电力电子课程设计任务书

电气工程及其自动化专业《电力电子技术》课程设计任务书

姚志垒编写

盐城工学院电气工程学院

2014年1月

一、课程设计任务及要求

1、根据设计题目要求正确选择控制方案，查阅参考资料；

2、绘制电气控制原理图，包括主电路图及触发电路图(或驱动电路图)，正确选择或设计元器件，并列出元器件目录清单；

3、设计部分工艺图纸（电气控制图，电器元件布置图，安装接线图）；

4、编制完整的设计说明书。

注：具体的题目设计要求见各设计题。

二、课程设计题目

（一）、直流稳压电源的设计

1、技术参数：装置输入电源为三相U L=380V工频交流电源，输出直流电压0～200V，输出电流100A，当电流降为5A时电流开始断续，L B=1mH。

2、设计要求：

（1）设计主电路及电气控制电路，建议主电路为三相桥式全控整流电路；

（2）选择主电路所有图列元件，并给出清单；

（3）选择触发电路及其同步信号；

（4）绘制装置总体电路原理图，绘制电路所有点电压、电流及元器件(晶闸管等)两端电压波形（汇总绘制，注意对应关系）；

（5）编制设计说明书。

（二）、直流开关电源的设计

1、技术参数：装置输入电源为单相工频交流电源（220V+20％），输出电压V o=24V，输出电流I o=5A，最大输出纹波电压100mV，工作频率f=100kHz。

2、设计要求：

（1）设计主电路，建议主电路为：整流部分是桥式二极管整流，大电容滤波，DC/DC部分采用半桥变换器，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：①单相桥式整流电路各点电压波形；

②MOSFET驱动电压、半桥电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形（将①②波形分别汇总绘制，注意对应关系）；

（5）编制设计说明书、设计小结。

（三）、直流变换器的设计(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。

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。

（四）、直流变换器的设计(2)

1、技术参数：输入直流电压24V，输出电压V o=54V，输出电流I o=10A，最大输出纹波电压200mV，工作频率f=100kHz。

2、设计要求：

（1）设计主电路，建议主电路为：采用BOOST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、BOOST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。

（五）、直流变换器的设计(3)：

1、技术参数：脉宽调制型桥式直流变换器中，输入直流电压V in=300V，副边电路为全波整流方式，输出电压V o=54V，额定输出电流I o=5A，主功率管为MOSFET，工作频率f=50kHz。

2、设计要求：

（1）设计主电路，主功率管用MOSFET，选择主电路所有图列元件，并给出清单；

（2）设计输出滤波电感（或设计高频变压器）

（3）采用铁氧体材料的EE型磁芯；确定磁芯型号、尺寸；计算绕组匝数，选定导线线径，校核窗口系数；

（4）绘制主电路图、磁芯结构图，绘制桥式直流变换器所有点电压、电流波形及元件的电压、电流波形；

（5）编制设计说明书、设计小结。

（六）、损耗分析

1、技术参数：脉宽调制型桥式直流变换器，输入直流电压V in=310Ｖ，副边电路为全波整流方式，输出电压V o=54V，额定输出电流I o=10A，主功率管为MOSFET，工作频率f=50kHz。

2、设计要求：

（1）分析变换器的工作原理

（2）计算各元器件的电压、电流应力，选择合适的元器件，列出清单；

（3）给出主功率管、整流二极管的损耗计算公式；

（4）计算各元器件的损耗及变换器的效率；

（5）绘制桥式直流变换器所有点电压、电流波形及元件的电压、电流波形；

（6）编制设计说明书、设计小结。

三、设计说明书总体要求

1、设计目的；

2、设计任务；

3、设计内容与要求（包括电路工作原理介绍）；

4、主要技术指标及特点；

5、设计小结；

6、参考文献。

在课程设计截止日前，所有学生文稿完成后装订并装材料袋上交。

四、其他要求

1、电路图形符号应采用最新版国家新标准。

2、设计图纸、绘图工具由学生向学校有关部门借用或自备，图纸选用3号或4号图纸，图纸要求认真绘制。

3、课题完成设计后，在可能的情况下，在实验室验证。

五、推荐参考书及相关网站

1、《直流开关电源的软开关技术》阮新波严仰光编著，科学出版社；

2、《电力电子技术》丁道宏主编，航空工业出版社；

3、《电力电子技术》任国光主编，上海科技文献出版社；

4、《现代电力电子技术》何希才主编，国防工业出版社；

5、《晶闸管变流技术》莫正康主编，机械工业出版社；

6、《电力电子技术》王兆安、黄俊主编, 机械工业出版社；

7、《电气制图用新旧图形符号对照》科学出版社；

8、《电气制图及图形符号国家标准》计量出版社；

9、晶闸管变流技术题例及电路设计栗书贤，石玉编，机械工业出版社；

10、（功率器件）；

11、（功率器件）；

12、（功率器件）；

13、（功率器件）；

14、 (磁芯)；

15、 (磁芯)；

16、（电容）；

17、 （控制芯片）。

六、课程设计安排

七、课程设计时间安排

电气工程及其自动化专业B电气115班、M电气111、2班安排在17～18周