可调开关电源开发设计开题报告.doc

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计 开 题 报 告可调开关电源开发设计学 院：自动化与电气工程学院 班 级：电自学生姓名： 年 月 日毕业设计开题报告课题题目可调开关电源开发设计课题来源科学技术是否实做成果形式毕业设计 毕业论文 开题报告内容（可另附页）见附页指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等）课题难易程度适中，工作量比较饱满，安排进度较合理，具备开题条件。指导教师签名：年 月 日专家组及学院意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等）专家组成员签字：教学院长（签章）：年 月 日 附页1、研究的目的电源问题一直是人们十分关心的问题，是所有电设备的动力。在电力系统中，直流系统的可靠性、稳定性及性能直接影响到电厂的运行和设备的安全；在通信网络中，通信电源成为构成各种通信手段必不可少的组成部分，对确保通信质量具有重要的影响，人们视通信电源为整个通信系统的心脏。在科研、生产以及实践等应用场合，开关电源是不可或缺的。一般的开关电源通常是输出固定电压等级，或是输出的最大电流较小，只能满足某些针对性开发的产品。为此，本课题开发设计一款可调开关电源，在纹波电压等级满足要求的前提下，可以实现416V的直流电压输出，同时输出电流信号可以高达40A，明显扩展了其应用范围。以往应用的传统的相控整流电源设备因为采用工频变压器，体积大，且输出电压的纹波系数大。它的监控系统不完善，采用主从备份方式，用户使用不方便；更重要的是它无法达到电力系统监控设备和通信设备要求电源纹波小，可靠性高，抗干扰能力强的新的技术标准。另外，由于充电设备与蓄电池并联运行，纹波系数较大，会出现蓄电池脉动充电放电，影响蓄电池的使用寿命。另外因其网侧功率因数低、调整速度慢、噪声大等缺点，正在被逐步淘汰。取而代之的是高频开关电源。开关电源取消了传统电源采用的笨重的工频变压器，使得电源得体积大大缩小；电源中得电力电子器件工作在开关状态，使整机效率很高；由于器件的开关频率一般大于20kHz，所以基本上听不到噪声。随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子电器设备领域，远程控制交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。2、国内外研究的历史和现状 60年代中期，美国已研制成20kHzDCDC变换器及电力电子开关器件，并用于通信设备供电。到70年代初期已被先进国家普遍采用，其中最有成效的黾由这种电力电子开关器件和变换技术组成整流电路，三相交流电源不经过工频变压器，而是直接整流，再由DCDC变换器变成高频交流，经再一次整流变成电设备所需的各种直流电源。由于用20kHz高频变压器取代了50Hz工频变压器，使得整流器中的关键元件“工频变压器和滤波电感”大大缩小，使整个整流器的重量、体积大幅度减小，并消除了噪声，提高了功率因素，改善了可控硅对电源造成的畸变。80年代初英国采用上述原理，研制了第一套完整的48V成套电源，即目前所谓的开关电源(SMPSwitchModePower)或开关整流器。早期开关电源的控制电路一般以分立元件非标准电路为主，一般由时钟电路、TRC(TimeRadi0Contr01)电路、分频电路、检测放大电路、保护电路组成电路形式比较灵活，但使用元件多，电路设计复杂，而且可靠性不高 。经过十多年的发展，国外在1977年左右开始进入控制电路集成化阶段。一个大规模单片集成型控制电路除了包括开关电源控制方案的公共功能外，通常还持有更为广泛的适应性，这样的单片取代了上百个分立元件，大幅度地减少了元器件数量，提高了电源地可靠性，简化了电路地设计计算，有利于生产和维护，同时也加速了电源控制电路标准化的进程。控制电路的集成化标志着开关电源的重大进步。目前市场上出售的单片集成型控制电路种类较多，例如美国UNITRODE的UC3845系列，TEXASINSTRUMENT的TL494系列等等。21世纪，市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十千赫；采用MOSFET的开关电源转化频率可达几百千赫。为提高开关频率，必须采用高速开关器件。对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。它可以极大地提高开关速度，理论上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式，目前这种谐振开关方式已经实用化。自开关电源问世以来，其可靠性随着器件和控制方法的改进不断提高。目前的直流电源系统普遍采用“备用并联运行”方法，在开关电源中称为“N+I模块冗余备份”。这种并联运行采取均流方式，使整个系统的可靠性极大提高，而且各模块可热插拔，维护十分方便。随着开关电源应用地扩大，其供电体制已逐渐从集中供电向分散供电过渡，其相应的管理体制也正在向集中监控和集中管理方向发展，逐渐实现无人值守或少人值守。即应用计算机技术和通讯技术实现遥信、遥测和遥控。3、主要研究内容与方法（1）研究整流电路工作原理，设计一款可调开关电源，具体可以实现如下功能：1.交流输入电压：AC 220V10%2.直流输出电压：416V可调3.输出电流：040A4.输出电压调整率：1%5.纹波电压：Upp50mV6.显示及报警：显示输入及输出的电压及电流，并具备故障报警功能。 （2）基于单片机控制的输出连续可调开关电源的设计。系统框图如下如需要论文和实物请浏览器访问/item.htm?id=525424802980（3）首先整流方法采用UC2875移相全桥方式。（4）然后用MATLAB软件先进行仿真分析,完成电路图的设计。（5）最后实物制作。4、课题的准备情况：1、收集和查阅相关文献。2、学习MATLAB软件的使用方法。3、分析整流电路及原理。4、进行系统设计要结合实际，并且要考虑满足系统的性能参数指标。5、工作进度计划查阅相关资料 1-2 周了解开关电源的结构 3-4周用仿真软件制作仿真模型 5-6周确定好电路参数，选择制作方案 7-9周制作实物并进行调试 10-11周撰写毕业设计论文准备答辩 12周6、参考文献：1王兆安，刘进军.电力电子技术 5版M.北京：机械工业出版社，20092侯振义.直流开关电源技术及应用M.北京：电子工业出版社,20063 李鹏,宋旭日.数字可调直流稳压电源设计J. 科技创新与应用. 2015(32)4陈坚.电力电子学电力电子变换和控制技术M.北京：高等教育出版社，20025李序葆.电力电子器件及其应用M.北京：机械工业出版社，20056林渭勋.现代电力电子技术M.北京：机械工业出版社，20067 林健鹏,毛行奎.一种高功率因数可调直流开关电源的设计J. 电器与能效管理技术. 2015(03)8 芦守平,姜瀚文,徐千.基于单片机控制的程控开关电源研究J. 电子技术应用. 2011(05)9 罗礼华,王生学,徐小勇,张侃谕.一种单片机程控式软开关电源J. 仪表技术. 2008(04)10华伟，周文定.现代电力电子器件及其应用M.北京： 清华大学出版社，200211张卫平.绿色电源现代电能变换技术及应用M.北京：科学出版社，200112 陈姝,张兆东,黄颖,石会.“电力电子技术基础”课程教学方法初探以电力电子器件的教学为例J. 工业和信息化教育. 2015(03)13 王鑫,张黎.基于单片机的可调直流稳压电源设计J. 电子制作. 2015(11)14张蕊萍,王平清.单片机控制高精度占空