直流变换器课程设计
直流升降压变换器设计与仿真
1 绪论电力电子学,又称功率电子学。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
为自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。
通过设计能够使学生巩固、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。
斩波电路(DC Chopper)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，也称为直接直流—直流变换器( DC/DC Converter)。
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。
应用Multisim建立了电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck 电路进行了较详细的仿真分析。
本文分析了升降压斩波电路的工作原理，又用Multisim对升压-降压变换器进行了仿真建模，最后对仿真结果进行了分析总结。
2直流升降压斩波电路工作原理及输入输出关系2.1升降压斩波电路工作原理图2.1所示为升降压斩波电路（Buck-Boost Chopper）原理图及波形图。
电路中电感L值很大，电容C值也很大。
因为要使得电感电流和电容电压基本为恒指。
a) 原理图b) 波形图图2.1 升压/降压斩波电路的原理图及波形图该电路的基本工作原理：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其储存能量，此时电流为I1，方向如图1所示。
同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。
此后，使V关断，电感L中储存的能量向负载释放，电流为I 2，方向如图1所示。
可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1、保持开关周期T 不变，调节开关导通时间on t 不变，称为PWM 。
直流变换器的设计(降压)
直流变换器的设计（降压）一、设计要求： (1)二、题目分析： (1)三、总体方案： (2)四、原理图设计： (2)五、各部分定性说明以及定量计算： (5)六、在设计过程中遇到的问题及排除措施： (6)七、设计心得体会： (6)直流变换器的设计（降压）BUCK降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。
IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
所以用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。
BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT 降压斩波电路的发展。
一、设计要求：技术参数：输入直流电压Vin=36V输出电压Vo=12V输出电流Io=3A最大输出纹波电压50mV工作频率f=100kHz二、题目分析：电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。
课程设计步骤分析（顺序）：1.设计主电路，主电路为：采用BUCK变换器，主功率管用MOSFET；2.选择主电路所有图列元件，并给出清单；3.设计MOSFET驱动电路及控制电路；4.绘制装置总体电路原理图，绘制： MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形；5.编制设计说明书、设计小结。
具有中间变换环节的DC-DC变换器设计与仿真课程设计任务书
具有中间变换环节的DC-DC变换器设计与仿真课程设计任务书具有中间变换环节DC-DC变换器设计与仿真1 设计任务及要求1.1 设计任务设计出一种半桥式DC-DC变换器，并采用闭环控制方法，将400V高压直流输入变为稳定5V的直流输出，保证了系统的供电性能，并利用Matlab软件的simlink工具对所设计的电路进行仿真。
1.2 设计要求所设计的电路能将400V高压直流输入变为稳定5V的直流输出，并且电路要具有中间变换环节，即要采用PWM控制，通过桥式电路逆变，然后经过变压器整流输出，得到理想的输出电压。
同时，电路还应保证输出电压在扰动干扰下波动小并回到设定值，输出电压的稳态误差在1％以内，且输出响应快速性较好。
2 主电路工作原理2.1 主电路基本结构图系统框图如图1所示，主电路由输入滤波电路、桥式高频逆变电路、高频降压变压器、输出整流及输出滤波电路组成。
控制电路包括辅助电源、驱动电路、PWM控制电路、反馈电路、启动及保护电路和故障显示报警电路6部分。
图1 主电路系统框图主电路基本结构图如图2所示，高频开关器件T由一对相位互差180°的脉冲控制，交替的通断，产生的方波电压经高频降压变压器及副边二极管整流，滤波后得到所需的直流电压。
开关器件采用IGBT，高频降压变压器的铁心采用非晶态合金材料，其高频高导磁性、低损耗性及低激磁功率特性远优于铁氧体铁芯。
图2 主电路基本结构图2.2 主电路原理说明半桥式DC-DC变换器是由Buck基本变换器串入半桥式变压隔离器派生而来的。
因为减小了原边开关管的电压应力，且电路结构简单，在中小功率上得到广泛应用，所以半桥式变换器是离线开关电源较好的拓扑结构。
下边就对半桥DC-DC变换器的工作原理进行分析。
电容器C1、C2与开关晶体管Tr1、Tr2组成桥,桥的对角线接变压器T原边绕组,故称半桥式变换器。
如果C1 C2,某一开关晶体管导通时,绕组上电压只有电源电压的一半。
课程设计报告全桥直流变换器的设计与仿真
重庆大学电气工程学院电力电子技术课程设计设计题目：全桥直流变换器的设计与仿真年级专业：2010级电气工程与自动化学生姓名：学号：成绩评定：完成日期：2021年6月 23日课程设计指导教师评定成绩表指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书摘要电力电子课程设计的目的在于进一步巩固和加深所学电力电子大体理论知识。
使学生能综合运用相关关课程的大体知识，通过本课程设计，培育学生独立试探能力，学会和熟悉查阅和占有技术资料的重要性，了解专业工程设计的特点、思路、和具体的方式和步骤，把握专业课程设计中的设计计算、软件编制，硬件设计及整体调试。
通过设计进程学习和治理，树立正确的设计思想和严谨的工作作风，以期达到提高学生设计能力。
本次课题为全桥直流变换器的设计与仿真，利用了全控器件IGBT，能将直流信号转换成变压的直流信号，其作用相当于一个变压器。
一样的变压器是由交流电压只是变比能很方便的通过操纵IGBT的驱动信号占空比来操纵，而且能有滤波的功能。
全桥直流变换器集PWM技术和谐振技术于一体，具有体积小、重量轻、效率高的特点，专门适合中大功率应用处合，然后对其工作原理的分析。
本次课程设计确实是基于对全桥直流变换器的设计与仿真练习，达到培育学生独立试探解决问题的能力。
正文1.引言问题的提出随着科学技术进展的日新日异，电力电子技术在现代社会生产中占据着非常重要的地位，电力电子技术应用在是生活中能够说得是无处不在若是把计算机操纵比喻为人的大脑，电磁机械等动力机构喻为人的四肢的话，那么电力电子技术那么可喻为循环和消化系统，它是能力转化和传递的渠道。
因此作为二十一世纪的电气专业的学生而言把握电力电子应用技术十分重要。
全桥DC/DC变换器是可双象限运行的直流-直流变换器。
随着科技和生产的进展,对全桥DC/DC 变换器的需求慢慢增多,要紧有直流不断电电源系统、航天电源系统、电动汽车等应用处合。
在需要能量双向流动的场合,全桥DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积重量和本钱,有重要的研究价值。
电力电子课程设计--升压式DC_DC变换器设计及其傅立叶分析
电力电子技术课程设计班级：学号：姓名：一课程设计的目的与要求1. 进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性；2. 进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理；3. 掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方法；4. 培养对电力电子电路的性能分析的能力；5. 培养撰写研究设计报告的能力。
通过对一个电力电子电路的初步设计，巩固已学的电力电子技术课程的理论知识，提高综合应用能力，为今后从事电力电子装置的设计工作打下基础。
二、题目升压式DC/DC变换器设计及其傅立叶分析三课程设计的内容1. 主电路方案确定2. 绘制电路原理图、分析理论波形3. 器件额定参数的计算4. 建立仿真模型并进行仿真实验5. 电路性能分析：输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等四、仿真软件的使用1、MA TLABSimulink 是The MathWorks 公司的产品，可在MA TLAB 环境下建立系统框图和仿真的模块库，其功能非常强大，可用于电力电子系统的仿真，模块库中提供了大量的电力电子模型。
其具体使用方法和相关电力电子模型的建立、仿真等请参阅课程设计教材。
目录一、主电路方案的确定及其原理 (4)二、绘制电路原理图及分析理论波形 (4)三、器件额定参数的计算 (7)四、建立仿真模型并进行仿真实验 (8)五、电路性能分析：傅立叶分析 (11)六、小结 (14)七、参考文献 (14)一、主电路方案的确定及其原理在电源ＶＳ与负载之间串接一个通、断控制的开关器件，是不可能使负载获得高于电源电压ＶＳ的直流电压的。
为了获得高于电源电压ＶＳ的直流输出电压ＶＯ，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（ａ）所示。
在开关管Ｔ关断时，利用图（ｃ）中电感线圈Ｌ在其电流减小时所产生的反电动势ｅＬ（在电感电流减小时，ｅＬ＝－ＬｄｉＬ／ｄｔ为正值）与电源电压ＶＳ串联相加送至负载，则负载就可获得高于电源电压ＶＳ的直流电压ＶＯ。
《电力电子技术》课程设计-直流变换器的设计
《电力电子技术》课程设计-直流变换器的设计摘要
本课程的主要目的是设计一个直流变换器，以降低直流电路的功耗和提高效率。
本课程将使用常用的电力电子技术，如可控硅、变压器、IGBT等并结合相应的组件作为本次设计的基础。
该设计将使用变换器以及PWM技术来把一个高电压稳定输出相应的低压可控电流，从而更加有效地降低能耗以及提高效率。
关键词：直流变换器；可控硅；变压器；IGBT
2.模型设计
2.1 可控硅的设计
可控硅(SCR)由两个主要的功能部分组成：‘触发器’和‘调节器’，它们由晶闸管和二极管构成，它们负责把输入电压转换成恒定的输出电压。
在直流变换器中,可控硅用于控制直流变换器的输出电流。
本次设计采用cs3031型号的可控硅，同时使用恒定电流源来输出调节电流，进而实现直流变换器工作的调节。
2.2变压器的设计
变压器的工作原理是通过回路的电磁耦合将输入低压转换成输出高压。
本次设计采用TLP063D1000型号的变压器，输入100V，输出400V，额定功率为3KVA。
变压器的设计采用的是单次侧激励，变压比为4：1，其用于把输入的低压电流转换成输出的高压电流。
2.3.IGBT模块的设计
IGBT是一种高压半导体元件，有非常优异的开关特性，在本次设计中主要用于切断或控制输出低压电流的输出，本次设计采用的是IRFP450型号的IGBT模块，其可以实现300V的隔离，能够有效地把输出的高压转换成较低的可控电流。
《直流直流变换器》课件
测试方法与步骤
• 测试方法：采用恒流恒压源进行测试，分别对输入电压、 输出电压、输入电流、输出电流进行测量。
测试方法与步骤
测试步骤 1. 将DC电源设置为所需的输入电压。
2. 将DC-DC变换器模块连接到电源和测量设备上。
测试方法与步骤
01
3. 启动电源，并记录测量数据。
02
4. 改变输入电压，重复步骤3。
集成化
集成化技术使得多个功能模块在单一芯片上实现 ，提高了系统的可靠性和紧凑性。
市场发展前景
电动汽车市场增长
随着电动汽车市场的不断扩大，直流-直流变换器的需求量将大 幅增加。
分布式电源并网
分布式电源并网技术的发展将促进直流-直流变换器在分布式能 源系统中的应用。
工业自动化
工业自动化领域的快速发展将带动直流-直流变换器在电机驱动 、自动控制系统等领域的应用。
03
5. 分析测量数据，得出结论。
实验结果分析
数据分析
根据测量数据，分析DC-DC变换器的性能指标 ，如效率、电压增益、电流增益等。
结果比较
将实验结果与理论值进行比较，分析误差原因 。
结论总结
根据实验结果，总结DC-DC变换器的性能特点，并提出改进意见。
05
直流-直流变换器的应用实例
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
可靠性和可维护性。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
04
直流-直流变换器的实验与测试
实验平台搭建
实验设备
实验平台调试
DC电源、DC-DC变换器模块、电压 表、电流表、电感、电容等。
确保实验设备的正确连接，并进行必 要的调试，以确保实验的顺利进行。
直流降压变换器课程设计
直流降压变换器课程设计
1 引言
直流降压变换器是电子电路中常见的一种电源电路，可将输入的高电压直流信号转换为稳定的低电压直流信号。
在本篇文章中，我们将对直流降压变换器的设计进行介绍。
2 基本原理
直流降压变换器的基本原理是通过谐振电路产生一定的自激振荡频率，控制开关管的导通与断开，从而使输入电源电压经过空心电感器的分压作用，输出一个稳定的较低电压信号。
3 设计参数
在设计直流降压变换器时，需要考虑电感器、电容器与开关管的参数，以及谐振频率等因素。
其中，电感器的选取需根据负载电流大小来选择，开关管的选用须能承受较大的电流，同时对温度变化的影响较小。
此外，电容器的选用需考虑其容值、耐压和ESR等因素。
4 仿真实验
为验证直流降压变换器的效果，在设计完成后需进行仿真实验，以便确定电路的可靠性与稳定性。
在仿真实验中，可将实验参数设定为：输入电压为24V，输出电压为12V，输出电流为2A。
5 结论
直流降压变换器是一种常见的电源电路，其性能稳定、功率转换效率高，被广泛应用于各种电子电路中。
在设计直流降压变换器时，需注意电感器、电容器与开关管的参数设置，以及谐振频率等因素。
在实验测试中，还需考虑变换器的可靠性与稳定性等因素，以保证实际应用效果的稳定性和可靠性。
电力电子Buck电路课程设计实验报告
电力电子技术课程设计题目Buck变换器设计学院计算机与信息科学学院专业自动化年级2008级学号姓名同组人指导教师成绩2010年7 月25 日1 引言 (1)2 PWM控制器设计 (1)2.1 PWM控制的基本原理 (1)2.2 控制电路设计 (3)3 buck变换器主电路设计 (5)3.1 主电路分析 (5)3.2 反馈回路设计 (7)4 buck变换器控制器设计 (7)4.1 系统分析 (7)4.2控制器设计 (9)4.3控制器实现 (11)4.4 结果 (12)5 问题和总结 (12)参考文献： (13)附录： (14)Buck变换器设计1 引言直流电机是人们最先发明、认识和利用的电机，它具有调速范围广，且易于平滑调节，过载、起动、制动转矩大，易于控制，且控制装置的可靠性高，调速时的能量损耗小等优点，在高精度的位置随动系统中，直流电机占据着主导地位[1]。
直流-直流变流器（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。
直接直流变流电路为称斩波电路（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，一般是指直接电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。
间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。
降压斩波器的原理是：在一个控制周期中，让V导通一段时间t on，由电源E 向L、R、M供电，在此期间，u o＝E。
然后使V关断一段时间offt，此时电感L通过二极管VD 向R和M 供电，u o＝0。
一个周期内的平均电压onoon offtu Et t=⨯+。
输出电压小于电源电压，起到降压的作用[2]。
2 PWM控制器设计本组设计要求：Buck DC/DC变换器。
电源电压Vs=25～30V，瞬时电流(最大电流)不能超过0.5A(由于电源的限制)，开关频率70kHz。
第四章 直流-直流变换器
+
19:11
图4-6升压斩波电路及其波形（b）工作模式（c）波形 电力电子技术
1、工作模式1（0≤t≤t1=αT）
设t=0时刻，导通V。当V处于通态时，VD关断，电源Ud向电感充电，
电感中的电流按线形规律从I1上升到I2，同时电容C上的电压向负载 供电，电容上电压uC减小，电容上电流iC=-IO（假设负载上的电流基 本恒定），电路模式及工作波形如图（4-6）所示。因此
二、基本斩波电路的工作原理
最基本的降压斩波电路，以阻性负载为例。 当开关（S）合上（即电力电子器件导通）时，直流电压
加到负载R上，并持续ton时间。 当开关（S）断开时，负载上的电压为零，并持续toff时间， T＝ton+toff为斩波电路的工作周期 其输出波形如图4-1所示。
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负载电压：
Ud=
T
U
电压电流波形分析
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动画
电力电子技术
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电力电子技术
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电力电子技术
电感值较大，电流连续
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电力电子技术
电感值较小，电流断续
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电力电子技术
占空比较小，电流脉动大
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电力电子技术
低通滤波器 fc<<fs(开关 频率)
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动画
图4-7 升降压斩波电路及其波形 （a）电路 （b）工作模式 （c）波形
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电力电子技术
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图4-7 升降压斩波电路及其波形 （a）电路（b）工作模式 电力电子技术
当V导通时 VD反向偏置而关断，电源Ud经V 向电感L供电使其贮存能量； 电感中的电流按线形规律从I1上 升到I2； 同时电容C上的电压向负载供电， 电容上电压uC减小； 电容上电流iC=-IO（假设负载上 的电流基本恒定）。
dcdc变换课程设计
dcdc变换课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解DC-DC变换器的基本原理和分类；2. 掌握升压、降压、反相等常见DC-DC变换器的工作原理及电路特点；3. 学会分析DC-DC变换器的性能指标，如效率、输出纹波等。
技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的DC-DC变换器电路；2. 掌握使用示波器、万用表等工具对DC-DC变换器电路进行测试和调试；3. 培养学生动手实践能力，能独立完成DC-DC变换器实验。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨、细致的科学态度，注重实验安全与环境保护；3. 增强团队合作意识，提高沟通与协作能力。
课程性质：本课程属于电子技术领域，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生处于高中阶段，已具备一定的电子基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，同时注重培养学生的科学素养和团队协作精神。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. DC-DC变换器概述：介绍DC-DC变换器的基本概念、分类及在电子设备中的应用；关联教材章节：第3章“直流-直流变换技术”第1节“DC-DC变换器概述”2. 升压、降压、反相DC-DC变换器：详细讲解升压、降压、反相变换器的工作原理、电路结构及性能特点；关联教材章节：第3章“直流-直流变换技术”第2节“升压、降压、反相DC-DC变换器”3. DC-DC变换器性能指标：分析效率、输出纹波、输出电流等性能指标，探讨影响性能的因素；关联教材章节：第3章“直流-直流变换技术”第3节“DC-DC变换器性能指标”4. 实践操作：设计并搭建升压、降压、反相DC-DC变换器电路，进行性能测试与分析；关联教材章节：第3章“直流-直流变换技术”第4节“实验：DC-DC变换器的设计与测试”5. 教学进度安排：共需4课时，其中理论教学2课时，实践操作2课时。
直流变换器设计
摘要三电平换流器是20世纪80年代产生并发展起来的一种新兴变流技术，它通过对直流侧的分压和开关动作的不同组合，实现三电平阶梯波输出电压，能有效的提高换流器系统的容量和耐压，减少输出电压谐波和开关损耗。
本课题通过三电平零电压开关直流变换器的设计，探讨了三电平软开关PWM直流变换器的大体工作原理及其控制策略，并利用电路设计软件完成了控制系统及主系统的仿真设计。
讨论了超前管，滞后管实现零电压开关的不同以副边占空比丢失的原因。
解决了零电压开关的移相PWM控制策略的实现、高速大功率驱动电路的实现等几个难点问题。
最后，通过仿真分析和对230V/10A样机的调试实验，验证了零电压三电平移相控制PWM三电平直流变换器的工作原理。
关键词：零电压开关，三电平直流变换器，控制策略，占空比丢失第一章绪论直流开关电源的大体电路拓扑现代开关电源分为直流开关电源和交流开关电源两类，前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。
开关电源的核心是电力电子变换器。
电力电子变换器是应用电力电子器件将一种电能转变成另一种或多种形式电能的装置，按转换电能的种类，可分为四种类型：①直流—直流变换器，它是将一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器，是直流开关电源的主要部件；②逆变器，是将直流电转换为交流电的电能变换器，是直流开关电源和不中断电源UPS的主要部件；③整流器，是将交流电转换为直流电的电能变换器；④交交变频器，是将一种频率的交流电直接转换为另一种恒定频率的交流电，或是将变频交流电直接转换为恒频交流电的电能变换器。
这四类变换器可以是单向变换的，也可以是双向变换的。
单向电能变换器只能将电能从一个方向输入，经变换后从另一个方向输出；双向电能变换器可以实现电能的双向流动。
对电力电子变换器的大体要求是：靠得住性高、可维修性好、体积小、重量轻、价钱廉价和电气性能好。
靠得住性高，就是要求电力电子变换器能适应不良的工作条件，有足够长的平均故障距离时间。
交直流转换电路课程设计
交直流转换电路课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握交直流转换电路的基本原理和应用方法，培养学生的电路分析和设计能力。
具体目标如下：1.理解交直流转换电路的基本概念和原理。
2.掌握交直流转换电路的电路图符号和参数含义。
3.了解交直流转换电路的种类和特点。
4.熟悉交直流转换电路的应用领域。
5.能够分析交直流转换电路的工作原理。
6.能够设计简单的交直流转换电路。
7.能够对交直流转换电路进行调试和故障排除。
8.能够运用交直流转换电路解决实际问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学思维和创新能力。
2.培养学生对电子技术的兴趣和热情。
3.培养学生的团队合作和交流能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括交直流转换电路的基本原理、电路图符号、参数含义、种类和特点以及应用领域。
具体内容包括：1.交直流转换电路的基本原理和电路图符号。
2.常见交直流转换电路的种类和特点。
3.交直流转换电路的参数含义和计算方法。
4.交直流转换电路的应用领域和实例分析。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握交直流转换电路的基本原理和应用方法。
2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的思考能力和团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和应用交直流转换电路的知识。
4.实验法：通过实验操作，培养学生的动手能力和实验技能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用合适的教材，提供全面、系统的交直流转换电路知识。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入学习和拓展知识。
3.多媒体资料：制作PPT、动画等多媒体资料，生动展示交直流转换电路的工作原理和应用实例。
4.实验设备：准备交直流转换电路实验所需的设备和器材，提供学生动手实践的机会。
五、教学评估本课程的评估方式将采用多元化的形式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
直流变换器课程设计
实验结束后，按照操作规程关闭 设备，并整理好实验台
设计规范和标准遵守
遵守相关国家和行业标准，如GB/T 18488.1-2015《电动汽车用驱动电机系统 第1部分：技 术条件》等。
确保设计符合安全、环保、能效等方面的要求，避免使用有害材料和违规设计。
在设计过程中应充分考虑电磁兼容性（EMC）问题，采取相应措施降低干扰。
直流变换器的基本原理
直流变换器是一种将直流电能转换为其他直流电压或电流的电路设备。
基本原理基于磁耦合原理，通过变压器实现电压转换。
直流变换器具有较高的转换效率，可实现快速响应和宽范围电压调节。
在实际应用中，直流变换器广泛应用于各种电子设备和电力系统中，如开关电源、电动汽车、航 天器等。
03
仿真分析
仿真软件介绍： MATLAB/Simuli nk
仿真模型建立： 基于电路原理图 或模块化设计
仿真参数设置： 输入电压、输出 电压、工作频率 等
仿真结果分析： 波形、效率、温 升等
实验验证
实验目的：验证直流变换器的性能指标 实验设备：直流电源、负载、测量仪表等 实验步骤：按照设计要求搭建电路，进行测试和数据记录 实验结果：分析实验数据，评估直流变换器的性能表现
感谢观看
汇报人：
测试方法：采用 合适的测试仪器 和设备进行测试
注意事项：确保 安全操作，遵循 测试规范和安全 准则
总结和报告撰写
总结设计过程和 经验教训
整理和汇总实验 数据
编写设计报告， 包括电路图、原 理说明、实验结 果等
提交设计报告， 进行答辩或评审
05
直流变换器课程设计注意事项
安全注意事项
确保电源断开，避免触电危险
案例一：DC-DC变换器设计
正激式直流变换器的设计
计算变压器、扼流圈
2. 技术指标
• • • • • • 输入电压 单相交流100V
输入电压变动范围 交流85～132V 输入频率 输出电压 50/60Hz V0=5V
输出电压变动范围 4.5～5.5V 输出电流 I0=20A
3.工作频率的确定
工作频率对电源体积以及特性影响很大，必须很好选择。 选用较高工作频率较高时 •优点: 可使输出滤波器小型化； 可使输出变压器可小型化； 1 1 暂态响应速度快。 T s 3 f 0 20010 •缺点： 主开关元件的热损耗增大； 噪声增多； 所使用的元器件（控制IC、主开关元件、输出二极 管、输出电容以及输出变压器的铁心等）受到限制。 零部件及配置型式，都受到限制。 输出变压器绕组要格外注意。 还有电路设计等都受到限制。另外还要注意输出变压 器绕组匝数。因此这里基本工作频率选为200KHz。
p
2
V
I
p
V
2
D
V
V
1
1
3
D
3
Q
b） a） （1）复位电路如上图a）所示，开关Q导通期间，变压器T1的 磁通增加，磁能就储存在变压器T1中；又当开关Q关断期间， 即释放出已励磁的磁能，以使磁通恢复为剩余磁通。T1上绕有
复位专用的绕组，在关断期间可使磁能通过D3向输入端回馈。
_
_
Q
2
变压器初级绕组N1上的电压为：
1950 2200 2390 1630 2070 2350
8200
10000
0.022
0.018
0.055
0.045
2550
2900
6800
8200
0.022
0.018
buck直流变流器课程设计
buck直流变流器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并描述Buck直流变流器的基本原理和工作过程。
2. 学生能掌握Buck直流变流器的电路构成、参数计算及功能特点。
3. 学生能了解Buck直流变流器在实际应用中的优势及适用场景。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并设计简单的Buck直流变流器电路。
2. 学生能通过实验操作，验证Buck直流变流器的工作原理和性能。
3. 学生能运用相关软件（如Multisim、Protel等）进行Buck直流变流器的仿真与调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术及Buck直流变流器的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，增强集体荣誉感。
3. 培养学生关注新能源、节能环保等方面的意识，提高社会责任感。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学与实践操作相结合的方式展开。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，具有较强的动手能力和求知欲。
教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生主动参与、积极思考，提高学生的实践能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够掌握Buck直流变流器的相关知识和技能，为后续专业课程打下坚实基础。
二、教学内容1. Buck直流变流器原理- 介绍Buck直流变流器的基本原理- 分析Buck直流变流器的工作过程- 讲解Buck直流变流器的电路构成及功能2. Buck直流变流器电路设计- 参数计算与选择- 元器件选型与应用- 电路仿真与调试3. 实际应用案例分析- 介绍Buck直流变流器在新能源、节能环保等领域的应用案例- 分析Buck直流变流器的优势及适用场景4. 实践教学- 搭建Buck直流变流器实验电路- 实验操作与数据分析- 故障排查与解决方案教学内容安排：- 第1周：Buck直流变流器原理学习- 第2周：Buck直流变流器电路设计- 第3周：实际应用案例分析- 第4周：实践教学与总结教材章节：- 第1章：直流变流器概述- 第2章：Buck直流变流器原理与设计- 第3章：Buck直流变流器的应用与实例教学内容注重科学性和系统性，结合课程目标，理论与实践相结合，使学生在掌握基本原理的基础上，能够独立完成Buck直流变流器电路的设计与搭建。
实验二直流变换实验指导书
实验二直流变换实验指导书一．实验目的1.1熟悉斩波电路Buckchopper(降压斩波)、Bootchopper（升压斩波）、Buck-Bootchopper（升降压斩波）、Sepicchopper（升降压斩波）的工作原理，掌握斩波电路的工作状态及波形情况。
1.2掌握开环直流脉宽调速系统的组成、原理，熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理，熟悉H型PWM变换器的控制原理与特点。
二．实验内容1.1斩波电路的连接。
1.2斩波电路的波形观察及电压测试。
2.1PWM控制器SG3525性能测试。
2.2控制单元测试。
2.3H型PWM变换器性能测试。
三．实验设备及仪器1.2MCL-22组件1.1电力电子教学试验台主控制屏1.3双踪示波器、万用表2.1MCL系列教学实验台主控制屏。
2.2NMCL-22实验箱。
2.3直流电动机M03及测速发电机2.4双踪示波器、万用表四．实验内容和实验步骤1.PWM发生器的性能测试用示波器测量,PWM波形发生器的“VT的G端”孔与地之间的波形。
记录下波形的频率。
调节占空比调节旋钮，记录下占空比的调节范围。
（测周期T时一大格等于200u）1/15最小占空比a波形周期T600u2/3最大占空比b波形频率f1.67KHz2．Buckchopper(降压斩波)L2VT(1)连接电路。
按照右图将面板上的器件接成Buckchopper斩波电路。
将PWM波形发生器产生的触发信号接入VT的G端，注意须将VT的E端和PWM波形发生器的“地”相连接。
（完成降压斩波实验后，VT的G端和E端接线不要拆除）i0E0VDRu0(2)调节占空比为最小值a用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。
同时用示波器观察记录负载电压u0的波形（电阻R两端的电压波形）。
(3)调节占空比为1/2用万用表记录此时电源电压E0和负载电压u0的数值，验证输出和输入的数量关系。
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直流变换器课程设计建筑电气与智能化专业《电力电子技术》课程设计课题课题直流变换器的设计班级学号姓名设计时间指导教师盐城工学院电气工程学院2014年1月6日目录第一章．设计概要1.1 技术参数1.2 设计要求第二章．电路基本概述第三章. 电力总体设计方案第一章．设计概要1.1 技术参数：输入直流电压V in=42V，输出电压V o=12V，输出电流I o=3A，最大输出纹波电压50mV，工作频率f=100kHz。
1.2 设计要求：（1）设计主电路，建议主电路为：采用BUCK变换器，大电容滤波，主功率管用MOSFET；（2）选择主电路所有图列元件，并给出清单；（3）设计MOSFET驱动电路及控制电路；（4）绘制装置总体电路原理图，绘制：MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形（波形汇总绘制，注意对应关系）；（5）编制设计说明书、设计小结。
第二章．电路基本概述直流斩波电路（DC Chopper）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，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，输入与输出不之间不隔离。
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。
Buck电路作为一种最基本的DC/ DC 拓扑，结构比较简单，输出电压小于输入电压，广泛用于各种电源产品中。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可以分为脉冲宽度调试、频率调制和混合型三种控制方式，Buck 电路的研究对电子产品的发展有着重要的意义。
MOSFET特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但其电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
功率MOSFET的种类：按导电沟道可分为P沟道和N沟道。
按栅极电压幅值可分为；耗尽型；当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道，增强型；对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道，功率MOSFET主要是N沟道增强型。
第三章.电力总体设计方案3.1 电路的总设计思路Buck变换器电路可分为三个部分电路块。
分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。
主电路模块，由MOSFET的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。
的大小。
控制电路模块，可用SG3525来控制MOSFET的开通与关断。
驱动电路模块，用来驱动MOSFET。
3.2 电路设计总框图电力电子器件在实际应用中，一般是有控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。
有信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。
因此，一个完整的降压斩波电路也应该包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路致谢环节。
根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如下图所示。
控制电路（含保护电路）（汗驱动电路主电路第四章BUCK主电路设计4.1 Buck变换器主电路原理图L u o 降压斩波电路的原理图以及工作波形如图3.1所示。
该电路使用一个全控型器件 V ，图中为MOSFET 。
为在MOSFET 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。
斩波电路主要用于电子路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。
图4.14.2 Buck 变换器电路工作原理图直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET ，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。
当t=0 时MOSFET 管被激励导通，电源U 向负载供电，负载电压为Uo=U,负载电流io 按指数曲线上升；当t=t1时控制MOSFET 关断负载电流经二极管VD 续流负载电压Uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小通常使串联的电感L 较大。
电路工作时的波形图如图 4.2所示。
图4.24.3 主电路保护（过电压保护）本次设计的电路要求输出电压为12V，所以当输出电压设定时，一旦出现过电压，为了保护电路和期间，应立刻将电路断开，及关断MOSFET的脉冲，使电路停止工作。
以为芯片SG3525的引脚10端为外部关断信号输入端，所以可以利用SG3525的这个特点进行过电压保护。
当引脚10端输入的电压等于或超过8V时，芯片将立刻锁死，输出脉冲将立即断开。
所以可以从输出电压中进行电压取样，并将取样电压通过比较器输入10端实现电压保护。
，从而过电压保护电路图如下所示：4.3 Buck变换器工作模态分析在分析Buck变换器之前，做出以下假设：①开关管V、二极管VD均为理想器件；②电感、电容均为理想元件；③电感电流连续；④当电路进入稳态工作时，可以认为输出电压为常数。
当输入脉冲为高电平，即在t on时段内，V导通，此时二极管VD反偏截止，如下图4.3.1所示。
通过电感L的电流随时间不断增大，电源U向负载R提供功率，同时对电容C充电。
在电感L上将产生极性为左正右负的感应电动势，储存磁场能量。
假设储能电感L足够大，其时间常数远大于开关的周期，流过储能电感的电流I L可近似认为是线性的，并设开关MOS管V及续流二极管都具有理想的开关特性，它们正向降压都可以忽略4.3.1导通时的电路状态4.3.2关断时电路状态（1） L 12dt di L V V =+i L =LV I t L V V dt L V V +-=-⎰2121 式中起始值 I Lv 是V 导通前流过L 的电流。
当t=t on 时，V 导通L 中的电流达到最大值I LPI LP =LV on I t LV V +-12 当输入脉冲为低电平，即在t off 时段内，V 截止，电路相当于V 断开，如下图4.3.2所示。
此时，由电感L 中的电流将减小，为了阻止电流I 0的减小，在其上将产生极性为左负右正的感应电动势，这时二极管VD 正偏导通，为电感电流提供通路。
电感将释放磁能，一方面继续给负载R 供电，另一方面对电容C 充电，把一部分磁能转化为电容中的电场能。
当电感电流下降到某一较小的数值时，电容C 开始对负载放电，以维持负载所需的电流。
当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期内的初值与终值为相等的(下面插入图片4.3.2)（2） L 2V dtdi L -= I l =LP I t LV dt L V +-=⎰22- 式中起始值 I LP 为V 截止前流过的电流。
t=t off 时，V 截止，L 中的电流下降到最小值I LVI LV =-LP off I t LV +2当电路工作在稳态时，联系上式解得： I LP =LP off on I t LV L V V +--2t 12 由以上分析可得，负载电压的平均值为: V2=111t DV V TtV t t on off on on ==+ 上式中， t on 为V 处于导通状态的时间，t off 为Q 处于断开状态的时间；T 为开关周期，即T=t on +t off ；D 为导通占空比，即D=t on /T ；V1为电源电压。
由该公式可知，负载电压的平均值V2的大小由导通占空比和电源电压决定。
在电源电压不变的情况下，其大小可由调节占空比来改变，且随着占空比的增大而增大，随着占空比的减小而减小 由于占空比0<D<1，即V2<V1，输出电压小于输入电压，因此将该电路称为降压斩波电路。
负载电流平均值为： I O =RV 2上式中，R 为负载电阻。
若负载中的L 的值较小，则在Q 关断后，可能会出现负载电流断续的情况。
为了保证电流连续，要求串接的电感L 值足够大MOSFET 在开通与截止下的电感电容波形图：VinR Uo+-R Uo+-4.4 主电路参数分析主电路中需要确定参数的元器件有直流电源、MOSFET 、二极管、电感、电容、电阻的确定，其参数确定如下： (1)电源 要求输入电压为42V 。
(2)电阻 因为当输出电压为12V 时，输出电流为3A 。
所以由欧姆定律 R=OOI U ,可得负载电阻值为4欧姆. (3)MOSFET 由图4.3.2易知当MOSFET 截止时，回路通过二极管续流，此时MOSFET 两端承受最大正压为42V ；而当α=1时，MOSFET 有最大电流，其值为3A 。
故需选择Vdss=100V ，Id=9.2A 的IRF520 (4)二极管 其承受最大反压42V ，其承受最大电流趋近于3A ，考虑2倍裕量，故需选择U N ≥84V ，I N ≥6A 的二极管,选用MUR820(5)电感 根据Buck 变换器的性能指标要求及Buck 变换器输入输出电压之间的系求出关占空比D==VV42120.29 Δi Lf =0.2I O ,Δi Lf =S foDT L V V -in ,Lf 取145uH. Li(6)开关频率 f=100KHz(7)电容 设计要求最大输出纹波电压50mV .)D 1(f C 8L U dt I C 1U 2s f f o 2/T 0c fc -=∆=∆⎰,c2s f o f U f L 8)D 1(U C ∆-==15uF输出滤波电容的耐压值决定于输出电压的最大值，一般比输出电压的最大值高一些，但不必高太多，以降低成本。
由于最大输出电压为12V ，则电容的耐压值为15V 。
第五章 控制电路5.1 控制电路设计方案选择控制电路需要实现的功能是产生控制信号，用于控制斩波电路中主功率器件的通断，通过对占空比的调节达到控制输出电压大小的目的。
斩波电路有三种控制方式：1.保持开关周期T 不变，调节开关导通时间ton ，称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型；2.保持导通时间不变，改变开关周期T ，成为频率调制或调频型；3.导通时间和周期T 都可调，是占空比改变，称为混合型。
因为斩波电路有这三种控制方式，又因为PWM 控制技术应用最为广泛，所以采用PWM 控制方式来控制MOSFET 的通断。
PWM 控制就是对脉冲宽度进行调制的技术。
这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。
改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制。
对于控制电路的设计其实可以有很多种方法，可以通过一些数字运算芯片如单片机、CPLD等等来输出PWM波，也可以通过特定的PWM发生芯片来控制。
因为题目要求输出电压连续可调，所以我选用一般的PWM发生芯片来进行连续控制。