AC-DC-DC电源(100V)设计(武汉理工大学电气1101)得了优的哦

目录

摘要................................................................................................................................ I 1.设计任务 (1)

2开关电源 (1)

2.1 背景综述 (1)

2.2 开关电源 (1)

2.3 开关电源的发展 (2)

2.4 开关电源的分类 (3)

2.4.1 直流-直流变换电路 (3)

2.4.2交流-直流变换电路 (3)

2.5 开关电源的组成 (3)

3 开关电源原理及设计 (4)

3.1开关电源工作原理 (4)

3.2电源设计原理 (5)

4主电路原理与设计 (5)

4.1 整流电路设计 (5)

4.1.1整流电路工作原理 (5)

4.1.2 整流电路设计 (6)

4.2 降压斩波电路设计 (7)

4.2.1 buck电路的设计 (7)

4.2.2控制方案选择 (9)

4.3 PWM控制的基本原理 (9)

4.3.1 IGBT基本简介 (9)

4.3.2面积等效原理 (10)

4.3.3 PWM控制的基本原理 (10)

4.4电路设计参数的计算 (11)

4.4.1整流滤波电路 (11)

4.4.2直流降压斩波电路 (11)

5 SIMULINK仿真模型 (13)

5.1 Matlab简介 (13)

5.2 SIMULINK简介 (13)

5.3 开环仿真电路及波形 (13)

5.3.1 开环仿真电路原理图 (13)

5.3.2 开环仿真电路仿真结果 (15)

5.4.3结果分析 (17)

5.4闭环仿真电路及波形 (18)

5.4.1 闭环仿真电路图 (18)

5.4.2 闭环仿真电路仿真 (19)

5.4.3结果分析 (20)

5.5控制方案比较 (21)

6心得与体会 (22)

参考文献 (24)

摘要

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，以其小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

按照设计要求，结合开关电源和电力电子技术相关知识，本文设计出了一个AC-DC-DC电路，结合了整流滤波电路，和降压斩波电路，构成了能实现将单相交流输入220V/50Hz，转化为输出直流电压100V,纹波系数<5%，功率1000W的直流电。并采用闭环控制方法，转变为100V的直流输出，保证了系统的供电性能。最后利用SIMULINK搭建仿真模型，对所设计的电路进行仿真,并考虑了电路开环和闭环所构成的影响以及对纹波系数的影响。最后，对仿真结果进行了简要的对比分析。

关键字：开关电源AC-DC-DC电路闭环控制

AC-DC-DC电源(100V，1000W)设计1.设计任务

设计一个AC-DC-DC电源，具体参数如下：单相交流输入220V/50Hz，输

出直流电压100V,纹波系数<5%，功率1000W。

并要求完成的如下任务：

1）对AC-DC-DC 电源进行主电路设计；

2）控制方案设计；

3）给出具体滤波参数的设计过程；

4）在MATLAB/Simulink搭建闭环系统仿真模型，进行系统仿真；

5) 分析仿真结果，验证设计方案的可行性。

2开关电源

2.1 背景综述

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

2.2 开关电源

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成

开关电源中主要的组成部分有：PWM控制器、功率开关管、变压器和反馈电路。根据反馈电路的不同，对输出的控制精度也不同。这不但增加了成本和体

积，而且还使可靠性受到影响。从提高开关电源的竞争力来说，提高控制电路和保护电路的可集成性，使电源系统的设计简单化成为一个关键的问题。与线性电源相比，开关电源输出精度高、转换效率高，性能可靠。开关电源代替线性电源是大势所趋。

开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

2.3 开关电源的发展

1)高频化

开关电源采用高频开关调制，容易实习功率等级的稠密化，理论分析和实践表明，电器产品的变压器、电感线圈和电容的体积重量与供电频率的平方成正比，由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使原本传统的设备高频化。

开关电源一般采用10kHz~100kHz的高频调制，随着软开关技术的发展，工作频率还要提高。

2）电源电路的模块化、集成化。其一是他的功率器件模块化，其二是电源单元模块化。常见的模块集成化含有一单元、二单元、六单元甚至更多单元，电源单元的模块化使单个有限功率等级的电源可以使用均流技术，既扩大了功率容量也满足了大电流输出的要求。

3）绿色化。首先是节电，其次是这些电源减少了对电网及其他电器产生的污染。

4)低电压、大电流、高功率。

开关电源已经逐步采用低电压、大电流、高功率变换技术。同时，电源的输出指标，如纹波、精度、效率、启动时间、启动过冲以及动态特性等，也得到进一步提高。它的研究内容非常广泛，包括电路拓扑结构、动态问题(尤其是负载的大信号动态问题)、同步整流技术、控制技术以及其它相关技术的研究。诸如布线、磁集成、新兴电容、封装和高频大功率器件等技术。从目前至今后一段时间内。它都是电力电子界的热点。