IGBT升压斩波电路设计

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升压直流斩波电路

升压直流斩波电路

〈〈电力电子技术》课程设计说明书升压直流斩波电路设计院、部:电气与信息工程学院学生姓名: _____________________指导教师:职称专业:电气工程及其白动化班级: ________________________完成时间: _____________________电力电子课程设计课题任务书电力电子电路的基本作用是进行电能的变换与控制,即将一定形式的输入点能变换成另外一种形式的电能输出,从而满足不同负载的要求。

电能的形式可以分为交流和直流两种类型,因此根据输入、输出的不同形式,可将电力电子电路分为四大类型,即AC-DC变换器、DC-AC变换器、DC-DC变换器、AC-AC变换器。

该设计将主要介绍其中的DC-DC变换器。

随着半导体工业的发展,DC/DC^换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。

目前直流变换电路的用途非常广泛,无论是从性能、功率还是节能性上,都处丁不断地发展之中。

其中升压直流斩波电路是输出电压高丁电源电压的一种斩波电路,主要运用丁直流电动机传动、单相功率因数校正以及交直流电源中。

该设计中,运用了单相桥式全控整流电路和升压斩波电路结合,从而实现升压直流斩波。

通过方案选定,电路构造以及电路调试,最终基本实现升压直流斩波电路功能。

由丁知识浅薄,该课程设计说明书里还存在不少批漏和错误,殷切希望老师和同学们的批评指正。

关键词:直流;斩波;升压1绪论 (1)1.1电力电子技术的介绍 (1)1.2电力电子技术的应用 (1)1.3直流直流变流技术 (2)1.4设计要求 (2)2 系统总体方案设计 (2)2.1总体电路设计框图 (2)2.2整流电路选择 (2)3主电路设计 (5)3.1整流电路 (5)3.1.1 整流电路图及工作波形 (5)3.1.2 整流电路工作原理 (6)3.2升压斩波电路 (6)3.2.1升压斩波电路及工作波形 (6)3.2.2升压斩波电路工作原理 (7)3.3元器件参数及选型 (7)3.3.1 晶闸管的选型 (7)3.3.2绝缘栅双极晶体管(IGBD选型 (9)4控制电路及驱动电路 (11)4.1控制电路 (11)4.1.1 SG3525控制芯片介绍 (11)4.1.2 SG3525外部引脚功能 (12)4.2驱动电路 (13)4.3控制和驱动电路原理图 (13)5保护电路设计 (15)5.1过电流保护 (15)5.2过电压保护 (15)6仿真电路图及结果 (16)6.1 MATLAB仿真软件 (16)6.2整流电路仿真及部分参数设置 (16)6.2.1 整流电路仿真模型 (16)6.2.2部分参数设置 (17)6.3升压斩波电路仿真模型 (19)6.4总电路仿真模型 (19)6.5仿真波形及波形分析 (20)7设计总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)附录A升压直流斩波总电路图 (24)附录B元件活单 (25)1绪论1.1电力电子技术的介绍电力电子技术是一门新兴的应用丁电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTQ IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。

最新IGBT控制的直流斩波电路设计

最新IGBT控制的直流斩波电路设计

I G B T控制的直流斩波电路设计IGBT控制的直流斩波电路设计目录前言一、总体设计·····························1、总体框图···························二、电路选择与分析······················1 三相桥式整流电路····················2 斩波电路························3 保护及缓冲电路······················4 PWM控制脉冲·························5 整体电路图··························三、总体分析及元器件的选择············1 元器件参数的计算····················2 元器件清单列表·····················四设计所用参考文献····················五设计收获与体会······················前言电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTO,IGBT 等)对电能进行变换和控制的技术。

电力电子升压斩波电路设计

电力电子升压斩波电路设计

引言斩波器的工作方式有三种:一是脉宽调制方式,保持周期T 不变,改变开关导通时间on T 。

二是频率调制方式,保持on T 不变,改变周期T 。

三是混合型,on T 和T 都可调,使占空比改变。

直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的直流直流变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。

直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中,使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。

全控型电力电子器件IGBT 在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。

1总体方案简介1.1设计原理框图本设计拟采用直流升压斩波电路将输入的50V直流电压进行电压抬升,调节占空比,使其为3/1时,进而使输出直流电压为V75。

图1-1 组成框图1.2方案介绍主电路的功能是对输入的50V的直流电压进行升压。

它主要由全控型器件IGBT及电感、电容器件组成。

控制电路部分则是对全控型器件IGBT的通断进行控制,来获得不同的占空比,实现不同占空比下电压的抬升。

具体结构在后面将会介绍。

1.3设计结构本设计主要包括三部分,即主电路设计、控制电路设计以及驱动电路设计。

2主电路设计2.1主电路原理图主电路采用升压斩波电路,工作波形如图所示。

该电路中使用的是全控型器件IGBT 。

图2-1 升压斩波电路原理及工作波形2.2主电路工作原理假设L 值、C 值很大。

当V 导通时,E 向L 充电,充电电流恒为I1,同时C 的电压向负载供电,因C 值很大,输出电压为恒值,记为o U 。

设V 通的时间为ton ,此阶段L 上积蓄的能量为EI1ton 。

当V 断开时,E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。

设V 断的时间为toff ,则此期间电感L 释放能量为:off 1o t E)I -(U 稳态时,一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等,则有: 经过化简,可以得到输出电压的值: 因为周期T 大于toff ,则输出电压高于电源电压,故称升压斩波电路。

IGBT直流升压斩波电

IGBT直流升压斩波电

双侧都有电源。其提供的脉冲宽度不受限制,较易检测 IGBT的电压和电流的状态,对外送出过流信号。另外它
使用比较方便,稳定性比较好。如下图所示,控制电路
所输出的PWM信号通过TLP521-1光耦合器实现电气隔离, 再经过推挽电路进行放大,从而把输出的控制信号放大 以驱动IGBT。为得到最佳的波形,在调试的过程中对光 耦两端的电阻要进行合理分配。
触发脉冲、IGBT、电阻、电感、电容以及电流 表、电压表、示波器等部分组成。采用MATLAB 面向电气原理结构图方法构成的IGBT升压斩波 电路模型如下图所示。

由仿真得到的波形可以看出在输入直流电压为
50V时,当占空比 α =30%时,理论上输出电压为 71.4V,分析知误差为2.66%。由功率P0=
U0×I0知P0=69.5×4.27=296.765w,误差为
1.08%。符合要求输入直流电压Ud=50V,占空比
10%到50%,开关频率为5KHz,输出功率P=300W,
输出电压脉率<10%的基本要求。
u0= (T/ toff )E=(1/1-α)E 由于 α<1, 故 u0 > E

本次设计中,控制电路以SG3525为核心构成。 SG3525
的脚16 为基准电压源输出,并设有过流保护电路。脚6、脚
7 内有一个双门限比较器,内设电容充放电电路,加上外接
的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器,同时振荡器还 设有外同步输入端(脚3)。脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放

设计条件:
1、输入直流电压:Ud=50V
2、输出功率:300W
3、开关频率5KHz
4、占空比10%~50%
5、输出电压脉率:小于10%

IGBT升压斩波电路设计

IGBT升压斩波电路设计

IGBT升压斩波电路设计引言在工业、能源和交通等领域中,高稳定性的直流电源得到广泛应用。

而升压斩波电路是一种常见的直流电源升压技术,在短时间内将直流电压升高到所需电压水平,同时保证电路稳定性和高效性。

因此,设计一种合理可行的IGBT升压斩波电路对于实际应用有非常重要的意义。

1.升压斩波电路原理升压斩波电路是通过改变输入电流的波形来实现电压的升高,使电压高于输入电压。

其实现原理是利用三极管的导通与截止控制,将电压进行放大、升压和限流的过程。

具体原理如下:1.在升压周期内,当输入电压低于输出电压,将三极管S1导通,使电感L储存能量。

2.当电压达到一定值时,开关S1关闭,而三极管S2导通,以使储存在电感L中的能量释放,从而产生高电压。

3.在降压周期内,当输入电压高于输出电压时,电感L将存储电流,而电容C通过三极管S2连接会被放电,以使电路中的电流保持稳定。

4.当电压下降到一定程度后,开关S2关闭,而三极管S1导通,使剩余能量继续储存于电感L中,以进行下一次升压。

2.IGBT升压斩波电路设计在设计IGBT升压斩波电路之前,需要考虑一些参数和特性,如输出电压、电流、升压斜率、升压率、升压时间、谐振频率、效率和稳定性等因素。

在设计过程中,需要根据实际需求进行合理参数选择和参数调整,针对性优化设计,以达到最佳的工作效果。

2.1 设计参数选择在设计IGBT升压斩波电路时,首先需要考虑输出电压和电流的大小,以确定升压斩波电路的类型和参数。

在选择输出电压和电流时,需要考虑实际应用环境中所需的电压范围和电流稳定性,选择合适的交流输入电压和电容参数。

此外,根据所选择的参数,还需要适当调整升压斜率、升压率和升压时间等因素,以提高效率和稳定性。

2.2 升压斩波电路拓扑结构设计针对不同的电压和电流要求,升压斩波电路有多种不同的拓扑结构,如单臂斩波、全桥斩波、半桥斩波和反平衡斩波等。

在选择拓扑结构时,需要考虑它们的优缺点和适用规律,确定最佳的设计方案。

igbt升压斩波电路课程设计

igbt升压斩波电路课程设计

igbt升压斩波电路课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解IGBT的基本结构、工作原理及其在电力电子设备中的应用。

2. 学生能够描述升压斩波电路的原理,并掌握其关键参数的计算方法。

3. 学生能够解释IGBT升压斩波电路在不同应用场景中的优势及限制。

技能目标:1. 学生能够运用所学知识,设计简单的IGBT升压斩波电路,并进行仿真分析。

2. 学生能够通过实验操作,验证升压斩波电路的性能,并掌握实验数据的处理方法。

3. 学生能够运用相关软件(如Multisim、LTspice等)对IGBT升压斩波电路进行设计与优化。

情感态度价值观目标:1. 学生培养对电力电子技术领域的兴趣,提高学习主动性和积极性。

2. 学生通过团队合作,培养沟通、协作能力,增强集体荣誉感。

3. 学生在学习过程中,认识到电力电子技术在实际应用中的重要性,增强社会责任感。

课程性质:本课程为高年级电子技术专业课程,具有较强的理论性和实践性。

学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求:结合课程性质、学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力,培养学生解决实际问题的能力。

通过课程目标分解,使学生在掌握知识、技能的同时,培养良好的情感态度价值观。

二、教学内容1. 理论知识:- IGBT的基本结构、工作原理及特性参数- 升压斩波电路的原理及分类- IGBT升压斩波电路的设计方法及关键参数计算- IGBT升压斩波电路在不同应用场景的分析2. 实践操作:- 使用Multisim、LTspice等软件进行IGBT升压斩波电路设计与仿真- 实验室搭建IGBT升压斩波电路,进行性能测试与数据分析- 针对实际应用案例,进行电路优化与调试3. 教学大纲:- 第一周:介绍IGBT的基本结构、工作原理及特性参数,讲解升压斩波电路的原理及分类- 第二周:深入学习IGBT升压斩波电路的设计方法,进行关键参数计算- 第三周:分析不同应用场景下的IGBT升压斩波电路,并进行实践操作- 第四周:总结课程内容,进行电路设计与优化,开展实验成果交流教材关联:教学内容与《电力电子技术》教材中第四章“IGBT及其应用”和第五章“升压斩波电路”相关章节紧密关联,确保教学内容与课本相符。

IGBT升降压斩波电路设计

IGBT升降压斩波电路设计

电力电子技术课程设计报告课题名称升降压斩波电路设计IGBT专业班级学号学生姓名指导教师指导教师职称评分完成日期:2015年1月13日摘要直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器,诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。

直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中,使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。

全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。

升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点,可以在一个电路中同时实现升压和降压,简化了电路结构。

而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利,因此其使用范围在直流斩波电路中很广泛,对其做研究有很好的使用意义。

本文首先比较了两种具有升降压功能的DC/DC变换电路,具体地分析了两种DC/DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计),详细地阐述了该DC/DC变换器控制系统的原理和实现,通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真,最后给出了测试结果。

关键词全控型; IGBT升降压;直流斩波;:目录目录 (1)1 设计任务要求 (1)1.1 设计任务 1 1.2 设计要求22方案选择 (2)2.1方案一22.2方案二 23 电路设计 (3)3.1 主电路设计3 3.2 驱动电路设计33.3保护电路 44 仿真控制 (5)5心得体会 (5)参考文献 (6)附录1 程序清单 (6)附录2 元件清单 (7)答辩记录 (7)1 设计任务要求1.1 设计任务IGBT升降压斩波电路设计(纯电阻负载)设计条件:(1)输入直流电压,Ud=50V;(2)输出功率:300W(3)开关频率5KHZ(4)占空比10%-50%10%输出电压脉率:小于 (5)1.2 设计要求1,分析题目要求,提出2-3种实现方案,比较并确定主电路结构和控制结构方案;2,设计主电路原理图,触发电路原理图,并设置必要的保护电路;3,参数计算,选择主电路及保护电路元件参数4,利用仿真软件MATLAB等进行电路优化;5,最好可以建模并仿真完成相关的设计电路。

基于IGBT的升压斩波技术

基于IGBT的升压斩波技术

基于IGBT的升压斩波技术电力电子技术通常被认为是应用于电力领域的电子技术。

电子技术包括信息电子技术和电力电子技术的两个主要分支。

一般来说,模拟电子技术和数字电子技术属于信息电子技术。

电源转换器它可以分为四类:AC-AC,DC-AC,DC-DC 和AC。

可变DC(AC-DC)。

交流转换器称为整流器,直流转换器称为逆变器。

本文介绍了直流到直流电源的转换所研究的变换是指电压或电流之间的变换,即从一个DC电压或电流到另一个DC电压或电流[1]。

本文的内容是升压斩波电路及其仿真的实现,采用的是IGBT全控型器件,利用AT89C52做驱动电路,基于Matlab/Simulink,搭建的主电路做出仿真模型并仿真。

标签:电力电子技术;升压斩波电路;IGBT;Matlab;Simulink1.1设计概述根据要求,设计电路图如图1.1.1所示图1.1.1 IGBT升压斩波电路电路图1.2原理分析首先,假设电路的电容的值和电感的值非常大,此时如果可控开关处于接通状态时,电源对电感器充电。

充电基本上恒定为I1,并且电容器上的电压向负载供电。

由于高电容值,输出电压U0基本上保持恒定值为U0。

设可控开关为导通状态,与此同时此阶段累积在电感上的能量为EI1ton。

当可控开关处于中断状态时,电压和电感一起对电容器充电并向负载提供能量。

令可控开关处于toff 的断开状态,然后在此期间由电感释放的能量它是(U0 - E)I1toff,当电路工作在稳定状态时,电感器在一个周期T中累积的能量等于释放的能量,即:EI1ton =(U0 - E)I1toff (1-2-1)化简得Uo = E(ton+toff)/toff = ET/toff (1-2-2)可以看出式中,T 除以toff 大于等于1,得到的输出结果电压高于电源电压,故该电路的设计实现了当时的预期功能,为升压斩波电路。

其中T / toff表示升压比,升压比是一个大于等于1的数,其值可以改变,即可改变输出电压U0的大小,这是升压斩波电路可以使输出电压高于电源电压的两个关键原因,第一是电感可以使输出电压高于电源电压从而实现了电压泵升功能,第二电容可以保持输出电压的一段时间稳定性,在上述分析中认为可控开关由于电容而处于导通状态,C的作用使输出电压U0不变,但事实上可以证明C的值不可能是无穷大,在这个阶段,当它向负载放电时,U0的改变是不可避免的,实际输出电压将略低于(1-2-2)计算结果。

升压斩波电路课程设计

升压斩波电路课程设计

课程设计说明书升压直流斩波院、部:电气与信息工程学院学生姓名:唐浩指导教师:肖文英职称副教授专业:电气工程及其自动化班级:电气本1205班完成时间: 2015年5月26日摘要斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器,包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。

直接直流电变流电路也称斩波电路,它的功能是将直流电变为另一固定电压或可5调电压的直流电,一般是指直接将直流电变为另一直流电,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。

直流斩波电路的种类有很多,包括六种基本斩波电路: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,利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路,如电流可逆斩波电路,桥式可逆斩波电路等。

利用相同结构的基本斩波电路进行组合,可构成多相多重斩波电路。

关键字:直流斩波;升压斩波;变压器ABSTRACTCurrent chopper circuit as a fixed voltage or DC into another adjustable voltage DC - DC converter, including direct and indirect DC DC converter circuit converter circuit. Dc converter circuit is also called directlyChopper circuit, its function is to change the dc into another fixed voltage or 5 adjustable voltage direct current (dc), generally refers to the directly to the direct current into another, this kind of circumstance not isolation between the input and output. Indirect dc converter circuit is in the dc converter circuit increases the communication link, usually in the communication link between the input and output is realized by using transformer isolation, therefore also calls the dc dc converter circuit with isolation or rectangular straight circuit. Kinds of dc chopper circuit has a lot of, including six basic chopper circuit: buck chopper circuit, boost chopper circuit, buck chopper circuit, Cuk chopper circuit, Sepic chopper circuit and ZetaChopper circuit, using a combination of different chopper circuit can conform to the chopper circuit, such as current reversible chopper circuit, bridge type reversible chopper circuit, etc. Using basic chopper circuit on the structure of the same combination, can constitute a heterogeneous multiple chopper circuit.Keywords: dc chopper; boost chopper; transformer目录第1章绪论 (1)第2章升压直流斩波电路的设计思想 (3)2.1升压直流斩波电路原理 (3)2.2参数计算 (4)第3章升压直流斩波电路驱动电路设计 (5)第4章升压直流斩波电路保护电路设计 (6)4.1过电流保护电路 (6)4.2过电压保护电路 (6)第5章升压直流斩波电路总电路的设计 (8)第6章升压直流斩波电路仿真 (9)6.1仿真模型的选择 (9)6.2仿真结果及分析 (9)第7章设计总结 (12)参考文献 (13)致谢 (15)附录 (16)第1章绪论升压直流电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。

IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)

IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)

目录第一章绪论 (2)1.1 电力电子技术的介绍 (2)1.2 电力电子技术的应用 (2)1.3 电力电子技术中的直流变化技术 (3)第二章系统总体方案及主电路设计 (3)2.1 设计题目 IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载) (3)2.2 系统的方案及其流程图 (3)2.3 主电路的设计 (4)2.4 参数的计算 (5)第三章控制和驱动电路的设计 (7)3.1 控制电路设计 (7)3.1.1 控制电路方案选择 (7)3.1.2 SG3525的工作原理 (8)3.2 驱动电路设计 (8)3.3 保护电路设计 (9)第四章系统仿真与分析 (10)4.1 仿真软件Matlab简介 (10)4.2 仿真模型的建立 (10)4.3 系统仿真结果及分析 (12)4.3.1 仿真结果 (12)4.3.2 仿真结果分析 (12)致谢 (13)参考文献 (14)第一章绪论1.1 电力电子技术的介绍电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,就是使用电力电子器件(如晶闸管,GTO,IGBT等)对电能进行变换和控制的技术。

电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW,也可以小到数W甚至1W以下,和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力换。

电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术(整流,逆变,斩波,变频,变相等)两个分支。

现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课,在培养该专业人才中占有重要地位。

电力电子学(Power Electronics)这一名称是在上世纪60年代出现的。

1974年,美国的W.Newell用一个倒三角形(如图)对电力电子学进行了描述,认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。

这一观点被全世界普遍接受。

“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。

1.2 电力电子技术的应用电力电子技术是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的,在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。

升压斩波电路设计

升压斩波电路设计

电力电子技术课程设计报告题目:升压斩波电路设计学院:专业:学号:姓名:指导教师:完成日期:升压斩波电路设计(一) 设计任务书(二)设计说明书目录一matlab仿真原理1 升压斩波电路工作原理1.1主电路工作原理1.2 IGBT驱动电路选择2 仿真实验2.1仿真模型2.2仿真实验结果及分析2.3仿真实验结论2.4 最优参数选择二硬件实验2.1 硬件电路2.1.1整流电路2.1.2斩波信号产生电路2.1.3斩波电路2.1.4总原理图2.1.5元器件列表2.2 PCB印刷电路板2.3 制造输出——final三课程设计总结参考文献摘要本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路(Boost chopper).设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。

Matlab主要是理论分析,借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图。

通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系,最后进行了GUI编程,利用图形可视化界面的直观易懂的特点,使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式,从而具有友好界面,非常方便的就可进行控制参数输入,和输出图像显示。

第二部分是电路板,它可以通过BluePrint、Kicad 、Protel等软件设计完成,其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境,强大的元件及元件库的组织功能,方便易用的连线工具,强大的编辑功能设计检验,与印制电路板设计系统的紧密连接,自定义原理图模板高质量的输出等等优点,和丰富的设计法则,易用的编辑环境,轻松的交互性手动布线,简便的封装形式的编辑及组织,高智能的基于形状的自定布线功能,万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点,使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。

本设计也采用Protel设计原理图,和进行PCB板布线。

它是本设计从理论到实际制作的必进途径,通过设定相应的规则,足以满足设计所要求的规定。

电力电子技术课程设计--升压斩波电路的实现

电力电子技术课程设计--升压斩波电路的实现

.《电力电子技术》课程设计题目:升压斩波电路的实现专业:电气自动化班级: 2010级学生姓名:学号:指导教师:老师时间:2012 年 12 月28 日----2013 年 01 月 9 日目录一.设计说明 (2)1 实现的功能 (2)2 设计目的 (2)3 设计依据 (2)二.正文 (3)1总体的电路设计 (3)2 主电路设计及原理 (4)3 参数计算 (5)4 驱动电路的设计及原理 (6)4-1 IGBT对驱动电路的选择及要求 (6)4-2 驱动电路图及工作原理 (10)5保护电路的设计及原理 (12)5-1过电压保护 (12)5-2过电流保护 (12)6 电源电路的设计 (13)7元器件清单 (13)8仿真电路 (14)三.设计总结 (15)四.参考资料 (15)一、设计说明1、实现的功能通过升压DC-DC变换电路实现低输入电压30V~80到高斩波电路输出电压为380V,输出功率1500W2、设计的目的直流升压电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC 变换器,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。

随之出现了诸如降压电路、升降压电路、复合电路等多种方式的变换电路。

直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中,使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。

通过此次的课程设计是自己掌握以下内容:1、通过对升压斩波电路的设计,掌握升压斩波电路的工作原理。

2、理解和掌握升压斩波电路及系统的主电路,驱动电路,保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。

3、了解电力电子电路及系统实验和调试的方法。

3设计依据(1)IGBT的选择(2)IGBT过流,过压保护(3)升压斩波电路的设计(4)驱动电路设计,驱动电路采用EXB841(5)触发电路供电电源设计二.正文1总体的电路设计如图1总体实现电路设计所示。

电路由升压电路,驱动模块、保护模块电路组成。

电力电子技术IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)

电力电子技术IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)

电力电子技术IGBT升压斩波电路设计(纯电阻负载)一、背景介绍IGBT斩波电路属于半导体功率电路,它可以有效地改善电源质量和降低工作噪声,是实现电源线路质量优化的重要途径之一。

IGBT升压斩波,常被用于电力电子领域,包括变频器、逆变器、直流能量调整等,已得到广泛的应用。

在电力电子技术中,IGBT斩波电路是一种简单有效的线性电子电源,它可以提供稳定、可靠的输出电压,并能够有效地抑制电压衰减;它还具有良好的谐波抑制效果,以改善主输出电压的质量。

二、IGBT升压斩波电路设计原理IGBT升压斩波电路是将IGBT信号驱动电路连接在高压蓄电池上,形成一个斩波电源,结合升压电路。

该斩波电源可以以恒定的斩波深度将电压变换为所需的输出电压。

IGBT升压斩波电路的设计原理如下:(1)驱动电路:设计一个好的驱动电路是IGBT升压斩波电路设计的重要环节,它可以使IGBT管更有效地工作,其构成要素有IGBT管,中间击穿双极管、分流电阻、抗衡电容以及控制电路。

(2)斩波电路:斩波电路是IGBT升压斩波电路的核心部分,它可以有效地减少工作噪声,它的主要构成要素有IGBT管、串联双极管、击穿双极管以及斩波抗衡电容。

IGBT管工作在斩波模式,可以形成击穿的斩波脉冲,这可以有效地保持电源的高效率,改善输出质量。

(3)升压电路:IGBT升压斩波电路中主要部件是功率IGBT和升压转换器,升压电路有效地将输入低压升压到所需的输出电压,它的结构一般为开关型异步变压器,由一组变压线圈和一组导通导线组成,通过反馈可以实现升压自动调节。

(2)斩波电路设计原理:斩波电路是IGBT升压斩波电路的核心部分,其设计的基本原理是:在高压蓄电池的负端构建一个斩波环路,通过将一个可变的高频电流引入该环路,使得电感电流可以迅速切换,并且有效地形成脉冲放电,从而形成不断变化的脉冲,从而获得所需的输出电压。

控制电路中要添加有效的斩波电容,以获得所需的斩波电流;另外,对电路中的双极管进行选择,以达到有效的电路极化和阴极放电。

(完整word版)升压斩波电路设计..

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电力电子技术课程设计报告题目:升压斩波电路设计学院:专业:学号:姓名:指导教师:完成日期:升压斩波电路设计(一) 设计任务书(二)设计说明书目录一matlab仿真原理1 升压斩波电路工作原理1.1主电路工作原理1.2 IGBT驱动电路选择2 仿真实验2.1仿真模型2.2仿真实验结果及分析2.3仿真实验结论2.4 最优参数选择二硬件实验2.1 硬件电路2.1.1整流电路2.1.2斩波信号产生电路2.1.3斩波电路2.1.4总原理图2.1.5元器件列表2.2 PCB印刷电路板2.3 制造输出——final三课程设计总结参考文献摘要本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路(Boost chopper).设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。

Matlab主要是理论分析,借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图。

通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系,最后进行了GUI编程,利用图形可视化界面的直观易懂的特点,使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式,从而具有友好界面,非常方便的就可进行控制参数输入,和输出图像显示。

第二部分是电路板,它可以通过BluePrint、Kicad 、Protel等软件设计完成,其中Protel原理图设计系统以其分层次的设计环境,强大的元件及元件库的组织功能,方便易用的连线工具,强大的编辑功能设计检验,与印制电路板设计系统的紧密连接,自定义原理图模板高质量的输出等等优点,和丰富的设计法则,易用的编辑环境,轻松的交互性手动布线,简便的封装形式的编辑及组织,高智能的基于形状的自定布线功能,万无一失的设计检验等印制电路板设计系统的优点,使其在我们学生选用PCB电路板设计软件中占了绝大部分比重。

本设计也采用Protel设计原理图,和进行PCB板布线。

它是本设计从理论到实际制作的必进途径,通过设定相应的规则,足以满足设计所要求的规定。

IGBT升降压斩波电路设计完整版

IGBT升降压斩波电路设计完整版

I G B T升降压斩波电路设计Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】电力电子技术课程设计报告课题名称IGBT升降压斩波电路设计专业班级学号学生姓名指导教师指导教师职称评分完成日期:2015年1月13日摘要直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器,诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。

直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中,使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。

全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。

升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的优点,可以在一个电路中同时实现升压和降压,简化了电路结构。

而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利,因此其使用范围在直流斩波电路中很广泛,对其做研究有很好的使用意义。

本文首先比较了两种具有升降压功能的DC/DC变换电路,具体地分析了两种DC/DC 变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计),详细地阐述了该DC/DC变换器控制系统的原理和实现,通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真,最后给出了测试结果。

关键词:直流斩波;升降压; IGBT;全控型目录1 设计任务要求设计任务IGBT升降压斩波电路设计(纯电阻负载)设计条件:(1)输入直流电压,Ud=50V;(2)输出功率:300W(3)开关频率5KHZ(4)占空比10%-50%(5) 输出电压脉率:小于10%设计要求1,分析题目要求,提出2-3种实现方案,比较并确定主电路结构和控制结构方案;2,设计主电路原理图,触发电路原理图,并设置必要的保护电路;3,参数计算,选择主电路及保护电路元件参数4,利用仿真软件MATLAB等进行电路优化;5,最好可以建模并仿真完成相关的设计电路。

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电子技术课程设计说明书IGBT升压斩波电路设计学生姓名:学号:学院:专业:电气工程及其自动化指导教师:2013年12 月目录1 引言 (3)1.1 电力电子技术的介绍 (3)1.2 电力电子技术的应用 (3)1.3 电力电子技术中的直流变化技术 (4)2 系统方案与主电路设计 (4)2.1 系统方案 (4)2.2 主电路设计 (4)2.3 参数计算 (5)2.3.1 RLC的计算 (5)2.3.2 额定参数的计算 (6)3 控制电路的设计 (6)3.1 芯片SG3525的介绍 (6)3.2 控制电路原理图 (7)4 系统仿真 (8)4.1 仿真模型的建立 (8)4.2 系统仿真结果与分析 (11)5 结论 (12)参考文献 (13)1 引言1.1 电力电子技术的介绍电力电子技术(Power Electronics)也称为电力电子学。

利用电力电子开关器件组成电力开关电路,利用晶体管集成电路和微处理器构成信号处理和控制系统,对电力开关电路进行实时、适式的控制,可以经济有效地实现开关模式的电力变换和电力控制,包括电压(电流)的大小、频率、相位和波形的变换和控制。

是综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。

现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课,在培养该专业人才中占有重要地位。

电力电子学(Power Electronics)这一名称是在上世纪60年代出现的。

1974年,美国的W.Newell用一个倒三角形(如图)对电力电子学进行了描述,认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。

这一观点被全世界普遍接受。

“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。

1.2 电力电子技术的应用电力电子技术是一个全新的技术平台,它由电路技术、功率半导体技术、计算机技术以及现代化的控制技术组成。

从电力电子技术出现算起,它已经走过了50年的发展历程,也从电子技术中分离出来,成为了一门独立的科学技术。

随着科学技术的发展,电力电子技术广泛应用于国民经济的每个工业领域。

新千年后,电力电子技术的相关技术得到长足发展,再加上与微电子技术的结合,将使电力电子技术应用前景更为广阔。

电力电子技术在发展速度,渗透力、与别的学科的融合程度上都与微电子技术有着相同的特征。

这也使电力电子技术有旺盛的生命力,必将迎来更加广阔的发展空间。

在电力电子技术中,可控整流电路是非常重要的内容,整流电路是将交流电变为直流电的电路,其应用非常广泛。

工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置;电气化铁道(电气机车、磁悬浮列车等)、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术;各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电,可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。

1.3 电力电子技术中的直流变化技术直流变换技术已被广泛地应用于开关电源及直流电动机驱动中,如不间断电源(ups )、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代起的电动汽车的控制。

从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能。

并同时收到节约电能的效果。

由于变速器的输入使电网电压经不可控整流而来的直流电压,所以直流斩波不仅起到调压作用,还起到有效抑制网侧谐波电流的作用。

2 系统方案与主电路设计2.1 系统方案 电力电子器件在实际应用中,一般是由控制电路,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。

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。

因此,一个完整的降压斩波电路也应包括主电路,控制电路,驱动电路和保护电路这些环节。

直流斩波电路一般主要可分为主电路模块,控制电路模块和驱动电路模块三部分组成。

主电路模块, 主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和直流斩波电路组成,其中主要由全控器件IGBT 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,可用直接产生PWM 的专用芯片SG3525来控制IGBT 的开通与关断。

驱动电路模块,驱动电路把控制信号转换为加在IGBT 控制端和公共端之间,用来驱动IGBT 的开通与关断。

2.2 主电路设计升压斩波电路设计条件:1.电源电压:直流U d =50V2.输出功率:250W3.占空比5.0=α4 .开关频率5KHz5.L=100mH F C 4105.0-⨯=升压斩波电路工作原理图如下所示:图2.1 工作原理图2.3 参数计算2.31 RLC 的计算根据设计要求,我选择选大小为V 50的直流电压源,选取降压斩波电路的占空比为%50。

因此,输出电压V U 1000=,输出功率RU P 200=。

又因为要求输出功率为250W ,可计算出负载电阻40Ω。

从能量守恒角度分析(假设电感足够大,电流平直),电路达到稳态时,电感在开关开通期间吸收的能量(i on U It )与开关关断期间释放的能量(()o i off U U It -)相等。

列出等式:()i on o i off U It U U It =- (2-4) 解得:i o U U α-=11 (2-5) 下面确定电流连续的临界条件:如果在T 时刻电感电流L i 刚好降到0。

则为电流连续与断续的临界工作状态。

此时2L i i ∆=,升压斩波电路的输入输出功率分别为 i i L P U I =、o o o P U I =忽略损耗,有i o P P =,于是 00011I I U U I i l α-== (2-6)R b)i Gi o联立式(1)(4)(5)得临界电感值为 T R L c 2)1(2αα-=(2-7) 确定电容的计算 电容在关断期间释放的能量与开通期间吸收的电荷相等,T I Q α0=∆则电压变化量 RC T U C T I C Q U αα000==∆=∆ (2-8) 则 00U R T U C ∆=α (2-9) o U ∆可决定脉动率。

计算C L :由式(6)T R L c 2)1(2αα-=,周期T 可由开关频率5KHz 得出为4210s -⨯,把o U 、ρ、o P 代入上式得出H L C 5105-⨯=,当C L L >时,工作在连续状态下。

故选择L=100mH 满足电流连续条件。

计算C :由式(8)00U R T U C ∆=α,要求脉动率10%<,取10%,计算V U U 10%1000=⨯=∆,代入上式计算出F C 5105.2-⨯=,滤波电容越大,输出电压越平直,故选择F C 4105.0-⨯=满足要求。

2.32额定参数的计算电力二极管额定参数的计算:电力二极管承受的电压为:V U U 1000==, 确定其额定电压为:200V 。

电力二极管流过有效电流为:A I 5.2=,额定电流为:A A 59.157.1/5.2=。

IGBT 电流、电压额定参数选择:IGBT 承受电压为:V U U 1000==,确定其额定电压为:200V 。

IGBT 流过有效电流为:A I 0.5=,额定电流为:18.357.1/5=A A 。

3 控制电路的设计3.1 芯片SG3525的介绍PWM 控制芯片SG3525 具体的引脚结构图如下所示。

其中,脚16 为SG3525 的基准电压源输出,精度可以达到(5.1±1%)V ,采用了温度补偿,而且设有过流保护电路。

脚5、脚6、脚7 内有一个双门限比较器,内设电容充放电电路,加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器。

振荡器还设有外同步输入端(脚3)。

脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。

该放大器是一个两级差分放大器,直流开环增益为70dB 左右。

根据系统的动态、静态特性要求,在误差放大器的输出脚9 和脚1 之间一般要添加适当的反馈补偿网络。

图3.1 芯片SG3525引脚结构图3.2 控制电路原理图此电路主要用来驱动IGBT斩波。

产生PWM信号有很多方法,但归根到底不外乎直接产生PWM的专用芯片、单片机、PLC、可编程逻辑控制器等本电路采用直接产生PWM的专用芯片SG3525.该芯片的外围电路只需简单的连接几个电阻电容,就能产生特定频率的PWM波,通过改变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比,故在IN+端接个可调电阻就能实现PWM控制。

为了提高安全性,该芯片内部还设有保护电路。

它还具有高抗干扰能力,是一款性价比相当不错的工业级芯片。

为了减少不同电源之间的相互干扰,SG3525输出的PWM经过光电耦合之后才送至驱动电路。

其电路图如下所示:图3.2 控制电路原理图4 系统仿真4.1仿真模型的建立IGBT升压斩波电路模型主要由直流电源、同步触发脉冲、IGBT、电阻、电感、电容以及电流表、电压表、示波器等部分组成。

采用MATLAB面向电气原理结构图方法构成的IGBT升压斩波电路模型如图。

图4.1 IGBT升压斩波电路模型相应的参数设置:各部分的具体参数设置如下:图4.2 直流电压参数设计图4.3 触发脉冲参数设置图4.4 IGBT参数设置图4.5 电感值参数设置图4.6 电容值参数设置图4.7 电阻值参数设置4.2系统仿真结果与分析图4.8 IGBT 升压斩波仿真波形图仿真结果分析1、电源端输入大小为V U i 50 的直流电压图4.9 输入直流电压2、控制信号图4.10 控制信号3、电力二极管电流图4.11 电力二极管电流4、负载电压图4.12 负载电压5、电感电流图4.13 电感电流6、电感电压图4.14 电感电压5 结论回顾起此次的电力电子课程之IGBT 升压斩波电路设计,感慨颇多,它使我有了很多的心得体会。

在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。

通过查阅大量有关资料,并与同课题同学互相讨论,交流经验和自学,若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师,使自己经历了不少艰辛,但收获同样巨大,学到了不少知识。

通过本次课程设计让我更加的深刻的理解了斩波器的原理,从而由斩波器这个小小的器件体会到了电力电子这门学科的重要性。

课程设计不仅需要灵活的运用书本上以及课堂上的知识,还需要自己运用电脑上网搜索相关信心和操作相关的软件来更好的达到设计的目的。

这让我不仅巩固了老师所传授的书本上的知识,而且锻炼了自己解决实际问题的能力。

通过课程设计还拓宽了知识面,学到了很多课本上没有的知识,报告只有自己去做能加深对知识的理解,任何困难只有自己通过努力去克服才能收获成功的喜悦。

在此次电力电力课程设计,我自学MATLAB了软件。

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