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EEUo111（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mERitiL11dd（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：EERitiLm22dd（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，t=ton时刻i1=I20，t=toff时刻i2=I10，由此可得：REeemREeeREITtmoff111110（9）REeeemREeeeREITTtmon1120（10）把上面两式用泰勒级数线性近似，得REmII2010（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6eem11（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E=50V，负载中R=20，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：a)IGBT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