电力电子课程设计 boost cuk电路

电力电子课程设计

学院：电气信息工程学院

专业：电气1001

学号：3100501001

姓名：游雪

一设计要求

根据给定指标，设计BOOST电路参数

根据给定指标，设计CUK电路参数

利用Simulink软件，对上述电路进行验证

在实验平台上，进行实验，观察重要参数

撰写课程设计报告

二电路原理

BOOST电路图

Boost基本工作原理:

Boost电路可称为升压斩波电路，假设电路中电感L值很大，电容C 值也很大。当V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1,同时C上的电压向负载R供电，因为C也很大，基本保持输出电压为恒值U0.设V通态时间为t on ,此阶段L积蓄能量为 E I1t on 。当V处于断态时E和L共同向C充电，并向负载R提供能量。设V

处于断态时间为t off,则这期间电感L释放能量为（U0-E）I1t off.一周

期T中，电感L积蓄的能量和释放的能量相等，即 E I1t on=（U0-E）I1t off

化简得： U0=T/ t off E 输出电压高于电源电压。CUK电路图

Cuk基本工作原理:

当可控开关V处于通态时，E-L1-V回路和R-L2-C-V回路分别流过电流。当V处于断态时，E-L1-C-VD回路和R-L2-VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路相当于开关S在A、B两点之间交替切换。

在该电路中，稳态是电容C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零。

其中：I2 t on = I1 t off

所以：

I2/ I1= t off/ t on=(1-α)/ α

可以得到输出电压与电源电压的关系为：

U0= t on/ t off E=α/(1-α) E

三、参数计算

1.Boost电路:

输入电压:40V

输出电压：100V

工作频率：50KHZ

D=60% R=1000欧姆

△I1=10%*I1

△U0=%10*U0

L=(U d D)/(f△I1)=19.2mH

C=(I0D)/(f△U0)=0.12uF

2.Cuk电路:

输入电压：80V

输出电压：53.33 V

工作频率：50KHZ

D=40% R=1000欧姆

△I1=10%*I1

△U0=10%*U0 △Uc1=10%*Uc1△Uc2=10%*Uc2

L1=L2=(U d D)/(f△I1)=0.120H

C1=(I(1-D))/(△U c1)=0.12uF

C2=(U d D)/(8L2△U c22)=0.00167uF

四：仿真试验BOOST电路

BOOST电路波形流过电感电流波形：

脉冲采样波形：IGBT电流波形：IGBT电压波形：

通过电力IGBT电流采样波形：

流过二极管电流波形：

输出电压波形：实验结果：

L=19.2mH

C=0.12uF

输出电压：100V

2.CUK电路.CUK电路

.CUK电路波形

流过电感L1电流波形

脉冲采样波形IGBT电流波形IGBT电压波形

流过IGBT电流采样

波形

流过VD电流波形电感Ｌ２电流波形输出电压波形实验结果：

L1= 0.120H

L2=0.120H

C1=0.12uF

C2=0.00167uF

输出电压：53.33 V

五 器件选型

1.boost 电路

IGBT:

b kt 1+=I , s T 5102-⨯= , s DT t 611012-⨯==

3.833310

1236

.046.06

=⨯-=

-k , 36.0=b A dt b kt T

I t 318.0)(11

2=+=

⎰

额定电流A A Iv )405.0~304.0(57.1/318.0)2~5.1(=⨯=

额定电压V V U )5.337~0.225(5.112)3~2(v =⨯=

二极管：

A T T T

I 256.0)4.039.06.009.0(1

22=⨯+⨯=

额定电流A A I VD )326.0~245.0(57.1/256.0)2~5.1(=⨯=

额定电压V V U VD )1.329~4.219(7.109)3~2(=⨯=

2.cuk IGBT:

b kt 1+=I , s T 5102-⨯= , s DT t 61108-⨯==

450010

8357

.0393.06

=⨯-=

-k , 357.0=b

A dt b kt T

I t 2373.0)(11

2=+=

⎰

额定电流A A Iv )3023.0~2267.0(57.1/2373.0)2~5.1(=⨯=

额定电压V V U )450~300(150

)3~2(v =⨯=

二极管： A T T T

I 221.0)6.0250.04.0167.0(1

22=⨯+⨯=

额定电流A A I VD )282.0~211.0(57.1/221.0)2~5.1(=⨯=

额定电压V V U VD )1.164~4.109(7.54)3~2(=⨯=

六.课程设计小结

为期一周的电力电子课程设计结束了，虽然时间并不是很长，

但是每次的课程设计都会让我收获到很多东西。不仅是知识，还包括在电力电子设计中应该注意的很多问题以及对ＭＡＴＬＡＢ软件的使用。

在学习电力电子理论知识的时候，我只是对电路的基本原理有所了解，对于电路中其他的器件的电压和流过的电流的大小以及波形都不清楚，并且也不知道电感和电容与电路的关系。通过这次课程设计，才发现在计算过电感和电容的值的大小之后，所得到的有关电路的一些波形并不像课本上给出的那么理想。对于开关器件的选型，是电力电子中最基本的需要具备的实践知识，可是ＢＯＯＳＴ电路和ＣＵＫ电路中的ＩＧＢＴ以及二极管的选型课本上并没有相关内容的介绍，在查阅了相关材料之后才知道了这两种器件的选型。可见单单是看课本上的知识是远远不够的，我们还需要结合多方面的知识，并且自己