电力电子课程设计升压斩波电路
升压直流斩波电路

〈〈电力电子技术》课程设计说明书升压直流斩波电路设计院、部:电气与信息工程学院学生姓名: _____________________指导教师:职称专业:电气工程及其白动化班级: ________________________完成时间: _____________________电力电子课程设计课题任务书电力电子电路的基本作用是进行电能的变换与控制,即将一定形式的输入点能变换成另外一种形式的电能输出,从而满足不同负载的要求。
电能的形式可以分为交流和直流两种类型,因此根据输入、输出的不同形式,可将电力电子电路分为四大类型,即AC-DC变换器、DC-AC变换器、DC-DC变换器、AC-AC变换器。
该设计将主要介绍其中的DC-DC变换器。
随着半导体工业的发展,DC/DC^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。
目前直流变换电路的用途非常广泛,无论是从性能、功率还是节能性上,都处丁不断地发展之中。
其中升压直流斩波电路是输出电压高丁电源电压的一种斩波电路,主要运用丁直流电动机传动、单相功率因数校正以及交直流电源中。
该设计中,运用了单相桥式全控整流电路和升压斩波电路结合,从而实现升压直流斩波。
通过方案选定,电路构造以及电路调试,最终基本实现升压直流斩波电路功能。
由丁知识浅薄,该课程设计说明书里还存在不少批漏和错误,殷切希望老师和同学们的批评指正。
关键词:直流;斩波;升压1绪论 (1)1.1电力电子技术的介绍 (1)1.2电力电子技术的应用 (1)1.3直流直流变流技术 (2)1.4设计要求 (2)2 系统总体方案设计 (2)2.1总体电路设计框图 (2)2.2整流电路选择 (2)3主电路设计 (5)3.1整流电路 (5)3.1.1 整流电路图及工作波形 (5)3.1.2 整流电路工作原理 (6)3.2升压斩波电路 (6)3.2.1升压斩波电路及工作波形 (6)3.2.2升压斩波电路工作原理 (7)3.3元器件参数及选型 (7)3.3.1 晶闸管的选型 (7)3.3.2绝缘栅双极晶体管(IGBD选型 (9)4控制电路及驱动电路 (11)4.1控制电路 (11)4.1.1 SG3525控制芯片介绍 (11)4.1.2 SG3525外部引脚功能 (12)4.2驱动电路 (13)4.3控制和驱动电路原理图 (13)5保护电路设计 (15)5.1过电流保护 (15)5.2过电压保护 (15)6仿真电路图及结果 (16)6.1 MATLAB仿真软件 (16)6.2整流电路仿真及部分参数设置 (16)6.2.1 整流电路仿真模型 (16)6.2.2部分参数设置 (17)6.3升压斩波电路仿真模型 (19)6.4总电路仿真模型 (19)6.5仿真波形及波形分析 (20)7设计总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)附录A升压直流斩波总电路图 (24)附录B元件活单 (25)1绪论1.1电力电子技术的介绍电力电子技术是一门新兴的应用丁电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTQ IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。
电力电子课程设计--MOSFET升压斩波电路设计

《电力电子课程综合实训》课程设计题目: MOSFET升压斩波电路设计专业:电气工程及其自动化班级:指导教师:2015年6月目录第一章前言...................................................................................错误!未定义书签。
1.1概述 (1)1.2 MOSFET介绍 (1)1.3 PWM控制芯片SG3525介绍 (1)第二章MOSFET升压斩波电路设计 (2)2.1 设计要求 (2)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (2)2.1.1总体方案 (2)2.3 设计方案各电路简介 (2)2.3.1电容滤波单相不可控整流电路 (2)2.3.2 MOSFET斩波电路 (3)2.3.3触发电路 (3)2.3.3保护电路 (3)第三章MOSFET升压斩波主电路设计 (4)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (4)3.1.1电路原理图 (4)3.1.2电路原理及其工作波形 (4)3.1.3主要的数量关系 (5)3.2 MOSFET升压斩波电路 (5)3.2.1 电路原理图 (5)3.2.2电路原理及其工作波形 (5)3.2.3主要的数量关系 (6)第四章控制电路与保护电路设计 (7)4.1 MOSFET驱动电路 (7)4.1.1驱动电路原理图 (7)4.1.2 电路工作原理 (7)4.2 保护电路 (8)4.1.1变压器的保护 (8)第五章总体电路原理图及其说明 (9)5.1总体电路原理图 (9)5.2 MATLAB仿真电路图 (9)5.3仿真波形图 (10)5.4波形分析 (11)参考文献 (13)第六章心得体会 (14)第1章前言1.1概述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。
电力电子课程设计--MOSFET升压斩波电路设计

《电力电子课程综合实训》课程设计题目: MOSFET升压斩波电路设计专业:电气工程及其自动化班级:指导教师:2015年6月目录第一章前言...................................................................................错误!未定义书签。
1.1概述 (1)1.2 MOSFET介绍 (1)1.3 PWM控制芯片SG3525介绍 (1)第二章MOSFET升压斩波电路设计 (2)2.1 设计要求 (2)2.2设计课题总体方案介绍及工作原理说明 (2)2.1.1总体方案 (2)2.3 设计方案各电路简介 (2)2.3.1电容滤波单相不可控整流电路 (2)2.3.2 MOSFET斩波电路 (3)2.3.3触发电路 (3)2.3.3保护电路 (3)第三章MOSFET升压斩波主电路设计 (4)3.1电容滤波单相不可控整流电路 (4)3.1.1电路原理图 (4)3.1.2电路原理及其工作波形 (4)3.1.3主要的数量关系 (5)3.2 MOSFET升压斩波电路 (5)3.2.1 电路原理图 (5)3.2.2电路原理及其工作波形 (5)3.2.3主要的数量关系 (6)第四章控制电路与保护电路设计 (7)4.1 MOSFET驱动电路 (7)4.1.1驱动电路原理图 (7)4.1.2 电路工作原理 (7)4.2 保护电路 (8)4.1.1变压器的保护 (8)第五章总体电路原理图及其说明 (9)5.1总体电路原理图 (9)5.2 MATLAB仿真电路图 (9)5.3仿真波形图 (10)5.4波形分析 (11)参考文献 (13)第六章心得体会 (14)第1章前言1.1概述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。
升压斩波电路课程设计

升压斩波电路课程设计一、前言1. 课程设计背景由于发展的日新月异,升压斩波电路在电子工程中扮演者越来越重要的角色。
课程设计涉及到升压斩波电路原理,结构,实际建模及仿真等。
2. 课程设计目标通过本次课程设计,学习如何使用多芯片升压斩波电路的原理,掌握斩波电路设计过程,实现多芯片升压斩波电路的建模及仿真。
二、实验原理1.电路升压机理升压斩波电路的实现就是使用振荡器对原始输入电压实现升压,利用单位增量反馈,在交流振荡器的输出再经过斩波电路,将高频振荡信号净化成较高平均值的一个电压。
2.多芯片升压斩波电路基本结构多芯片升压斩波电路的基本结构包括振荡器、斩波电路及调节路。
斩波电路为半桥简易斩波电路,斩开频率为3.3MHz,有注意的是在使用斩波电路时应注意更改斩开频率来匹配相应电路的要求;调节路由缓冲器、激励电路及Vr偏置组成,其中Vr就是用来调节升压斩波电路输出电压的量。
三、电路设计1.电路建模基于多芯片升压斩波电路基本结构,将整个电路进行建模,首先根据原理分析和实验数据,确定各元器件参数;其次,根据实际的原理图、原理分析及相应的稳健设计原则,设计振荡器、斩波电路及调节路等模块;最后,将这些模块组合成完整的电路模型。
2.仿真设计仿真是对电路建模后的进一步分析。
仿真电路的目标是:根据输入电压的大小来最大化输出电压的大小,确定整个电路能否正常运行。
为了实现这一目标,仿真设计需要利用软件工具,如PSPICE、Cadence、Psim等,进行仿真分析,确定整个电路模型及参数设置满足设计要求及特性要求。
四、实验结果1.电路振荡状态根据仿真分析结果,升压斩波电路能够正常振荡。
斩开频率可以根据实际的需求来进行调节,以及斩波线性度也可以利用调整持续偏置,达到调节输出电压的目的。
2.电路性能本次课程设计实验中,升压斩波电路的输入电压为3.2V,输出电压为4.3V。
此外,斩波电路的斩开频率和线性度均能满足要求。
五、结论本次课程设计成功完成了多芯片升压斩波电路的建模及仿真,并达到了预期的效果,证明了我们给出的设计思路的可行性。
电力电子升压斩波电路设计

引言斩波器的工作方式有三种:一是脉宽调制方式,保持周期T 不变,改变开关导通时间on T 。
二是频率调制方式,保持on T 不变,改变周期T 。
三是混合型,on T 和T 都可调,使占空比改变。
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直流直流变换器 ,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。
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。
1总体方案简介1.1设计原理框图本设计拟采用直流升压斩波电路将输入的50V直流电压进行电压抬升,调节占空比,使其为3/1时,进而使输出直流电压为V75。
图1-1 组成框图1.2方案介绍主电路的功能是对输入的50V的直流电压进行升压。
它主要由全控型器件IGBT及电感、电容器件组成。
控制电路部分则是对全控型器件IGBT的通断进行控制,来获得不同的占空比,实现不同占空比下电压的抬升。
具体结构在后面将会介绍。
1.3设计结构本设计主要包括三部分,即主电路设计、控制电路设计以及驱动电路设计。
2主电路设计2.1主电路原理图主电路采用升压斩波电路,工作波形如图所示。
该电路中使用的是全控型器件IGBT 。
图2-1 升压斩波电路原理及工作波形2.2主电路工作原理假设L 值、C 值很大。
当V 导通时,E 向L 充电,充电电流恒为I1,同时C 的电压向负载供电,因C 值很大,输出电压为恒值,记为o U 。
设V 通的时间为ton ,此阶段L 上积蓄的能量为EI1ton 。
当V 断开时,E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
设V 断的时间为toff ,则此期间电感L 释放能量为:off 1o t E)I -(U 稳态时,一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等,则有: 经过化简,可以得到输出电压的值: 因为周期T 大于toff ,则输出电压高于电源电压,故称升压斩波电路。
电气工程boost斩波电路升压斩波电路电力电子技术课程设计

电气工程boost斩波电路升压斩波电路电力电子技术课程设计目录摘要.................... 错误!未定义书签。
1 BOOST斩波电路工作原理............... -2 -1.1主电路工作原理-2 -1.2控制电路选择-2 -2硬件调试................................ -4-2.1电源电路设计-4 -2.2升压(boost)斩波电路主电路设计-5 -2.3:控制电路设计-6 -2.4驱动电路设计-10 -2.5保___ 护 ____ 电 ____ 路 ___ 设_____ 计-11 -2.5.1过压保护电路-11 -2.5.2寸_ 流___ 保___ 护___ 电___ 路-12 -2.6直流升压斩波电路总电路-12 -3总结 ................................. -14 -4参考文献 ............................. -14 -直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电,也称为直流-直流变换器(DC/DC Converter),直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况,不包括直流-交流-直流的情况;直流斩波电路的种类很多:降压斩波电路,升压斩波电路,这两种是最基本电路。
另外还有升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路,Zeta斩波电路。
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)。
本设计是基于SG3525芯片为核心控制的脉宽调制方式的升压斩波电路和降压斩波电路,设计分为Multisim 仿真和Protel两大部分构成。
Multisim 主要是仿真分析,借助其强大的仿真功能可以很直观的看到PWh控制输出电压的曲线图,通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系,利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。
mosfet升压斩波课程设计

mosfet升压斩波课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解MOSFET升压斩波电路的基本原理,掌握其工作过程和关键参数的计算。
2. 学生能掌握MOSFET器件的选型原则,理解其与升压斩波电路性能之间的关系。
3. 学生了解升压斩波电路在不同应用场景中的优缺点,并能结合实际需求进行合理设计。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,独立完成MOSFET升压斩波电路的搭建和调试。
2. 学生能够分析电路中存在的问题,并提出相应的优化方案。
3. 学生能够通过实际操作,验证理论知识的正确性,提高实践能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过学习,培养对电力电子技术学科的兴趣,激发学习热情。
2. 学生能够认识到MOSFET升压斩波电路在现实生活中的应用价值,提高社会责任感和使命感。
3. 学生在团队协作中,培养沟通与交流的能力,增强合作意识。
本课程旨在帮助学生掌握MOSFET升压斩波电路的相关知识,提高实践操作能力,培养学生对电力电子技术的兴趣和责任感。
针对高年级学生的特点和教学要求,课程目标具体、可衡量,为后续的教学设计和评估提供明确的方向。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面:1. MOSFET升压斩波电路原理- 介绍MOSFET器件的结构、工作原理和特性。
- 讲解升压斩波电路的基本原理,包括电路组成、工作过程和关键参数计算。
2. MOSFET升压斩波电路设计与应用- 分析MOSFET器件的选型原则,及其与升压斩波电路性能的关系。
- 介绍升压斩波电路在不同应用场景中的设计方法和注意事项。
- 结合教材章节,进行实例分析和讨论。
3. 实践操作与调试- 安排实验室实践课程,指导学生搭建MOSFET升压斩波电路。
- 教学内容涵盖电路调试、问题分析及优化方案提出。
教学进度安排如下:1. 第1周:MOSFET器件结构、工作原理及特性。
2. 第2周:升压斩波电路原理及关键参数计算。
3. 第3周:MOSFET升压斩波电路设计与应用。
电力电子升压斩波电路课程设计.(DOC)

目录摘要 (2)1.主电路设计 (3)1.1 MOSFET升压斩波电路原理图 (3)1.2 MOSFET升压斩波电路工作原理 (3)1.3 MOSFET升压斩波电路元器件选择、参数确定 (5)1.4 MOSFET升压斩波电路典型波形 (6)1.5 晶闸管的触发电路 (6)1.6 驱动电路 (8)1.7升压斩波电路的主电路设计 (9)2.控制电路设计 (10)2.1控制电路原理图 (10)2.2控制电路工作原理 (10)3.仿真结果 (12)4.心得体会 (14)5. 参考文献 (15)摘要直流直流升压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电路、升降压电路、复合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。
早期的直流装换电路,电路复杂、功率损耗、体积大,使用不方便。
晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。
晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
它电路简单体积小,便于集成;功率损耗少,符合当今社会生产的要求;所以在直流转换电路中使用晶闸管是一种很好的选择。
直流斩波电路的种类较多,包括6种基本斩波电路:降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
利用不同的基本斩波电路进行组合,可构成复合斩波电路。
本文着重解决用MOSFET作开关的升压斩波电路。
1.主电路设计设计一个MOSFET 升压斩波电路(纯电阻负载)设计要求:1)输入直流电压:Ud=50V ;2)输出功率: 300W ;3)开关频率: 5KHz ;4)占空比: 10%-50%;5)输出电压脉动率:小于10%。
igbt升压斩波电路课程设计

igbt升压斩波电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解IGBT的基本结构、工作原理及其在电力电子设备中的应用。
2. 学生能够描述升压斩波电路的原理,并掌握其关键参数的计算方法。
3. 学生能够解释IGBT升压斩波电路在不同应用场景中的优势及限制。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,设计简单的IGBT升压斩波电路,并进行仿真分析。
2. 学生能够通过实验操作,验证升压斩波电路的性能,并掌握实验数据的处理方法。
3. 学生能够运用相关软件(如Multisim、LTspice等)对IGBT升压斩波电路进行设计与优化。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电力电子技术领域的兴趣,提高学习主动性和积极性。
2. 学生通过团队合作,培养沟通、协作能力,增强集体荣誉感。
3. 学生在学习过程中,认识到电力电子技术在实际应用中的重要性,增强社会责任感。
课程性质:本课程为高年级电子技术专业课程,具有较强的理论性和实践性。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和动手能力。
教学要求:结合课程性质、学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力,培养学生解决实际问题的能力。
通过课程目标分解,使学生在掌握知识、技能的同时,培养良好的情感态度价值观。
二、教学内容1. 理论知识:- IGBT的基本结构、工作原理及特性参数- 升压斩波电路的原理及分类- IGBT升压斩波电路的设计方法及关键参数计算- IGBT升压斩波电路在不同应用场景的分析2. 实践操作:- 使用Multisim、LTspice等软件进行IGBT升压斩波电路设计与仿真- 实验室搭建IGBT升压斩波电路,进行性能测试与数据分析- 针对实际应用案例,进行电路优化与调试3. 教学大纲:- 第一周:介绍IGBT的基本结构、工作原理及特性参数,讲解升压斩波电路的原理及分类- 第二周:深入学习IGBT升压斩波电路的设计方法,进行关键参数计算- 第三周:分析不同应用场景下的IGBT升压斩波电路,并进行实践操作- 第四周:总结课程内容,进行电路设计与优化,开展实验成果交流教材关联:教学内容与《电力电子技术》教材中第四章“IGBT及其应用”和第五章“升压斩波电路”相关章节紧密关联,确保教学内容与课本相符。
升压直流斩波电路

《电力电子技术》课程设计说明书升压直流斩波电路设计院、部:电气与信息工程学院学生姓名:指导教师:职称专业:电气工程及其自动化班级:完成时间:电力电子课程设计课题任务书学院:电气与信息工程学院专业:电气工程及其自动化专业电力电子电路的基本作用是进行电能的变换与控制,即将一定形式的输入点能变换成另外一种形式的电能输出,从而满足不同负载的要求。
电能的形式可以分为交流和直流两种类型,因此根据输入、输出的不同形式,可将电力电子电路分为四大类型,即AC-DC变换器、DC-AC变换器、DC-DC变换器、AC-AC变换器。
该设计将主要介绍其中的DC-DC变换器。
随着半导体工业的发展,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。
目前直流变换电路的用途非常广泛,无论是从性能、功率还是节能性上,都处于不断地发展之中。
其中升压直流斩波电路是输出电压高于电源电压的一种斩波电路,主要运用于直流电动机传动、单相功率因数校正以及交直流电源中。
该设计中,运用了单相桥式全控整流电路和升压斩波电路结合,从而实现升压直流斩波。
通过方案选定,电路构造以及电路调试,最终基本实现升压直流斩波电路功能。
由于知识浅薄,该课程设计说明书里还存在不少纰漏和错误,殷切希望老师和同学们的批评指正。
关键词:直流;斩波;升压1 绪论 (1)1.1 电力电子技术的介绍 (1)1.2 电力电子技术的应用 (1)1.3 直流直流变流技术 (2)1.4 设计要求 (2)2 系统总体方案设计 (2)2.1 总体电路设计框图 (2)2.2 整流电路选择 (2)3 主电路设计 (5)3.1 整流电路 (5)3.1.1 整流电路图及工作波形 (5)3.1.2 整流电路工作原理 (6)3.2 升压斩波电路 (6)3.2.1 升压斩波电路及工作波形 (6)3.2.2 升压斩波电路工作原理 (7)3.3 元器件参数及选型 (7)3.3.1 晶闸管的选型 (7)3.3.2 绝缘栅双极晶体管(IGBT)选型 (9)4 控制电路及驱动电路 (11)4.1 控制电路 (11)4.1.1 SG3525控制芯片介绍 (11)4.1.2 SG3525外部引脚功能 (12)4.2 驱动电路 (13)4.3 控制和驱动电路原理图 (13)5 保护电路设计 (15)5.1 过电流保护 (15)5.2 过电压保护 (15)6 仿真电路图及结果 (16)6.1 MATLAB仿真软件 (16)6.2 整流电路仿真及部分参数设置 (16)6.2.1 整流电路仿真模型 (16)6.2.2 部分参数设置 (17)6.3 升压斩波电路仿真模型 (19)6.4 总电路仿真模型 (19)6.5 仿真波形及波形分析 (20)7 设计总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)附录A 升压直流斩波总电路图 (24)附录B 元件清单 (25)1 绪论1.1 电力电子技术的介绍电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTO,IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。
电力电子课程设计-MOSFET升压斩波电路设计

电力电子实训报告课程名称电力电子技术题目MOSFET升压斩波电路设计专业班级:电气工程及其自动化学生姓名:学号:指导老师:日期:引言本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路(Boost chopper),Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境,强大的元件及元件库的组织功能,方便易用的连线工具,强大的编辑功能设计检验,与印制电路板设计系统的紧密连接,自定义原理图模板高质量的输出等等优点,和丰富的设计法则,易用的编辑环境,轻松的交互性手动布线,简便的封装形式的编辑及组织,高智能的基于形状的自定布线功能,万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点,使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。
本设计也采用Protel设计原理图,和进行PCB板布线。
它是本设计从理论到实际制作的必进途径,通过设定相应的规则,足以满足设计所要求的规定。
通过电力电子系统实训达到以下几个目的:1.培养学生文献检索的能力;2.培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力;3.培养学生运用知识的能力和工程设计的能力;4.提高学生的电力电子装置分析和设计能力。
1. 升压斩波工作原理1.1 主电路工作原理1)工作原理假设L和C值很大。
V处于通态时,电源E向电感L充电,电流恒定I1,电容C向负载R 供电,输出电压Uo恒定。
V处于断态时,电源E和电感L同时向电容C充电,并向负载提供能量。
2)数量关系设V通态的时间为t on,此阶段L上积蓄的能量为设V断态的时间为t off,则此期间电感L释放能量为稳态时,一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等:T/t off>1,输出电压高于电源电压,故为升压斩波电路电压升高得原因:电感L储能使电压泵升的作用电容C可将输出电压保持住1.2 晶闸管的触发电路作用:产生符合要求的门极触发脉冲,保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。
广义上讲,还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。
升压斩波电路的课程设计

升压斩波电路的课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解升压斩波电路的基本原理,掌握其工作过程及关键参数的计算。
2. 掌握升压斩波电路在不同应用场景中的优点和局限。
3. 了解升压斩波电路与其他类型斩波电路的区别及适用范围。
技能目标:1. 能够正确绘制升压斩波电路的原理图,并进行电路分析。
2. 学会使用相关仪器、设备对升压斩波电路进行实验操作,验证理论知识的正确性。
3. 能够根据实际需求设计简单的升压斩波电路,并进行参数计算。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术学习的兴趣,激发其探索精神。
2. 培养学生的团队协作意识,使其在实验和讨论中能够积极与他人合作。
3. 增强学生的环保意识,了解电力电子技术在节能减排方面的重要作用。
课程性质分析:本课程为电力电子技术领域的基础课程,旨在使学生掌握升压斩波电路的基本原理和实际应用。
学生特点分析:学生具备一定的电子电路基础知识,但对电力电子技术方面的知识相对陌生,需要通过具体实例和实验来加深理解。
教学要求:1. 结合实际应用,注重理论知识与实验操作的相结合。
2. 通过案例分析、小组讨论等方式,提高学生的参与度和积极性。
3. 注重培养学生的动手能力和创新能力,提高其解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 升压斩波电路原理:- 斩波电路概述- 升压斩波电路的工作原理及电路结构- 关键元件的作用及选型2. 升压斩波电路的数学建模与参数计算:- 电路方程的建立- 参数计算方法- 转换效率分析3. 升压斩波电路的应用案例分析:- 不同场景下的应用案例介绍- 优缺点分析- 对比其他类型斩波电路的应用4. 实验教学:- 升压斩波电路原理图绘制与仿真- 实验设备的使用与操作方法- 实验步骤及数据处理5. 教学进度安排:- 理论教学:共计8课时,分2周完成- 实验教学:共计4课时,分1周完成教材章节关联:本教学内容与教材第3章“电力电子变换技术”的第2节“升压斩波电路”相关联,涵盖了该节内容的核心知识点。
升压斩波电路设计

电力电子技术课程设计报告题目:升压斩波电路设计学院:专业:学号:姓名:指导教师:完成日期:升压斩波电路设计(一) 设计任务书(二)设计说明书目录一matlab仿真原理1 升压斩波电路工作原理1.1主电路工作原理1.2 IGBT驱动电路选择2 仿真实验2.1仿真模型2.2仿真实验结果及分析2.3仿真实验结论2.4 最优参数选择二硬件实验2.1 硬件电路2.1.1整流电路2.1.2斩波信号产生电路2.1.3斩波电路2.1.4总原理图2.1.5元器件列表2.2 PCB印刷电路板2.3 制造输出——final三课程设计总结参考文献摘要本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路(Boost chopper).设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。
Matlab主要是理论分析,借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图。
通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系,最后进行了GUI编程,利用图形可视化界面的直观易懂的特点,使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式,从而具有友好界面,非常方便的就可进行控制参数输入,和输出图像显示。
第二部分是电路板,它可以通过BluePrint、Kicad 、Protel等软件设计完成,其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境,强大的元件及元件库的组织功能,方便易用的连线工具,强大的编辑功能设计检验,与印制电路板设计系统的紧密连接,自定义原理图模板高质量的输出等等优点,和丰富的设计法则,易用的编辑环境,轻松的交互性手动布线,简便的封装形式的编辑及组织,高智能的基于形状的自定布线功能,万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点,使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。
本设计也采用Protel设计原理图,和进行PCB板布线。
它是本设计从理论到实际制作的必进途径,通过设定相应的规则,足以满足设计所要求的规定。
电力电子技术课程设计--升压斩波电路的实现

电力电子技术课程设计--升压斩波电路的实现
随着工业的日益发展和人们的生活水准的提高,电力电子技术已经成为当今社会发展不可或缺的重要部分。
其中,变压器是电力电子设备中的重要组成部分,它可以使电压和电流发生变化。
电力电子技术课程设计中,我们可以研究如何实现升压斩波电路。
升压斩波电路可以将抽头输入的低压直流电信号用单晶片变换为输出范围内(一般在2V--30V之间)的稳定的直流电压。
升压斩波电路是把单相或多相源电压转变为较高的稳态电压的一种电路。
其分为应用层(接口层)和控制层(控制层)两部分,应用层实现对输入电压的检测和消隐,控制层根据输入的而实现外部稳定器的控制。
实现升压斩波电路的具体方法是:首先,采用单片机、可控硅芯片、斩波器元件以及其他常用电子元件,根据电路原理搭建原理图,并绘制PCB板布线图。
然后,组装PCB板上的元件,对其进行焊接。
当PCB组装完毕后,可以对电路进行试验调试,根据输出的空载电压,确定控制回路的输入电压及功率。
最后,根据试验结果调整参数,以达到设计目标。
通过实现升压斩波电路,可以将抽头输入的低压直流电信号用单晶片变换为输出范围内(一般在2V--30V之间)的稳定的直流电压。
同时,也可以将满足电子设备工作需求的高压电信号输入,有助于设备的高效工作。
因此,升压斩波电路在电力电子技术课程设计中也具有重要的意义。
电力电子技术课程设计--升压斩波电路的实现

.《电力电子技术》课程设计题目:升压斩波电路的实现专业:电气自动化班级: 2010级学生姓名:学号:指导教师:老师时间:2012 年 12 月28 日----2013 年 01 月 9 日目录一.设计说明 (2)1 实现的功能 (2)2 设计目的 (2)3 设计依据 (2)二.正文 (3)1总体的电路设计 (3)2 主电路设计及原理 (4)3 参数计算 (5)4 驱动电路的设计及原理 (6)4-1 IGBT对驱动电路的选择及要求 (6)4-2 驱动电路图及工作原理 (10)5保护电路的设计及原理 (12)5-1过电压保护 (12)5-2过电流保护 (12)6 电源电路的设计 (13)7元器件清单 (13)8仿真电路 (14)三.设计总结 (15)四.参考资料 (15)一、设计说明1、实现的功能通过升压DC-DC变换电路实现低输入电压30V~80到高斩波电路输出电压为380V,输出功率1500W2、设计的目的直流升压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电路、升降压电路、复合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。
通过此次的课程设计是自己掌握以下内容:1、通过对升压斩波电路的设计,掌握升压斩波电路的工作原理。
2、理解和掌握升压斩波电路及系统的主电路,驱动电路,保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。
3、了解电力电子电路及系统实验和调试的方法。
3设计依据(1)IGBT的选择(2)IGBT过流,过压保护(3)升压斩波电路的设计(4)驱动电路设计,驱动电路采用EXB841(5)触发电路供电电源设计二.正文1总体的电路设计如图1总体实现电路设计所示。
电路由升压电路,驱动模块、保护模块电路组成。
电力电子技术IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)

电力电子技术IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)一、背景介绍IGBT斩波电路属于半导体功率电路,它可以有效地改善电源质量和降低工作噪声,是实现电源线路质量优化的重要途径之一。
IGBT升压斩波,常被用于电力电子领域,包括变频器、逆变器、直流能量调整等,已得到广泛的应用。
在电力电子技术中,IGBT斩波电路是一种简单有效的线性电子电源,它可以提供稳定、可靠的输出电压,并能够有效地抑制电压衰减;它还具有良好的谐波抑制效果,以改善主输出电压的质量。
二、IGBT升压斩波电路设计原理IGBT升压斩波电路是将IGBT信号驱动电路连接在高压蓄电池上,形成一个斩波电源,结合升压电路。
该斩波电源可以以恒定的斩波深度将电压变换为所需的输出电压。
IGBT升压斩波电路的设计原理如下:(1)驱动电路:设计一个好的驱动电路是IGBT升压斩波电路设计的重要环节,它可以使IGBT管更有效地工作,其构成要素有IGBT管,中间击穿双极管、分流电阻、抗衡电容以及控制电路。
(2)斩波电路:斩波电路是IGBT升压斩波电路的核心部分,它可以有效地减少工作噪声,它的主要构成要素有IGBT管、串联双极管、击穿双极管以及斩波抗衡电容。
IGBT管工作在斩波模式,可以形成击穿的斩波脉冲,这可以有效地保持电源的高效率,改善输出质量。
(3)升压电路:IGBT升压斩波电路中主要部件是功率IGBT和升压转换器,升压电路有效地将输入低压升压到所需的输出电压,它的结构一般为开关型异步变压器,由一组变压线圈和一组导通导线组成,通过反馈可以实现升压自动调节。
(2)斩波电路设计原理:斩波电路是IGBT升压斩波电路的核心部分,其设计的基本原理是:在高压蓄电池的负端构建一个斩波环路,通过将一个可变的高频电流引入该环路,使得电感电流可以迅速切换,并且有效地形成脉冲放电,从而形成不断变化的脉冲,从而获得所需的输出电压。
控制电路中要添加有效的斩波电容,以获得所需的斩波电流;另外,对电路中的双极管进行选择,以达到有效的电路极化和阴极放电。
电力电子升压斩波电路的设计

电力电子技术课程设计院系:信息科学与工程学院题目:升压斩波电路设计专业:电气工程及其自动化班级: 1201 学号: 3120203102 姓名:陈昱含班级: 1201 学号: 3120203105 姓名:郑华宇班级: 1201 学号: 3120203106 姓名:叶荣指导老师:黄靖、刘华姿2014-2015学年第一学期目录一、引言 (3)二、设计目的要求与方案 (3)2.1设计目的 (3)2.2设计要求 (3)2.3设计方案 (4)三、主电路的设计 (5)3.1主电路方案 (5)3.2元器件参数选择与计算 (6)3.2.1功率开关V的选择 (6)3.2.2二极管VD的选择 (7)3.2.3储能电感L的选择 (8)3.2.4输出滤波电容C的选择 (8)3.2.5参数计算 (9)四、控制和驱动电路的设计 (10)4.1控制电路设计 (10)4.1.1SG3525的工作原理 (10)4.1.2控制电路方案选择 (11)4.2驱动电路设计 (13)4.2.1TLP521资料 (13)4.2.2驱动电路方案选择 (14)五、保护电路设计 (15)5.1过流保护电路 (15)5.2过压保护电路 (16)5.3过热保护电路 (17)六、部分仿真波形 (18)七、方案改进 (20)7.1改进型升压斩波电路 (20)7.2缓冲电路的设计 (20)7.3利用单片机设计控制电路 (21)八、设计总结 (22)九、附录 (23)9.1元器件清单 (23)9.2参考文献 (24)9.3附图 (25)一、引言直流-直流交流电路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,可以看作一个直流变压器。
直流斩波电路(DC Chopper)一般是指直接将直流变成直流的情况,不包括直流-交流-直流的情况;直流斩波电路的种类很多,包括6种基木斩波电路:降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic斩波电路,Zeta斩波电路,前两种是最基本的电路。
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信息工程学院电力电子学课程设计报告书题目: 升压斩波电路设计专业:电子信息科学与技术班级: 0309412学号: 030841004学生姓名:王哲指导教师:钟建伟2012 年 05 月 09日信息工程学院课程设计任务书目录目录 (2)摘要 (3)1 设计任务与方案 (4)1.1设计任务 (4)1.2设计方案 (4)2 总体设计 (5)2.1 主电路设计 (5)2.1.1原理分析 (5)2.2.2参数计算 (6)2.2 保护电路 (7)3 SimPowerSystem仿真 (8)3.1仿真波形 (9)3.1.1占空比为50% (9)3.1.2占空比为58.33% (10)3.1.3占空比为66.67% (10)3.2 结果分析 (11)4 总结 (12)参考文献 (13)附录: (14)仿真报告 (14)元器件清单 (15)摘要直流斩波电路(DC Chopper)的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电,也称为直流-直流变换器(DC/DC Converter),直流斩波电路(DC Chopper)一般是指直接将直流变成直流的情况,不包括直流-交流-直流的情况;直流斩波电路的种类很多,包括6种基本斩波电路:降压斩波电路,升压斩波电路,升降压斩波电路,Cuk斩波电路,Sepic 斩波电路,Zeta斩波电路,前两种是最基本电路。
本设计为升压斩波电路Boost Chopper。
升压斩波电路目前的典型应用,一是用于直流电动机传动,二是用作单相功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路,三是用于其它交直流电源中。
关键词:DC/DC Converter;直流斩波;升压;Boost Chopper;典型应用。
1 设计任务与方案1.1设计任务要求设计一个输入直流电压:U d=40V、开关频率100KHz、输出电压范围80V-120V、输出电压纹波:小于1%、最大输出电流:5A、具有过流保护功能,动作电流:6A、具有稳压功能、效率不低于70%的升压斩波电路,以满足课程设计的要求。
1.2设计方案由于升压斩波电路可以将任意可调的直流电转换为稳定的另一直流电压,也可以将任一稳定的直流电压转换为可调范围输出,根据题目要求,主电路采用Boost Chopper。
通过合适的选取电阻和电感的大小并采用调节占空比的方法调节输出电压的大小;通过合适的选取电容的值达到纹波指标,同时稳定输出的电压。
另外加上合适的过流保护电路防止器件的损坏。
电路图如下所示:图1:直流升压斩波电路图2:过流保护电路2 总体设计2.1 主电路设计2.1.1原理分析电路结构和升压原理:图3:Boost 变换器电路为了获得高于电源电压i V 的直流输出电压0V ,一个简单而有效的办法是在变换器开关管前端插入一个电感L ,如图3(a)所示。
在开关管T 关断时,利用图3(c)中电感线圈L 在其电流减小时所产生的反电动势l e (在电感电流减小时,/l l t e ldi d =-为正值)与电源电压S V 串联相加送至负载,则负载就可获得高于电源电压S V 的直流电压0V 。
图3(a)就是在这一思想启发下,利用一个全控型开关管T 和一个续流二极管加上电感、电容构成的直流/直流升压变换器———BoostDC/DC 变换器。
BoostDC/DC 变换器是输出直流电压平均值0V 高于输入电压S V 的单管不隔离直流变换器,图3(a)中,Boost 变换器中电感L 在输入侧,称为升压电感。
开关管T 仍为PWM 控制方式,和Buck 变换器一样,Boost 变换器也有电感电流连续和断流两种工作方式,图4(e)和(f)给出了这两种工作方式下的主要波形图。
图3(b)、(c)、(d)为Boost 变换器在不同开关状态时的等效电路。
当电感电流连续时,Boost 变换器存在两种开关状态,如图3(b)和(c)所示;而当电感电流断流时,Boost 变换器还有第三种开关状态,如图3(d)所示。
图4 Boost 变换器主要波形2.2.2参数计算这里取min o I =0.5A ,max o I =5A.根据设计要求,需要将电感电流工作在连续状态,由式/(1)o s V V D =-得到1/s o D V V =-。
当o V =80V 时,D=0.5;当o V =120V 时,D=0.667。
即占空比的变化范围是0.5~0.667。
临界负载电流 :2(1)2OoBm sV I D D Lf =-D=1/3时,oBm I 有最大值。
这里取最接近的D=0.5。
令最小负载电流大于临界负载电流,则:2min(1)2Os O V L D D f I ≥-⨯,代入题目要求的值,取o V =120V ,可算出150L H μ=.这里可取大一点的值,取1.2倍大小,令180L H μ=。
验算:当180L H μ=,D=0.5时,算出临界负载电流为:oB I =0.42A<min o I =0.5A 。
确保了电感电流连续,符合设计方案初衷。
可取min 120/524R ==Ω,由输出纹波要求,可进一步计算出min 128cC F R f μ≥≈.为留一定裕量,取C=32F μ。
验算:当C=32F μ,D=0.5时,611302.1243210c Z f H -=≈⨯⨯时:31302.1/0.6670.867%1%10010O O V V ∆=⨯≈<⨯,满足设计要求。
2.2 保护电路电力电子变换和控制系统运行不正常或发生故障时,可能会发生过电流,造成开关器件的永 久性损坏。
过电流在过载和短路两种情况下发生。
图5给出电力电子变换器系统中常采用的 过电流保护措施及各种保护的配置位置。
通常电力电子变换器系统均同时采用几种过流保护措 施,以确保保护的可靠性和合理性。
所选择的几种过流保护措施应相互协调配合,各尽所能。
通 常选用电子保护作为延时最短、但动作阈值最高的一级保护,当电流传感器检测到过电流值超过 动作电流整定值时,电子保护电路输出过流信号,封锁驱动信号,关断变换器中的开关器件,切断 过流故障。
图5 过流保护措施及保护配置3 SimPowerSystem仿真Boost变换器仿真图如下(使用Matlab Simulink):说明:鉴于加入过流保护电路会较为复杂,这里没有绘制过流保护电路,仅对主电路部分进行仿真且不会影响到仿真结果。
图6:占空比为50%时,输出电压最小值,平均为79.86V图7:占空比为66.7%时,输出电压最大值,平均为119.6V3.1仿真波形参数配置:C=32F μ,180L H μ=,24R =Ω;S V =40V ,10s T s μ=;占空比调节范围:50%~66.67%。
电感电流工作在连续模式,通过调节占空比可以使O V 的平均值在79.86V~119.6V 之间变化,且O I 平均值为4.98A 。
最大值分别可达到80V 、120V 和5A 。
示波器分别测量的是:采样信号、电感的电压电流、负载的电压电流以及二极管和MOSFET 两端的电流。
下面为具体仿真波形,已调节至观察状态。
仿真时间为1s, 算法是ode23t 。
3.1.1占空比为50%3.1.2占空比为58.33%3.1.3占空比为66.67%3.2 结果分析从以上不同占空比下的仿真波形图可以看出,占空比的调解与输出电压的大小基本完全成正比,有很好的线性度。
由于选择的电容和电感的选择均留有裕量,使得输出电压的波形稳定,观察的纹波鱼计算值一致,不到1%。
输出电流的最大值刚好是5A,最小的为3.15A,平均值值在这之间随着占空比的增加而增大。
在占空比为最大值0.667时,电感电流以及MOSFET和DIODE的峰值电流均达到了15A。
由于是在理想的环境中仿真,输入的能量等于输出的能量,见证了能量守恒。
电路的最小输出功率为266W,最大输出功率为600W,输入的仿真计算值为264W和600W,理想仿真环境下得到的效率基本为100%。
综上所述,各项性能指标均符合要求。
加上保护电路后即可圆满完成设计。
4 总结通过本次设计,进一步熟练了MA TLAB SIMULINK工具的使用,对于电力方面的模块SimPowerSystem有了初步的了解和感性的认识。
在赞叹MA TLAB功能强大的同时也发现自己的渺小,工具箱里的东西有很多是不会使用的。
对WORD软件和公式编辑器也更加的熟悉,通过严格的格式要求,体会到了做设计的辛苦,更多的时间是花费在了整理文档上。
从开始拿到题目的不知所措,到后来一步步翻阅书籍、查找资料、研读相关知识,到最后做出来,每一个过程都付出了辛劳和汗水,充满了惊喜和冒险。
刚开始由于思路加上计算上的错误,导致做了一天的无用功,让我学会了每一步设计都需谨慎和认真,碰到问题学会解决问题的方法。
由于之前都没做过这方面的东西,在电路分析方面也没多少经验,现在发现电力电子是门很有用的学科,尤其在电力系统中担任关键角色。
分析方法和分析工具在很多领域都是相通的。
在以后的学习中,我会注意这方面与其它学科之间的联系的加强,提升思维上的层次、弥补自身的不足。
参考文献[1]陈坚. 电力电子学—电力电子变换和控制技术(第二版)北京:高等教育出版社,2004[2]王兆安,刘进军.电力电子技术(第5版).北京:机械工业出版社,2009.5[3]林飞,杜欣. 电力电子应用技术的MATLAB仿真.北京:中国电力出版社,2008[4] 赵良炳.现代电力电子技术基础.北京:清华大学出版社,1995[5]贾好来. EXB841对IGBT的过流保护研究. 太原理工大学学报,1007-9432(1999)06-0610-04[6] 纪相普,于谅.基于SIMULINK的BUCK型PFC装置仿真上海大学学报(自然科学版) 1007-2861(2001)05-0461-04附录:仿真报告SimPowerSystems Report.generated by powergui,11-May-2007 17:46:04Model : C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\电力电子\boost.mdl.[1] Steady-State Voltages and currents:States at 0 Hz :6.0233e-015 V ---> 'Uc_C '4.0000e-004 A ---> 'Il_L '4.0000e+001 V ---> 'Uc_snubber: Diode'Measurements at 0 Hz :Sources at 0 Hz :4.0000e+001 V ---> U_DC Voltage SourceNonlinear elements at 0 Hz :4.0000e+001 V ---> U_Mosfet/Ideal Switch4.0000e+001 V ---> U_Diode-4.0000e+001 V ---> U_Mosfet/DiodeNONLINEAR ELEMENTS (system inputs):0.0000e+000 A ---> I_Mosfet/Ideal Switch0.0000e+000 A ---> I_Diode0.0000e+000 A ---> I_Mosfet/Diode[2] Initial values of States Variables:1 'Uc' C = 6.0233e-015 V2 'Il' L = 4.0000e-004 A3 'Uc' snubber: Diode = 4.0000e+001 V元器件清单Unit specified : OMUrlc matrix:Node_1 Node_2 Type R(ohms) L(mH) C(uF)/U(V) Branch# Block name------------------------------------------------------------------------------------4 3 S 0 0 32 1 C 1 2 S 0 0.18 0 2 L 4 3 S 24 0 0 3 R 2 3 S 1e+005 0 0 4snubber: Mosfet/Ideal Switch2 4 S 500 0 0.25 5snubber: DiodeNumber of nodes: 4Number of branches: 5Number of transformers: 0Number of mutuals (inductive coupling): 0Number of Voltage sources: 1Number of current sources: 3Number of switches: 3Source matrix:Node1 Node2 U/I Mag. Phase Frequency Type Block name(0/1) (V/A) (degrees) (Hz)--------------------------------------------------------------2 3 1 0 0 0 1 Mosfet/Ideal Switch2 4 1 0 0 03 Diode3 2 1 0 0 0 3 Mosfet/Diode1 3 0 40 0 0 21 DC Voltage SourceSwitch matrix:Node1 Node2 0/1 R. L. I# U# Switch type ------------------------------------------------------ 2 3 0 1e-008 0 1 1 Ideal Switch2 4 0 1e-007 0 2 2 Diode3 2 0 0.01 0 3 3 DiodeTotal number of inductances and capacitors: 3Output expressions:y_u1 = U_Mosfet/Ideal Switchy_u2 = U_Diodey_u3 = U_Mosfet/Diodey_u4 = Ub: Ly_u5 = Ub: Ry_i6 = Ib: Ly_i7 = Ib: R。