波电路实验并根据当今电力电子技术的发展方向及应用而设计的新型实验装置。该学习机面板上画有原理图。各测试点均装有测试探头可以钩住的端子。测试电压及波形十分方便。使学生在实验课中安全、方便、直观地观察到各种电压、电流的波形及数据。学生实验可以更加深入了解直流斩波电路的工作原理及其典型的应用电

.

关键词：直流；电力电子；变换电路；

第一章摘要

1.1 直流斩波电路的介绍

直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机驱动中，如不间断电源（UPS）、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代兴起的电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。直流变换系统的结构如下图-1所示。由于变速器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅能起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。

单相、

直流变换系统结构

1.2 直流斩波电路的发展前景

直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，前者的应用是逐渐萎缩，而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣，是电力电子领域的一大热点。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。直流变换电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其他领域的交直流电源。斩波器的工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式（ton 不变，改变Ts）两种。前者较为通用，后者容易产生干扰。当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。美国VICOR公司设计制造得多种ECI软开关DC/DC变换器，最大输出功率有300W、600W、800W等，相应得功率密度为（6.2、10、17）W/cm3，效率为（80—90）%。日本NemicLambda 公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块RM系列，其开关频率为200—300KHz,功率密度已达27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET 代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90%。

R Em

第二章 降压直流斩波电路设计

2.1 降压斩波电路工作原理

2.1.1降压斩波电路（Buck Chopper ）

电路的原理图如图2所示，

图2 降压斩波电路主电路

此电路使用一个全控型器件V ，图中为IGBT ，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。并设置了续流二极管VD ，在V 关断时给负载中电感电流提供通道。主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em 所示。

工作原理：当t=0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压uo=E ，负载电流io 按指数曲线上升。

当 t=t1时控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降，通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小。 此电路的基本数量关系为： （1）电流连续时

负载电压的平均值为

(1-1)

式中，ton 为V 处于通态的时间，toff 为V 处于断态的时间，T 为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比。负载电流平均值为

(1-2) （2）电流断续时，负载电压uo 平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。

斩波电路有三种控制方式：

E E T t E t t t U on off on on o α

==+=R

E U I m

o o -=