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升压斩波电路设计.doc

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升压斩波电路设计.doc

0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1升压斩波电路设计一设计任务书23(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11主电路工作原理12IGBT驱动电路选择2仿真实验21仿真模型22仿真实验结果及分析23仿真实验结论24最优参数选择二硬件实验21硬件电路211整流电路212斩波信号产生电路213斩波电路214总原理图215元器件列表22PCB印刷电路板23制造输出FINAL三课程设计总结参考文献4摘要本设计是基于SG3525芯片为核心控制的PWM升压斩波电路(BOOSTCHOPPER)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。关键字升压斩波;SG3525;SIMULINK;PWM;PROTEL5引言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DCDC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。但以IGBT为功率器件的直流斩波电路在实际应用中需要注意以下问题(1)系统损耗的问;(2)栅极电阻;(3)驱动电路实现过流过压保护的问题。一MATLAB仿真原理1升压斩波工作原理11主电路工作原理假设L值、C值很大,V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UO为恒值,记为UO。设V通的时间为TON,此阶段L上积蓄的能量为EI1TONV断时,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释放能量为稳态时,一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等(11)化简得(12)1/OFFTT,输出电压高于电源电压,故称升压斩波电路。也称之为BOOSTCHOOPER变换器。OFFTT/升压比,调节其即可改变UO。将升压比的倒数记作Β,即TTOFF。和导通占空比,有如下关系1(13)因此,式(12)可表示为(14)OFFOONTIEUTEI11ETTETTTUOFFOFFOFFONOOFFOTIEU1EEUO1116升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因①L储能之后具有使电压泵升的作用②电容C可将输出电压保持住12IGBT驱动电路选择IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。门极电路的正偏压UGS、负偏压UGS和门极电阻RG的大小,对IGBT的通态电压、开关、开关损耗、承受短路能力及DU/DT电流等参数有不同程度的影响。其中门极正电压UGS的变化对IGBT的开通特性,负载短路能力和DUGS/DT电流有较大的影响,而门极负偏压对关断特性的影响较大。同时,门极电路设计中也必须注意开通特性,负载短路能力和由DUGS/DT电流引起的误触发等问题。根据上述分析,对IGBT驱动电路提出以下要求和条件1由于是容性输出输出阻抗;因此IBGT对门极电荷集聚很敏感,驱动电路必须可靠,要保证有一条低阻抗的放电回路。2用低内阻的驱动源对门极电容充放电,以保证门及控制电压UGS有足够陡峭的前、后沿,使IGBT的开关损耗尽量小。另外,IGBT开通后,门极驱动源应提供足够的功率,使IGBT不至退出饱和而损坏。3门极电路中的正偏压应为12~15V;负偏压应为2V~10V。4IGBT驱动电路中的电阻RG对工作性能有较大的影响,RG较大,有利于抑制IGBT的电流上升率及电压上升率,但会增加IGBT的开关时间和开关损耗;RG较小,会引起电流上升率增大,使IGBT误导通或损坏。RG的具体数据与驱动电路的结构及IGBT的容量有关,一般在几欧~几十欧,小容量的IGBT其RG值较大。5驱动电路应具有较强的抗干扰能力及对IGBT的自保护功能。IGBT的控制、驱动及保护电路等应与其高速开关特性相匹配,另外,在未采取适当的防静电措施情况下,IGBT的G~E极之间不能为开路。IGBT驱动电路分类驱动电路分为分立插脚式元件的驱动电路;光耦驱动电路;厚膜驱动电路;专用集成块驱动电路。本文设计的电路采用的是专用集成块驱动电路。IGBT驱动电路分析随着微处理技术的发展包括处理器、系统结构和存储器件,数字信号处理器以其优越的性能在交流调速、运动控制领域得到了广泛的应用。一般数字信号处理器构成的控制系统,IGBT驱动信号由处理器集成的PWM模块产生的。而PWM接口驱动能力及其与IGBT的接口电路的设计直接影响到系统工作的可靠性。因此本文采用SG3525设计出了一种可靠的IGBT驱动方案。

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