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升压斩波(boost chopper)电路设计.doc

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升压斩波(boost chopper)电路设计.doc

电力电子技术课程设计报告题目升压斩波(boostchopper)电路设计学院专业学号姓名指导老师时间1目录前言2MATlAB仿真设计6硬件实验14参考文献19附录一设计任务书20附录二PROTEL简介21附录三MATLAB简介242升压斩波电路(BoostChopper)设计一、前言1.BoostChopper工作原理图1.1升压斩波电路图图1.1中假设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offotIEU1稳态时,一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等offoontIEUtEI11化简得3EtTEtttUoffoffoffono(1)1/offtT,输出电压高于电源电压,故称升压斩波电路。也称之为boost变换器offtT/升压比,调节其即可改变Uo。将升压比的倒数记作,即Ttoff。和导通占空比有如下关系1(2)因此,式(1)可表示为EEUo111(3)升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因L储能之后具有使电压泵升的作用,电容C可将输出电压保持住。2.升压斩波电路的典型应用1直流电动机传动2单相功率因数校正(PowerFactorCorrectionPFC)电路3用于其他交直流电源中4用于直流电动机传动时图1.2用于直接电动机回馈能量的升压斩波电路图a通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源b实际L值不可能为无穷大,因此有电动机电枢电流连续和4断续两种工作状态c电机反电动势相当于图1.1中的电源,此时直流电源相当于图1.1中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的,因此不必并联电容器。电路分析基于分段线性的思想进行解析V处于通态时,设电动机电枢电流为i1,得下式mERitiL11dd(5)式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。设i1的初值为I10,解上式得tmteREeIi1101(6)当V处于断态时,设电动机电枢电流为i2,得下式EERitiLm22dd(7)设i2的初值为I20,解上式得tmteREEeIi1202(8)用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路波形5图1.3电流连续升压斩波电路波形图1.4电流断续升压斩波电路波形当电流连续时,从图1.3的电流波形可看出,tton时刻i1I20,ttoff时刻i2I10,由此可得REeemREeeREITtmoff111110(9)REeeemREeeeREITTtmon1120(10)把上面两式用泰勒级数线性近似,得REmII2010(11)该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io,即REEREmImo(12)对电流断续工作状态的进一步分析可得出电流连续的条件为6eem11(13)根据此式可对电路的工作状态作出判断。3.设计目的1通过对BoostChopper电路的设计,掌握BoostChopper电路的工作原理,综合运用所学知识,进行BoostChopper电路和系统设计的能力。2了解与熟悉BoostChopper电路拓扑、控制方法。3理解合掌握BoostChopper电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。4遇有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力4.设计内容及要求对BoosrChopper电路的主电路和控制电路进行设计。参数如下直流电压E50V,负载中R20Ω,L、C值极大,30V设计要求1理论设计了解掌握BoostChopper电路的工作原理,设计BoostChopper电路的主电路和控制电路。包括aIGBT电流、电压额定的选择b驱动、保护电路的设计c画出完整的主电路原理图和控制电路原理图d列出主电路所用元器件的明细表2仿真实验利用Matlab仿真软件对BoostChopper电路主电路和控制电路进行仿真建模,并进行仿真实验。3实际制作利用PROTEl软件会出原理图,结合具体所用元器件管脚数、外形尺寸、考虑散热和抗干扰等因素,设计PCB印刷电路板。最后完成系统电路的组装、调试。二、MATlAB仿真设计

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