电力电子技术项目实训指导书

一．项目实训总学时：3周总学分：3

二．适用专业：

电气工程及其自动化

三．考核方式及方法：

检查学生所建立的电力电子变换器主电路和控制电路模型，编写总结报告，答辩。四．题目：（三选一）

（一）设计一个DC/DC Buck变换器的主电路和控制电路，利用MATLAB/PSIM 仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。

基本参数为：输入电压为200V ，输出电压为50V ，纹波电压为输出电压的0.2% ，负载电阻为20Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为20KHz。

要求：

1.设计主电路，根据Buck 变换器的工作原理

1）设计电感和电容参数；

2）建立DC/DC Buck变换器仿真模型；

3）研究MOSFET门极触发脉冲V g、电感电压V L、电感电流i L、输出电压V O、MOSFET 电流i Q1、二极管电流i D1的波形，并对结果进行分析；

4）将开关管工作频率改为50 KHz，电感改为约临界电感值的一半进行对比研究和分析。

2.设计控制电路，保证输入电压或负载变化± 20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定。

图1 电压控制型DC/DC Buck变换器原理图

（二）设计一个DC/DC Boost变换器的主电路和控制电路，利用MATLAB/PSIM 仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。

基本参数为：输入电压为3-6V ，输出电压为15V ，纹波电压为输出电压的0.2% ，负载电阻为10Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为40KHz。

要求：

1.设计主电路，根据Boost变换器的工作原理

1）电感电流连续情况下，设计仿真参数；

2）建立DC/DC Boost变换器仿真模型；

3）研究MOSFET门极触发脉冲V g、电感电压V L、电感电流i L、输出电压V O、MOSFET 电流i Q1、二极管电流i D1的波形，并对结果进行分析。

4）将电感值分别减小为临界电感的一半和二分之一，仿真分析电感电流断续时的Boost 变换器工作情况。

2.设计控制电路，保证输入电压或负载变化± 20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定。

（三）设计一个DC/DC Buck- Boost变换器的主电路和控制电路，利MATLAB/PSIM 仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。

基本参数为：输入电压为20V ，输出电压为10 V ~ 40V ，纹波电压为输出电压的

0.2% ，负载电阻为10Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为20KHz。

要求：

1.设计主电路，根据Buck- Boost变换器的工作原理

1）电感电流连续情况下，设计主电路参数；

2）建立DC/DC Buck- Boost变换器仿真模型；

3）研究MOSFET门极触发脉冲V g、电感电压V L、电感电流i L、输出电压V O、MOSFET 电流i Q1、二极管电流i D1的波形，并对结果进行分析；

4）仿真分析电感电流断续时的电路工作情况。

2.设计控制电路，保证输入电压或负载变化± 20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定。

五．设计内容与时间安排：

由于任务较重，同学们务必抓紧时间，并充分利用业余时间查找资料，进行调试工作，下面提供大致安排，供参考：

1．每个同学选定题目，独立查阅文献资料；（1天）2．熟悉仿真软件。（1天）3．主电路参数设计；（2天）4．建立主电路仿真模型和完成开环状态下仿真验证；（3天）5．控制电路参数设计；（2天）6．建立控制电路仿真模型和完成闭环状态下仿真验证；（3天）7．编写不少于3000字的项目总结报告及提供仿真模型（电子版）；（2天）8．总结与答辩。（1天）

六．设计说明书主要内容：

1．课程设计的主要内容和任务；

2．主电路工作原理分析；

3．主电路参数设计；

4．主电路仿真模型及开环状态下仿真结果分析；

5．控制电路工作原理分析；

6．控制电路参数设计；

7．控制电路仿真模型及闭环状态下仿真结果分析；8．结论及存在问题

9．参考文献。