(完整版)升降压斩波课程设计.doc

《电力电子技术》课程设计说明书直流升降压斩波电路的设计与仿真

院、部：电气与信息工程学院

学生姓名：

指导教师：职称讲师

专业：电气工程及其自动化

班级：

学号：

完成时间：2016 年 6 月

电力电子技术课程设计任务书

学院：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化指导教师姓名学生姓名

课题名称直流升压降压斩波电路的设计与仿真

一、技术指标及要求：

1）直流输入电压 100V；

设计内容及任务

设计安排

主要参考资料

2）电阻负载； (R 取学号尾数 X10Ω)；

3）控制电路频率 10KHZ ；

4）输出电压纹波系数： 0.2%；

5）仿真出占空比α分别为 0.1，0.2，0.5，0.8 的电感电压、电感电流、开关管电流、二极管电流和输出电压的波形。

起止日期设计内容

2016 年 5 月 25 日确定设计方案

2016 年 5 月 26 日计算相关数据

2016 年 5 月 27 日至 2016 年 6 月 6 日Simulink仿真

2016 年 6 月 7 日至 2016 年 6 月 23 日撰写课程设计说明书

[1] 王兆安、刘进军．电力电子技术（第 5 版）．机械工业出版社， 2009

[2] 康华光、陈大钦．电子技术基础模拟部分．高等教育出版社，2002

[3]秋关源、罗先觉．电路（第 5 版）．高等教育出版社， 2006

[4]周克宁 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2004.

[5]黄家善 . 电力电子技术 . 北京：机械工业出版社， 2006

[6]王维平 . 现代电力电子技术及应用 . 南京：东南大学出版社， 1999

[7]张明勋主编 , 电力电子设备设计和应用手册 [M]. 北京 : 机械工业出版

社.1992

[8]丁道宏主编 , 电力电子技术 [M]. 北京 : 航空工业出版社 .1992

[9]林渭勋主编 , 电力电子技术基础 [M]. 北京 : 机械工业出版社 .1990

摘要

电力电子技术飞速发展，电力电子技术已经成为自动化领域里一个重要部

分，其核心就是利用弱电电路的设计思路，强大电路的器件来实现电路的各种需

求。

至今电力电子技术已经成为电气工程、信息科学、能源科学三个学科领域的公共

学科，可见现实中其无可替代的重要性。

该课程设计做的直流升降压斩波电路，是以 SG3525为驱动电路的升降压斩波电路，其优点是响应快，加速平稳、节约能源效果好。通过 MATLAB中的 SIMULINK 功能仿真，到达了预期效果。

关键词：直流—直流变流电路；升降压斩波；Simulink ；仿真

目录

1 绪论 (1)

2 总体方案设计 (2)

2.1 设计要求 (2)

2.2 升降压直流斩波电路总体设计方案 (2)

2.3 方案的确定 (2)

3 主电路设计 (4)

3.1 工作原理 (4)

3.2 波形图 (5)

3.3 主要元器件选择、参数分析 (6)

4 控制与驱动电路的设计 (7)

4.1 控制电路的设计 (7)

4.2 驱动电路设计 (8)

5 直流升压斩波电路保护电路设计 (9)

5.1 过电流保护电路 (9)

5.2 过电压保护电路 (9)

6 Simulink 仿真分析 (11)

6.1 仿真软件简介 (11)

6.2 建立仿真模型 (11)

6.3 仿真结果分析 (14)

结束语 (17)

参考文献 (18)

致谢 (19)

附录 A Simulink 仿真图 (20)

附录 B CAD 电气原理图 (21)

1绪论

20 世纪 80 年代以来，信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相

结合而产生了一代高频化、全控型的电力电子器件，典型代表有门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极型晶体管。

利用全控型器件可以组成变流器。直流- 直流变换器就是其中一种，它广泛

应用于通信交换机、计算机以及手机等电子设备的开关电源。直流—直流变流电路（ DC-DC Converter）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电

路（DC Chopper），它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。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。

(1)IGBT 介绍

本设计基于《电力电子技术》课程，充分使用全控型晶闸管IGBT 设计电路，

实现直流升压。

IGBT 绝缘栅双极型晶体管，是由 BJT(双极型三极管 )和 MOS( 绝缘栅型场效应管 )组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点。GTR 饱和压降低，载流密度大，但驱动

电流较大 ;MOSFET 驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT 综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于

直流电压为 600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

( 2) 驱动电路SG3525简介

SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成 PWM 控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、 PWM 锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。