电力电子课设(直流斩波电路)

1、前 言直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。习惯上，DC-DC变换器包括以上两种情况。直流斩波电路的种类较多，包括6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，其中这次课程设计主要是熟悉和掌握前三种基本的电路。一方面，这三种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这三种电路可为理解其他的电路打下基础,直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电

2、源领域，是电力电子领域的热点。所以，此课程设计选题为：在理解BUCK、BOOST和BUCK/BOOST电路工作原理的基础上，设计出BUCK、BOOST和BUCK/BOOST电路的电路原理图，使用PSIM软件对所设计的电路进行仿真，分别获得Uo、Io波形，并计算上述数值。目 录1 直流斩波主电路的设计 31 直流斩波电路原理 31.1 直流降压斩波电路 31.2直流升压斩波电路 31.3直流升降压斩波电路 42 主电路的设计及PSIM仿真 52.1直流降压斩波主电路 52.1.1 直流降压斩波电路参数计算 52.2 直流升压斩波主电路 62.2.1 直流升压斩波电路参数计算 72.3直流升降压斩

3、波主电路 72.3.1直流降压斩波电路BUCK电路及参数计算 72.3.2直流降压斩波电路BOOST电路及参数计算 83心得体会与总结 10参考文献 111 直流斩波主电路的设计1 直流斩波电路原理1.1 直流降压斩波电路直流降压变流器用于降低直流电源的电压，使负载侧电压低于电源电压，其原理电路如1-1所示。图1-1 直流降压斩波电路原理图t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小，调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电

4、流和电压的大小。负载侧输出电压的平均值：式中T为V的开关周期，为导通时间，为占空比。Uo最大为E，减小a，Uo随之减小降压斩波电路。也称为Buck变换器(Buck Converter)。负载电流平均值为： 电流断续时，uo平均值会被抬高，一般不希望出现。 根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式: （l） 保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton，称为PWM(Pulse Width Madula-tion)或脉冲调宽型。 （2） 保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T,称为频

5、率调制或调频型。 （3） ton和T都可调，使占空比改变，称为混合型。1.2直流升压斩波电路图1-2 直流升压斩波电路原理图直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图1-2所示。在电路中V导通时，电流由E经升压电感L和V形成回路，电感L储能；当V关断时，电感产生的反电动势和直流电源电压方向相同互相叠加，从而在负载侧得到高于电源的电压，二极管的作用是阻断V导通是,电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。假设L和C值很大。V处于通态时，电源E向电感L充电，电流恒定I1，电容C向负载R供电，输出电压Uo恒定。V处于断态时，电源E和

6、电感L同时向电容C充电，并向负载提供能量。负载侧输出电压的平均值为: 负载侧输出电流的平均值为：式中T为V开关周期, 为导通时间，为关断时间。升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因:一是L储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C可将输出电压保持住。在以上分析中，认为V处于通态期间因电容C的作用使得输出电压Uo不变，但实际上C值不可能为无穷大，在此阶段其向负载放电，U。必然会有所下降，故实际输出电压会略低于理论所得结果，不过，在电容C值足够大时，误差很小，基本可以忽略。1.3直流升降压斩波电路图1-3 直流升降压斩波电路原理图直流升降压斩波电路原理图如图1-3所示。V通时，电

7、源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1。同时，C维持输出电压恒定并向负载R供电。V断时，L的能量向负载释放，电流为i2。负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。负载侧输出电压的平均值为：负载侧输出电流的平均值为：2 主电路的设计及PSIM仿真2.1直流降压斩波主电路直流降压斩波电路电路图如图2-1所示。图2-1 直流降压斩波主电路负载侧输出电压波形图：负载侧输出电流波形图：2.1.1 直流降压斩波电路参数计算设计降压斩波电路中，直流降压变压器电源电压E=100V，负载电阻R=10，试选L=100mH,T=0.02s,ton=0.01s。理论计算降压后输出结果：

8、2.2 直流升压斩波主电路直流降压斩波电路电路图如图2-2所示。图2-2 升压斩波电路主电路负载侧输出电压波形图：负载侧输出电流波形图：2.2.1 直流升压斩波电路参数计算：设计升压斩波电路中，直流升压变压器电源电压E=100V，负载电阻R=10，试选L=50mH,T=0.02s,ton=0.01s。理论计算升压后输出结果：2.3直流升降压斩波主电路2.3.1直流降压斩波电路BUCK电路及参数计算直流降压斩波电路BUCK电路图如图2-3所示。图2-3 直流升降压斩波主电路负载侧输出电压波形图：负载侧输出电流波形图：直流升降压斩波电路参数计算：设计升降压斩波电路中，直流升压变压器电源电压E=10

9、0V，负载电阻R=10，试选L=100mH,T=0.03s,ton=0.01s。理论计算降压后输出结果：2.3.2直流降压斩波电路BOOST电路及参数计算直流降压斩波电路BOOST电路图如图2-4所示。图2-4 直流升降压斩波主电路负载侧输出电压波形图：负载侧输出电流波形图：直流升降压斩波电路参数计算：设计升降压斩波电路中，直流升压变压器电源电压E=100V，负载电阻R=10，试选L=50mH,T=0.03s,ton=0.02s。理论计算升压后输出结果：3心得体会与总结回顾起此次电力电子课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在这几个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是

10、可以学到很多的东西，同时不仅可以巩固课堂所学过的知识，而且也学到了很多在书本上所学不到的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到了很多问题，这毕竟第一次做电力电子课设，难免会遇到过各种各样的问题，同时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，通过这次课程设计之后，一定程度上把以前所学过的知识重新温故了一下。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了许多仿真上问题，在同学们的帮助下克服了很多困难才取得了最后的成功。在此，对给予我帮助的所有同学表示忠心的感谢，通过这次的电力电子课程设计，我既对PSIM软件有了少许的了解，对基本斩波电路也有了较深入的认识和理解。刚开始，对有些元件的选择都不清楚，通过同学的帮助，学会了如何更好的设计电路以及选择正确的元器件。把实验所测得的波形和仿真电路的波形进行对比，虽然存在一些差异，但是基本上还是一致的。经过这次的课程设计，发现PSIM软件功能很强大。平时在学习中不能够透彻理解的知识，通