直流斩波电路课程设计

直流斩波电路课程设计
直流斩波电路课程设计

课程设计说明书

题目名称:直流斩波电路的设计

系部:电力工程系

专业班级:新能源13-1

学生姓名:谢程程

学号:2013231292

指导教师:张海丽

完成日期:2015.6.13

新疆工程学院

课程设计评定意见

设计题目直流斩波电路的设计

系部__电力工程系_____ 专业班级新能源13-1

学生姓名__谢程程_________ 学生学号2013231292

评定意见:

评定成绩:

指导教师(签名):年月日

(此页背书)

评定意见参考提纲:

1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。

2、学生的勤勉态度。

3、设计或说明书的优缺点,包括:学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

新疆工程学院

电力工程系(部)课程设计任务书

2014/2015学年第二学期2015年 6 月15日

教研室主任(签名)系(部)主任(签名)

摘要

直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电,也称为直流-直流变换器。直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况,不包括直流-交流-直流的情况;

本文主要介绍的是直流斩波电路的设计,通过对直流源,控制电路,驱动电路和保护电路的设计完成整个直流斩波电路的设计。通过示波器很直观的看到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,利用自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。硬件电路设计,它通过Protel等软件设计完成。

关键词:直流斩波控制驱动保护

目录

摘要

1 直流斩波主电路的设计............................ 错误!未定义书签。

1.1 电力电子技术介绍............................ 错误!未定义书签。

1.1.1 电力电子技术的内容..................... 错误!未定义书签。

1.1.2 电力电子技术的发展................. 错误!未定义书签。

1.1.3 电力电子技术的重要作用............... 错误!未定义书签。

1.1.4 电力电子技术课程的学习要求 (2)

1.2 直流斩波电路介绍............................ 错误!未定义书签。

1.3 直流斩波电路原理............................ 错误!未定义书签。

1.3.1 直流降压斩波电路....................... 错误!未定义书签。

1.3.2 降压斩波电路实验室验证 (7)

1.3.3 直流升压斩波电路 (9)

1.4 主电路的设计................................ 错误!未定义书签。

1.4.1 课程设计的目的......................... 错误!未定义书签。

1.4.2 课程设计的任务与要求................... 错误!未定义书签。

1.4.3 设计方案选定与说明..................... 错误!未定义书签。

2 触发电路设计...................................... 错误!未定义书签。

2.1控制及驱动电路设计........................... 错误!未定义书签。

2.1.1 PWM控制芯片SG3525简介................ 错误!未定义书签。

2.1.2 SG3525内部结构及工作特性............ 错误!未定义书签。

2.1.3 SG3525的工作原理...................... 错误!未定义书签。

2.1.4 控制电路工作原理....................... 错误!未定义书签。

2.2 驱动电路的设计.............................. 错误!未定义书签。

2.3 保护电路的原理与设计 (18)

2.3.1 过电压保护 (18)

2.3.2 过电流保护 (19)

2.4触发电路 (19)

2.5系统总电路................................... 错误!未定义书签。

3 电路仿真.......................................... 错误!未定义书签。

3.1 触发电路的仿真.............................. 错误!未定义书签。

3.1.1 Multisim仿真电路的建立................ 错误!未定义书签。

3.1.2 触发电路的仿真结果及分析............... 错误!未定义书签。

3.2 直流降压斩波电路的仿真及分析................ 错误!未定义书签。

3.2.1 Multisim仿真电路的建立................ 错误!未定义书签。

3.2.2 直流降压斩波电路仿真结果及分析......... 错误!未定义书签。

3.3 升压斩波电路仿真.......................... 错误!未定义书签。

3.3.1 Multisim仿真电路的建立................ 错误!未定义书签。

3.3.2 直流升压斩波电路仿真结果及分析......... 错误!未定义书签。总结与体会 (27)

参考文献 (28)

1 直流斩波主电路的设计

1.1 电力电子技术介绍

1.1.1 电力电子技术的内容

电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。它主要研究各种电力电子器件,以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置,以完成对电能的变换和控制。

它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支,又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支,或者说是强弱电相结合的新科学。电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

电有直流(DC)和交流(AC)两大类。前者有电压幅值和极性的不同,后者除电压幅值和极性外,还有频率和相位的差别。实际应用中,常常需要在两种电能之间,或对同种电能的一个或多个参数(如电压,电流,频率和功率因数等)进行变换。

变换器共有四种类型:

(1)交流-直流(AC-DC)变换:将交流电转换为直流电。

(2)直流-交流(DC-AC)变换:将直流电转换为交流电。这是与整流相反的变换,也称为逆变。当输出接电网时,称之为有源逆变;当输出接负载时,称之为无源逆变。

(3)交-交(AC-AC)变换,将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其中:改变交流电压有效值称为交流调压;将工频交流电直接转换成其他频率的交流电,称为交-交变频。

(4)直流-直流(DC-DC)变换,将恒定直流变成断续脉冲输出,以改变其平均值。

1.1.2 电力电子技术的发展

在有电力电子器件以前,电能转换是依靠旋转机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。

1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后,因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。70年代以后,出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件),如:门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。

控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。现在已有专为各种控制

功能设计的专用集成电路,使变换器的控制电路大为简化。微处理器和微型计算机的引入,特别是它们的位数成倍增加,运算速度不断提高,功能不断完善,使控制技术发生了根本的变化,使控制不仅依赖硬件电路,而且可利用软件编程,既方便又灵活。各种新颖、复杂的控制策略和方案得到实现,并具有自诊断功能,并具有智能化的功能。将新的控制理论和方法应用在变换器中。

综上所述可以看出,微电子技术、电力电子器件和控制理论则是现代电力电子技术的发展动力。

1.1.3 电力电子技术的重要作用

(1) 优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理,使电能的使用达到合理、高效和节约,实现了电能使用最佳化。例如,在节电方面,针对风机水泵、电力牵引、轧机冶炼、轻工造纸、工业窑炉、感应加热、电焊、化工、电解等14个方面的调查,潜在节电总量相当于1990年全国发电量的16%,所以推广应用电力电子技术是节能的一项战略措施,一般节能效果可达10%-40%,我国已许多装置列入节能的推广应用项目。

(2) 改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。据发达国家预测,今后将有95%的电能要经电力电子技术处理后再使用,即工业和民用的各种机电设备中,有95%与电力电子产业有关,特别是,电力电子技术是弱电控制强电的媒体,是机电设备与计算机之间的重要接口,它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件,成为发挥计算机作用的保证和基础。

(3) 电力电子技术高频化和变频技术的发展,将使机电设备突破工频传统,向高频化方向发展。实现最佳工作效率,将使机电设备的体积减小几倍、几十倍,响应速度达到高速化,并能适应任何基准信号,实现无噪音且具有全新的功能和用途。

(4) 电力电子智能化的进展,在一定程度上将信息处理与功率处理合一,使微电子技术与电力电子技术一体化,其发展有可能引起电子技术的重大改革。有人甚至提出,电子学的下一项革命将发生在以工业设备和电网为对象的电子技术应用领域,电力电子技术将把人们带到第二次电子革命的边缘。

1.1.4 电力电子技术课程的学习要求

(1) 熟悉和掌握常用电力电子器件的工作机理、特性和参数,能正确选择和使用它们。

(2) 熟悉和掌握各种基本变换器的工作原理,特别是各种基本电路中的电磁过程,掌握其分析方法、工作波形分析和变换器电路的初步设计计算。

(3) 了解各种开关元件的控制电路、缓冲电路和保护电路。

(4) 了解各种变换器的特点、性能指标和使用场合。

(5) 掌握基本实验方法与训练基本实验技能。

1.2 直流斩波电路介绍

直流-直流变换器(DC/DC Converter)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,包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称为斩波电路(DC Converter),它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,一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称为带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。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,其中前两种是最基本的电路。一方面,这两种电路应用最为广泛,另一方面,理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。

利用不同的基本斩波电路进行组合,可构成复合斩波电路,如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合,可构成多相多重斩波电路。

直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域,是电力电子领域的热点。全控型器件选择绝缘栅双极晶体管(IGBT)综合了GTR和电力MOSFET的优点,具有良好的特性。目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场,应用领域迅速扩展,成为中小功率电力电子设备的主导器件。

1.3 直流斩波电路原理

1.3.1 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,其原理电路如图1-1 所示。该电路使用一个全控型器件V,图中为IGBT,也可使用其他器件,若采用晶闸管,需设置使晶闸管关断的辅助电路。为在V关断时给负载中电感电流提供通道,设置了续流二极管VD。斩波电路主要用于电子电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等,后两种情况下负载中均会

出现反电动势,如图中E

M 所示。若无反电动势时,只需另E

M

=0即可。

如图1-1b中V的栅射电流i

G

波形所示,在t=0时刻开关器件V导通,电源

E向负载供电,负载电压u

0=E,负载电流i

按指数曲线上升。当t=t

1

时刻,控制

V关断,电感L释放储能,维持负载电流,电流经负载和二极管VD形成回路,负载电压u

近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小,通常使串联的电感L值较大。

图1.1 直流降压斩波电路原理图及工作波形

至一个周期T 结束,再驱动V 导通,重复上一个周期的过程。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。负载侧输出电压的平均值为:

E E T

t E t t t U on off on on α==+=0 (1-1) 式中T 为V 开关周期,on t 为V 处于通态的时间,off t 为V 处于断态的时间,α为导通占空比,简称占空比或导通比。

由式(1-1)可知,输出到负载的电压平均值0U 最大为E ,减小α,0U 随之减小。因此该电路为降压斩波电路,也称为Buck 变换器。

负载电流平均值为:

c)电流断续时的波形

E M i

R E U I m -=00 (1-2)

由图1-1b 、c 可见,电流断续时0U 平均值会被抬高,一般不希望出现。 主电路中需要确定参数的元器件有IGBT 、二极管、直流电源、电感、电阻值的确定,其参数确定如下:

(1)电源 要求输入电压为200V 。其直流稳压电源模块前面已完成,以该直流稳压电源作为系统电源。

(2)电阻 因为当输出电压为200V 时,假设输出电流为0.1-1A 。所以由欧姆定律可得负载电阻值应该在Ω-2000200。

(3)IGBT IGBT 绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR 的低导通压降两方面的优点。GTR 饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET 驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT 综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。由图1.1易知当IGBT 截止时,回路通过二极管续流,此时IGBT 两端承受最大正压为200V ;而当α=1时,IGBT 有最大电流,其值为1A 。故需选择集电极最大连续电流c I >A 1,反向击穿电压V B vceo 200>的IGBT 。而一般的IGBT 都满足要求。

(4)二极管 当α=1时,其承受最大反压200V ;而当α趋近于1时,其承受最大电流趋近于1A ,故需选择V U N 200≥,A I N 1≥的二极管。

(5)电感 选择大电感L(为700mL)。

该电路使用一个全控器件V ,途中为IGBT ,也可使用其他器件,若采用晶闸管,需设置晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断是给负载的电杆电流提供通道,设置了续流二极管VD 。斩波电路的典型用途之一个拖动直流电动机,也可以带蓄电池负载,两种情况句会出现反电动势。

在具有升降压功能的非隔离式DC /DC 变换器中,Buck-Boost 变换器和Cuk 变换器是负极性输出,Sepic 变换器和Zeta 变换器是正极性输出,但这两个变换器结构复杂,都需要两个储能电感,这必然导致变换器的损耗增加、效率变低,且体积和质量大。本文针对实际研究项目中提出的要求,摒弃采用上述各种变换器,设计了一种新颖的具有升降压功能和正极性输出的DC /DC 变换器,并采用该DC /DC 变换器研制出达到技术指标要求的直流开关电源,获得了良好的应用

价值。

直流系统调速是由功率晶闸管、移相控制电路、转速电流双闭环调速电路、积分电路、电流反馈电路、以及缺相和过流保护电路,通常指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。机械特性上通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。

PWM控制技术是一中广泛应用于控制领域的技术,其原理是利用冲量相等而形状相通的窄脉冲加在具有惯性的环节时候,效果基本相通。在电力拖动系统中,调节电枢电压的直流调速是应用最广泛的一种调速方法,除了利用晶闸管整流器获得可调直流电压外,还可利用其它电力电子元件的可控性能,采用脉宽调制技术,直接将恒定的直流电压调制成极性可变,大小可调的直流电压,用以实现直流电动机电枢两端电压的平滑调节,构成直流脉宽调速系统,随着电力电子器件的迅速发展,采用门极可关断晶体管GTO、全控电力晶体管GTR、P-MOSFET、绝缘栅晶体管IGBT)等一些大功率全控型器件组成的晶体管脉冲调宽型开关放大器(Pulse Width Modulated),已逐步发展成熟,用途越来越广。

调速通常通过给定环节,中间放大环节,校正环节,反馈环节和保护环节等来实现。电动机的转速不能自动校正与给定转速的偏差的调速系统称为开环控制系统。这种调速系统的电动机的转速要受到负载波动及电源电压波动等外界扰动的影响。电动机的转速能自动的校正与给定转速的偏差,不受负载及电网电压波动等外界扰动的影响,使电动机的转速始终与给定转速保持一致的调速系统称为闭环控制系统。这是由于闭环控制系统具有反馈环节。

IGBT是强电流、高压应用和快速终端设备用垂直功率MOSFET的自然进化。由于实现一个较高的击穿电压BVDSS需要一个源漏通道,而这个通道却具有很高的电阻率,因而造成功率MOSFET具有RDS(on)数值高的特征,IGBT消除了现有功率MOSFET的这些主要缺点。虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度改进了RDS(on)特性,但是在高电平时,功率导通损耗仍然要比IGBT 技术高出很多。较低的压降,转换成一个低VCE(sat)的能力,以及IGBT的结构,同一个标准双极器件相比,可支持更高电流密度,并简化IGBT驱动器的原理图。

一个晶闸管直流调速系统是由转速的给定、检测、反馈、平波电抗器、可控整流器、放大器、直流电动机等环节组成。这些环节都是根据用户要求首先被选择而确定下来的,从而构成了系统的固有部分。本文中的双闭环可逆PWM调速系统,采用集成控制器SG3524产生占空比可调的PWM波,它的内部包括误差放大器,限流保护环节,比较器,振荡器,触发器,输出逻辑控制电路和输出三极管等环节,是一个典型的性能优良的开关电源控制器,输出级是由IGBT构成的功率控制器,进而驱动它励直流电动机,达到速度控制的目的。由于电路有开关频

率高的特点,所以直流脉宽调速系统与V-M系统相比,在许多方面具有较大的优越性,例如主电路线路简单,需用的功率元件少,低速性能好,稳速精度高,因而调速范围宽,开关频率高,电流容易连续,谐波少,电机损耗和发热都较少,调速装置效率和电网功率因素高,系统的频带宽、快速性能好、动态抗扰能力强等等。

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:

(1)保持开关周期T不变,调节开关导通时间

t,称为脉冲宽度调制或脉冲调

on

宽型。

(2)保持开关导通时间

t不变,改变开关周期T,称为频率调制或调频型。

on

(3)

t和T都可调,使占空比改变,称为混合型。

on

1.3.2 降压斩波电路实验室验证

理论学习后,在实验室进行了直流降压斩波电路实验验证,直观看出了导通占空比α对负载的电压平均值

U的影响,其实验器材和接线图如图1.2所示:

图1.2 电力电子实验实训装置

直流斩波降压电路内容和步骤:

1.根据直流斩波电路图完成降压电路的连线。

2.将(+20V、+5V、-5V)接入线路板相应电源接口。注意电压+、-极性不可接错。

3.测量各电压的幅值是否正确。

4.用示波器和万用表测量主电路(50V整流电路)输出电压的幅值和波形。

5.调节RP,用示波器测量脉冲的宽度和幅值,观察他们的变化,并做记录。

6.在脉冲信号电压及主电路电压(幅值与波形)正常的情况下,接上负载(灯泡)及脉冲输入信号。

7.使占空比为50%上时,测量负载平均电压UL的幅值与波形,如图1.3。

8.使占空比分别为30%,最大(98%)时,重复步骤7。记录波形,如图1.4和图1.5。

图1.3 占空比50%时的波形

图1.4 占空比30%时的波形

图1.5 占空比98%时的波形

1.3.3 直流升压斩波电路

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1.6所示。首先假设电路中电感L值很大,电容C值也很大。当可控开关V处于通态时,电源

,同时电容C上的电压向负载R供电。E向电感L充电,充电电流基本恒定为I

1

当V处于断态时E和L共同向电容C充电并向负载R提供能量,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。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。

图1.6 直流升压斩波电路原理图及工作波形

当电路工作于稳态时,一个周期T 中电感L 积蓄的能量与释放的能量相等,即: E t T E t t t U off

off off on =+=0 (1-3)

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:一是电感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U 0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 0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。

1.4 主电路的设计

1.4.1 课程设计的目的

熟悉降压斩波电路和升压斩波电路的工作原理,掌握两种基本斩波电路的工作状态,了解电路图的波形情况及占空比对波形的影响,本设计主要讲述直流降压斩波电路。

1.4.2 课程设计的任务与要求

根据给出的技术要求, 确定总体设计方案选择具体的元件,进行硬件系统的设计,进行相应的电路设计,完成相应的功能进行调试与修改,撰写课程设计说明书。

斩波调速器负载选用额定电压为220V ,额定电流为1.2A 的他励直流电动机实现电机的单向调速,即电机的单象限运行。IGBT 的驱动电路的设计,这一部分电路可以用单片机和硬件电路相结合来实现,也可以用专用芯片TL494结合其它硬件电路来实现。IGBT 驱动电路的设计可借助仿真软件Multisim 来进行。稳压电源,电机均由实验室提供。

1.4.3 设计方案选定与说明

由于这些电路中都需要直流电源,所以这部分由以前所学模拟电路知

识可以由整流器解决。IGBT的通断用PWM控制,用PWM方式来控制IGBT的通断需要使用脉宽调制器SG3525来产生PWM控制信号。降压斩波主电路原理图如图1.7所示:

图1.7 降压斩波电路原理图

接通控制电路电源,用示波器分别观察锯齿波和PWM信号的波形(实验装置应给出测量端,位置在图中已标出),记录其波形、频率和幅值。调节Ur的大小,观察PWM信号的变化情况。

斩波电路的输入直流电压u

i

由低压单相交流电源经单相桥式二极管整

流及电感电容滤波后得到。接通交流电源,观察u

i

波形,记录其平均值。斩波电路的主电路包括降压斩波电路和升压斩波电路两种,电路中使用的器件为电力MOSFET,注意观察其型号、外形等。

切断各处电源,将直流电源u

i

与升压斩波主电路连接,断开降压斩波主电路。检查接线正确后,接通主电路和控制电路的电源。改变ur值,每

改变一次u

r

,分别观测PWM信号的波形、电力MOSFET的栅源电压波形、输

出电压u

o 的波形、输出电流i

o

的波形,记录的PWM信号占空比α,u

i

、u

o

的平均值U

i 和U

o

2 触发电路设计

2.1 控制及驱动电路设计

2.1.1 PWM 控制芯片SG3525简介

SG3525A 系列脉宽调制器控制电路可以改进为各种类型的开关电源的控制性能和使用较少的外部零件。在芯片上的5.1V 基准电压调定在±1%,误差放大器有一个输入共模电压范围。它包括基准电压,这样就不需要外接的分压电阻器了。一个到振荡器的同步输入可以使多个单元成为从电路或一个单元和外部系统时钟同步。在CT 和放电脚之间用单个电阻器连接即可对死区时间进行大范围的编程。在这些器件内部还有软起动电路,它只需要一个外部的定时电容器。一只断路脚同时控制软起动电路和输出级。只要用脉冲关断,通过PWM (脉宽调制)锁存器瞬时切断和具有较长关断命令的软起动再循环。当VCC 低于标称值时欠电压锁定禁止输出和改变软起动电容器。输出级是推挽式的可以提供超过200mA 的源和漏电流。SG3525A 系列的NOR (或非)逻辑在断开状态时输出为低。 ·工作范围为8.0V 到35V

·5.1V ±1.0%调定的基准电压

·100Hz 到400KHz 振荡器频率

·分立的振荡器同步脚

2.1.2 SG3525内部结构及工作特性

(1)基准电压调整器

基准电压调整器是输出为 5.1V ,50mA ,有短路电流保护的电压调整器。它供电给所有内部电路,同时又可作为外部基准参考电压。若输入电压低于6V 时,可把15、16脚短接,这时5V 电压调整器不起作用。

(2)振荡器

3525A 的振荡器,除CT 、RT 端外,增加了放电、同步端3。RT 阻值决定了内部恒流值对CT 充电,CT 的放电则由5、7端之间外接的电阻值RD 决定。把充电和放电回路分开,有利于通过RD 来调节死区的时间,因此是重大改进。这时3525A 的振荡频率可表为:

()

D T T s R R C f 37.01+=

(2-1) (3)SG3525的内部结构

PWM 控制芯片SG3525具体的内部引脚结构如图2.1及图2.2所示。其中,脚16为SG3525的基准电压源输出,精度可以达到(5.1±1%)V ,采用了温度补偿,而且设有过流保护电路脚5、脚6、脚7内有一个双门限比较器,内设电容充放电电路,加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525的振荡器。振荡器还

设有外同步输入端脚3、脚1及脚2分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器,直流开环增益为70dB左右。根据系统的动态、静态特性要求,在误差放大器的输出脚9和脚1之间一般要添加适当的反馈补偿网络。

图2.1 SG3525引脚图

图2.2 SG3525的引脚以及内部框图

实验2 直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)

实验二 直流斩波电路的性能研究 一、实验目的 (1)熟悉直流斩波电路的工作原理。 (2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。 (3)了解PWM 控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。 三、实验线路及原理 1、主电路 ①、降压斩波电路(Buck Chopper) 降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图6-1所示。图中V 为全控型器件,选用IGBT 。D 为续流二极管。由图6-1b 中V 的栅极电压波形U GE 可知,当V 处于通态时,电源U i 向负载供电,U D =U i 。当V 处于断态时,负载电流经二极管D 续流,电压U D 近似为零,至一个周期T 结束,再驱动V 导通,重复上一周期的过程。负载电压的平均值为: 式中t on 为V 处于通态的时间,t off 为V 处于断态的时间,T 为开关周期,α为导通占空 比,简称占空比或导通比(α=t on /T)。由此可知,输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ,若减小占空比α,则U O 随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称该电路为降压斩波电路。 (a)电路图 (b)波形图 图6-1 降压斩波电路的原理图及波形 ②、升压斩波电路(Boost Chopper) 升压斩波电路(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图6-2所示。电路也使用一个全控型器件V 。由图6-2b 中V 的栅极电压波形U GE 可知,当V 处于通态时,电源U i 向电感L 1充电,充电电流基本恒定为I 1,同时电容C 1上的电压向负载供电,因C 1值很大,基本保持输出电压U O 为恒值。设V 处于通态的时间为t on ,此阶段电感L 1上积蓄的能量为U i I 1t on 。当V 处于断态时U i 和L 1共同向电容C 1充电,并向负载提供能量。设V 处于断态的时间为t off ,则在此期间电感L 1释放的能量为(U O -U i ) I 1t on 。当电路工作于稳态时,一个周期T 内电感L 1积蓄的能量与释放的能量相等,即: i i on i off on on o aU U T t U t t t U ==+= U GE U D t t t U O t on t off T U i - +- + U

直流升压斩波电路课程设计

湖南工学院 课程设计说明书 课题名称:直流升压斩波电路的设计专业名称:自动化 学生班级:自本0903班 学生姓名:曾盛 学生学号: 09401040322 指导教师:桂友超

电力电子技术课程设计任务书 一、设计任务和要求 (1)熟悉整流和触发电路的基本原理,能够运用所学的理论知识分析设计任务。 (2)掌握基本电路的数据分析、处理;描绘波形并加以判断。 (3)能正确设计电路,画出线路图,分析电路原理。 (4)广泛收集相关资料。 (5)独立思考,刻苦专研,严禁抄袭。 (6)按时完成课程设计任务,认真、正确的书写课程设计报告。 二、设计内容 (1)明确设计任务,对所要设计地任务进行具体分析,充分了解系统性能,指标要求。 (2)制定设计方案。 (3)迸行具体设计:单元电路的设计;参数计算;器件选择;绘制电路原理图。 (4)撰写课程设计报告(说明书):课程设计报告是对设计全过程的系统总结。 三、技术指标 斩波电路输出电压为340±5V,直流升压斩波电路输入电压为直流流24V~60V,输出功率为100W。

绪论 ........................................................... - 1 - 第1章直流升压斩波电路的设计思想 .............................. - 3 - 1.1直流升压斩波电路原理..................................... - 3 - 1.2参数计算................................................. - 4 - 第2章直流升压斩波电路驱动电路设计 ............................ - 5 - 第3章直流升压斩波电路保护电路设计 ............................ - 6 - 3.1过电流保护电路........................................... - 6 - 3.2过电压保护电路........................................... - 6 - 第4章直流升压斩波电路总电路的设计 ............................ - 7 - 第5章直流升压斩波电路仿真 .................................... - 8 - 5.1仿真模型的选择........................................... - 8 - 5.2仿真结果及分析........................................... - 8 - 第6章设计总结 ............................................... - 10 - 参考文献 ...................................................... - 11 - 附录:元件清单 ................................................ - 12 -

直流降压斩波电路的设计

直流降压斩波电路的设计 摘要: 本实验设计的是Buck降压斩波电路,采用全控型器件IGBT。根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路。 关键词:降压斩波,主电路、控制电路、驱动及保护电路。 引言:直流传动是斩波电路应用的传统领域,而开关电源则是斩波电路应用的新领域,是电力电子领域的一大热点。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。直流变换电路的用途非常广泛,包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正,以及用于其他领域的交直流电源。斩波器的工作方式有:脉宽调制方式,频率调制方式和混合型。脉宽调制方式较为通用。当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。美国VICOR公司设计制造得多种ECI 软开关DC/DC变换器,最大输出功率有300W、600W、800W等,相应得功率密度为(6.2、10、17)W/cm3,效率为(80—90)%。日本NemicLambda公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块RM系列,其开关频率为200—300KHz,功率密度已达 27W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。 1设计目的 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,其中IGBT 降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路,是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路,用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与GTR的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点,输入阻抗高,又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。

电力电子技术I-实验1-直流斩波电路

课程名称:电力电子技术指导老师:马皓成绩:__________________实验名称:直流斩波电路的研究实验类型:_________________同组学生姓名:___________一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤 * 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得 一、实验目的 1、熟悉六种直流斩波电路(Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic、Zeta)的工作原理与 特点; 2、掌握六种直流斩波电路在负载电流连续工作时的工作状态以及负载波形。 二、实验内容 1、分别按照六种直流斩波电路的结构分别连接对应的试验电路; 2、分别观察六种不同直流斩波电路在电路不同占空比的PWN波时的工作情况,并记录负载 电压,与理论值进行比较,分析实验结果。 、 三、主要实验设备与仪器 1、MPE-I电力电子探究性实验平台 2、NMCL-22H直流斩波电路 3、NMCL-22H-CK直流斩波电路插卡

4、NMCL-50数字直流表 5、示波器 四、实验线路 1、Buck chopper降压斩波电路 (1)将PWN波形发生器的占空比调节电位器左旋到底(使占空比最小),输出端“VG-T”端接到斩波电路中IGBT管VT的”G“端,将PWN的”地“接到斩波电路中IGBT的”E“端,按照下图接成Buck chopper斩波器; (2)检查电路无误后,闭合电源开关,用示波器观察PWN输出波形,调节PWN触发器的电位器RP1,即改变触发脉冲的占空比记录占空比10%~80%实际负载电压,观察PWN占空比分别为10%、50%、80%下的负载电压波形。 ` 2、Boost chopper升压斩波电路 (1)按照下图接成Boost chopper电路,电感电容任选,负载电阻为R; (2)参照Buck chopper斩波电路,改变触发脉冲的占空比记录占空比10%~80%实际负载电压; (3)观察PWN占空比分别为10%、50%、80%下的负载电压波形。 3、Buck-Boost chopper升压斩波电路

直流升压斩波电路课程设计

直流升压斩波电路课程设 计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

湖南工学院课程设计说明书课题名称:直流升压斩波电路的设计专业名称:自动化 学生班级:自本0903班 学生姓名:曾盛 学生学号: 指导教师:桂友超

电力电子技术课程设计任务书 一、设计任务和要求 (1)熟悉整流和触发电路的基本原理,能够运用所学的理论知识分析设计任务。 (2)掌握基本电路的数据分析、处理;描绘波形并加以判断。 (3)能正确设计电路,画出线路图,分析电路原理。 (4)广泛收集相关资料。 (5)独立思考,刻苦专研,严禁抄袭。 (6)按时完成课程设计任务,认真、正确的书写课程设计报告。 二、设计内容 (1)明确设计任务,对所要设计地任务进行具体分析,充分了解系统性能,指标要求。 (2)制定设计方案。 (3)迸行具体设计:单元电路的设计;参数计算;器件选择;绘制电路原理图。 (4)撰写课程设计报告(说明书):课程设计报告是对设计全过程的系统总结。 三、技术指标 斩波电路输出电压为340±5V,直流升压斩波电路输入电压为直流流24V~60V,输出功率为100W。

直流升压电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 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电路、升降压电路、复合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。 早期的直流装换电路,电路复杂、功率损耗、体积大,使用不方便。晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。它电路简单体积小,便于集成;功率损耗少,符合当今社会生产的要求;所以在直流转换电路中使用晶闸管是一种很好的选择。 主要元件介绍 1 IGBT介绍 本设计基于《电力电子技术》课程,充分使用全控型晶闸管IGBT设计电路,实现直流升压。 IGBT绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。 2 驱动电路M57962L简介 M57962L是由日本三菱电气公司为驱动IGBT而设计的厚膜集成电路(Hybrid Integrated Circuit For Driving IGBT Modules) 。在驱动模块内部装有2500V高隔离电压的光电耦合器,过流保护电路和过流保护输出端子,具有封闭性短路保护功能。M57962L是一种高速驱动电路,驱动信号延时tPLH 和tPHL最大为μs。可以驱动600V/400V 级的IGBT模块。M57962L工作程序:当电源接通后,首先自检,检测IGBT是否过载或短路。若过载或短路, IGBT 的集电极电位升高,经外接二极管流入检测电路的电流增加,栅极关断电路动作,切断

降压斩波电路课程设计

目录 一、引言 (2) 二、设计要求与方案 (2) 2.1设计要求 (2) 2.2 方案确定 (3) 三、主电路设计 (3) 3.1 主电路方案 (3) 3.2 工作原理 (4) 3.3 参数分析 (5) 四、控制电路设计 (5) 4.1 控制电路方案选择 (5) 4.2 工作原理 (6) 4.3 控制芯片介绍 (7) 五、驱动电路设计 (9) 5.1 驱动电路方案选择 (9) 5.2 工作原理 (10) 六、保护电路设计 (11) 6.1 过压保护电路 (11) 6.2 过流保护电路 (12) 七、系统仿真及结论 (13) 八、结论 (16) 九、参考文献 (16) 十、致谢 (17)

一、引言 随着电力电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻,薄,小和高效率方向发展。开关电源因其体积小,重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。伴随着人们对开关电源的进一步升级,低电压,大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。 开关电源分为AC/DC和DC/DC,其中DC/DC 变换已实现模块化,其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波电路主要用于电子电路的供电电源,也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路,是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路,用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点,又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间,可正常工作于几十千赫兹频率范围内,故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动,电压、电流容量大的优点。 IGBT降压斩波电路由于易驱动,电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景,也由于开关电源向低电压,大电流和高效率发展的趋势,促进了IGBT降压斩波电路的发展。 二、设计要求与方案 2.1 设计要求 2.1.1 课程设计目的 1、培养文献检索的能力,特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。 2、培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养运用知识的能力和工程设计的能力。 4、提高课程设计报告撰写水平。 2.1.2 课程设计要求 降压斩波电路设计要求: 1、输入直流电压:U d=100V 2、开关频率5KHz 3、输出电压20V 4、最大输出电流:20A 5.L=100mH

直流斩波电路设计与仿真

电力电子技术课程设计报告 姓名: 学号: 班级: 指导老师: 专业: 设计时间:

目录 .降压斩波电路............................................... ..6 .直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12) 三................................................................... 控制实现. (19) 四.直流斩波电路的建模与仿真 (29) 五.................................................. 课设体会与总结30 六................................................................... 参考文献 (31)

摘要 介绍了一种新颖的具有升降压功能的D(y DC变换器的设计与实现,具体地分析了该DQ7DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计),详细地阐述了该DQ7 DC变换器控制系统的原理和实现,最后给出了测试结果 关键词:DC/ DC变换器,降压斩波,升压斩波,储能电感,直流开关电源,PWM 直流脉宽调速 一.降压斩波电路 1.1降压斩波原理: U o t on E t on E I U 0 E M 1 0R 式中G为V处于通态的时间;t°ff为V处于断态的时间;T为开关周期;为导通 占空比,简称占空比火导通比。 根据对输出电压平均值进行调制的方式不同,斩波电路有三种控制方式: 1) 保持开关周期T不变,调节开关导通时间t on不变,称为PWM 2) 保持开关导通时间t on不变,改变开关周期T,称为频率调制或调频型。 3) t on和T都可调,使占空比改变,称为混合型。 1.2工作原理 1) t=0时刻驱动V导通,电源E向负载供电,负载电压u o二E,负载电流i o 按 指数曲线上升 2) t=t 1时刻控制V关断,负载电流经二极管V□续流,负载电压u o近似为零, 负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L值较大基于分段线性”的思想,对降压斩波电路进行解析

直流斩波电路实验三

实验四 直流斩波电路的性能研究(六种典型线路) 一、实验目的 (1)熟悉直流斩波电路的工作原理。 (2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。 (3)了解PWM 控制与驱动电路的原理及其专用PWM 控制芯片SG3525。 二、预习内容 (1)什么是斩波电路?其应用范围有哪些? (2)了解IGBT 的特性。 (3)了解直流斩波电路的工作原理。 三、实验设备及挂件 1)设备列表

四、实验电路原理示意图及流程图 1)实验线路原理示意图图X-1 图X-1实验线路原理示意图 2) 实验电路流程框图X-2 图X-2 实验电路流程图 五、实验内容 1、控制与驱动电路测试 2、六种典型电路测试 1)降压斩波电路(Buck Chopper) ; 2)升压斩波电路(Boost Chopper); 3)升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper); 4)Cuk斩波电路; 5)Sepic斩波电路; 6) Zeta斩波电路;

六、注意事项 1)示波器测量时的共地问题。当需要同时观察两个信号时,必须在被测电路上找到这两个信号的公共点,将探头的地线接于此处,各探头接至被测信号,只有这样才能在示波器上同时观察到两个信号,而不发生意外。(建议测量主电路各点信号及U GE 时用一个探头) 2)每当做完一个电路时,必须关掉所有电源,方可拆掉线路和接新的实验电路。 3)注意电解电容的正负极性。 4)整流输出电压<45伏。 七、实验步骤与方法 1、控制与驱动电路的测试 1)不接主电路,把万用表放在电压档。用正极插在Ur 孔,负极插在地,示波器的地线和 万用表的地线夹在一起。 2)将DJKO1电源的钥匙打在开(不按启动开关),开启DJK20 控制电路电源开关。 3)调节PWM 脉宽调节电位器改变Ur ,用双踪示波器分别观测SG3525 的第11 脚与第14 脚的波形,观测输出PWM 信号的变化情况,记录占空比并填入表1中。PWM 与11 脚、14脚不共地。 4)用示波器分别观测A 、B 和PWM 信号的波形,记录其波形、频率和幅值,并填入。 5)用双踪示波器的两个探头同时观测11 脚和14 脚的输出波形,调节PWM 脉宽调节电位器,观测两路输出的PWM 信号有什麽不同?

湖南工程学院2014直流降压斩波电路课程设计

湖南工程学院应用技术学院课程设计 课程名称电力电子技术 课题名称DC-DC变换电路分析 专业电气工程 班级 学号 姓名 指导教师李祥来 2014 年月日

湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称:电力电子技术 题目:DC-DC变换电路分析 专业班级:电气1184 学生姓名: 学号: 指导老师: 审批: 任务书下达日期2014年月日 设计完成日期2014年月日

前言 直流-直流变流电路(DC-DC Converter)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,包括直接直流变流电路和间接直流变流电路,直接直流变流电路也称斩波电路(DC Chopper),它的功能是将直流电变为另一固定电压或者可调电压的直流电,一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节,在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此,也称为带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。习惯上,DC-DC变换器包括以上两种情况,且甚至更多地指后一种情况。 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,其中前两种是最基本的电路。一方面,这两种电路应用最为广泛,另一方面,理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。 降压斩波电路(Buck Chopper)的设计与分析是接下来课程设计的主要任务。。

目录 一.降压斩波电路 (7) 1.1 降压斩波原理: (7) 1.2 工作原理 (8) 1.3 IGBT结构及原理 (8) 二.直流斩波电路的建模与仿真 (11) 2.1IGBT驱动电路的设计.................................... 错误!未定义书签。 2.2电路各元件的参数设定................................ 错误!未定义书签。 2.3元件型号选择 ............................................... 错误!未定义书签。 2.4仿真软件介绍 ............................................... 错误!未定义书签。 2.5仿真电路及其仿真结果................................ 错误!未定义书签。 2.6仿真结果分析 ............................................... 错误!未定义书签。三.课设体会与总结. (19) 四.附录(完整电路图) (19) 五.参考文献 (19) 六.课程设计成绩表 (19)

基于单片机的直流斩波电路的设计说明

基于单片机的直流斩波电路的设计 本文介绍了基于单片机的直流斩波电路的基本方法,直流斩波电路的相关知识以及用单片机产生PWM波的基本原理和实现方法。重点介绍了基于MCS 一51单片机的用软件产生PWM 信号以及信号占空比调节的方法。对于实现直流斩波提供了一种有效的途径。本次设计中以直流降压斩波电路为例。 关键词:单片机最小系统; PWM ;直流斩波: 直流降压斩波电路的原理 斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载,两种 情况下负载中均会出现反电动势,如图3-1中Em 所示 工作原理,两个阶段 t=0时V 导通,E 向负载供电,uo=E ,io 按指数曲线上升 t=t1时V 关断,io 经VD 续流,uo 近似为零,io 呈指数曲线下降 为使io 连续且脉动小,通常使L 值较大 数量关系 电流连续时,负载电压平均值 E E T t E t t t U on off on on o α==+= a ——导通占空比,简称占空比或导通比 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 R E U I m o o -= (3-2) 电流断续时,uo 平均值会被抬高,一般不希望出现 斩波电路有三种控制方式: 1)保持开关周期T 不变,调节开关导通时间t on ,称为脉冲宽度调制或脉冲 调宽型: 2)保持导通时间不变,改变开关周期T ,成为频率调制或调频型; 3)导通时间和周期T 都可调,是占空比改变,称为混合型。

其原理图为: 图3-1降压斩波电路的原理图及波形 a)电路图b)电流连续时的波形c)电流断续时的波形

升压斩波电路课程设计报告Word版

《电力电子技术课程设计》报告 设计题目:升压斩波电路的设计 英文题目:The Design of Boost Chopper 院系:电气工程与自动化 年级专业: 2011级电气工程及其自动化 姓名:) ) ) 2014年6月30日 目录 目录 (2) 1. 设计的题目 (3)

1.1引言 (3) 1.2升压斩波电路的应用 (4) 2.设计的任务: (4) 2.1 课程设计要求 (4) 2.2Boost电路技术参数及要求 (4) 3.设计的依据: (5) 3.1总体构思依据 (5) 3.2理论计算依据 (5) 4.设计的内容: (6) 4.1主电路的选择与计算过程 (6) 4.1.1直流斩波电路由直流电源、MOSFET、电感、电容、续流二极管以及负载组 成。具体原理电路图如下: (6) 4.1.2主电路的理论计算: (6) 4.1.3主电路的仿真 (7) 4.1.4主电路的仿真输出波形 (8) 4.2控制电路的选型与计算过程 (8) 4.2.1NE555的引脚图及引脚 (8) 4.2.2 NE555工作原理 (9) 4.2.3控制电路原理图 (9) 4.2.4控制电路理论计算过程 (10) 4.2.5控制电路的仿真与波形输出 (10) 4.3带tlp250光耦合器的驱动电路的选型 (11) 4.3.1 tlp250引脚图及引脚 (11) 4.3.2采用tlp250的原理 (11) 4.4绘制原理图和PCB (12) 4.4.1主电路原理图 (12) 4.4.2主电路PCB图 (13) 4.4.3 555电路图 (13) 4.4.4 光耦tlp250原理图 (13)

降压斩波电路__课程设计

辽宁工业大学 电力电子技术课程设计(论文)题目:降压直流斩波电路实验装置 院(系):新能源学院 专业班级:电气131班 学号: 学生姓名: 指导教师:(签字) 起止时间:2011-12-26至2011-01-6

课程设计(论文)任务及评语 院(系):新能源学院教研室:电气 目录 第1章绪论 (4)

1.1 降压直流斩波电路的基本概念 (5) 1.2 降压直流斩波电路的发展 (5) 第2章降压直流斩波斩波电路设计 2.1 降压斩波电路工作原理 (7) 2.1.1降压斩波电路(Buck Chopper) (7) 2.1.2 IGBT驱动电路选择 (8) 2.2 整流电路 (8) 2.3 斩波信号产生电路 (9) 2.3.1由分立元件组成的驱动电路 (9) 2.3.2集成驱动电路 (10) (2)电路原理图及工作原理简介 (11) 2.4 最优参数选择 (13) 2.4.1 整流电路部分 (13) 2.4.2 斩波主电路部分 (13) 2.5 生成总的电路图 (15) 2.5.1 总原理图 (15) 2.5.2 此电路的主要功能 (16) 2.6 保护电路 (16) 2.6.1 整流桥电路部分 (16) 2.6.2 驱动电路部分 (17) 第3章课程设计总结 (18) 参考文献 (18)

摘要 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 DC-DC 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。 TDC-1型学习机是为了配合高等工科院校及高等专科技术学校的“电力电子”或“半导体变流技术”等课程中的直流斩波电路实验并根据当今电力电子技术的发展方向及应用而设计的新型实验装置。该学习机面板上画有原理图。各测试点均装有测试探头可以钩住的端子。测试电压及波形十分方便。使学生在实验课中安全、方便、直观地观察到各种电压、电流的波形及数据。学生实验可以更加深入了解直流斩波电路的工作原理及其典型的应用电 . 关键词:直流;电力电子;变换电路;

实验四 直流斩波电路实验

实验四直流斩波电路实验 一.实验目的 1.加深理解斩波器电路的工作原理 2.掌握斩波器的主电路,触发电路的调试步骤和方法。 3.熟悉斩波器各点的波形。 二.实验内容 1.触发电路调试 2.斩波器接电阻性负载。 3.斩波器接电阻—电感性负载。 三.实验线路与原理 本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。其中VT1为主晶闸管,当它导通后,电源电压就加在负载上。VT2为辅助晶闸管,由它控制输出电压的脉宽。C和L1为振荡电路,它们与VT2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。斩波器主电路如图4-14所示。接通电源时,C经VD1,负载充电至+Udo,VT1导通,电源加到负载上,过一段时间后VT2导通,C和L1产生振荡,C上电压由+Vdo变为-Vdo,C经VD1和VT1反向放电,使VT1、VT2关断。 从以上斩波器工作过程可知,控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽,从而达到调压的目的,VT1、VT2的脉冲间隔由触发电路决定。 四.实验设备及仪器 1.MCL系列教学实验台主控制屏。 2.MCL—18组件(适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件(适合MCL—Ⅲ)。 3.MCL—33组件或MCL—53组件(适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ)。 4.MCL—06组件或MCL—37 5.MEL—03三相可调电阻器(或自配滑线变阻器450 ,1A) 6.双踪示波器 7.万用表

五.注意事项 1.斩波电路的直流电源由三相不控整流桥提供,整流桥的极性为下正上负,接至斩波电路时,极性不可接错。 2.实验时,每次合上主电源前,须把调压器退至零位,再缓慢提高电压。 3.实验时,若负载电流过大,容易造成逆变失败,所以调节负载电阻,电感时,需注意电流不可超过0.5A。 4.若逆变失败,需关断主电源,把调压器退至零位,再合上主电源。 5.实验时,先把MCL-18的给定调到0V,再根据需要调节。 六.实验方法 1.触发电路调试 打开MCL—06面板右下角的电源开关(或接人MCL—37低压电源)。 调节电位器RP,观察“2”端的锯齿波波形,锯齿波频率为100Hz左右。 调节“3”端比较电压(由MCL-18给定提供),观察“4”端方波能否由0.1T连续调至0.9T(T为斩波器触发电路的周期)。 用示波器观察“5”、“6”端脉冲波形,是否符合相位关系。 用示波器观察输出脉冲波形,测量触发电路输出脉冲的幅度和宽度。 2.斩波器带电阻性负载 按图2-14实验线路连好斩波器主电路,接上电阻负载(可采用两只900Ω电阻并联),并调节电阻负载至最大,并将触发电路的输出G1、K1、G2、K2分别接至VT1、VT2的门极和阴极。 三相调压器逆时针调到底,合上主电源,调节主控制屏U、V、W输出电压至线电压为110V。用示波器观察并记录触发电路“1”、“2”、“4”、“5”、“6”端及U G1K1、U G2K2的波形,同时观察并记录输出电压u d=f(t),输出电流id=f(t),电容电压u c=f (t)及晶闸管两端电压u VT1=f(t)的波形,并注意各波形间的相位关系。 调节“3”端电压,观察在不同τ(即U G1K1和U G2K2脉冲的间隔时间)时u d的波形,并记录U d和τ数值,从而画出U d=f(τ/T)的关系曲线。其中τ/T为占空比。 注意负载电阻不可以太小,否则电流太大容易造成斩波失败。 3.斩波器带电阻,电感性负载 断开电源,将负载改接成电阻电感。然后重复电阻性负载时同样的实验步骤。 六.实验报告 1.整理记录下的各波形,画出各种负载下U=f(τ/T)的关系曲线。 2.讨论分析实验中再现的各种现象。

电力电子降压斩波电路课程设计

电力电子降压斩波电路课程设计

《电力电子技术》课程设计说明书 直流降压斩波电路的设计与仿真 院、部:电气与信息工程学院 学生姓名:刘贝贝 指导教师:胡小娣职称助教 专业:电气工程及其自动化 班级:电气本1305 学号: 完成时间: 6月

湖南工学院《电力电子技术》课程设计课题任务书 学院:电气与信息工程学院专业:电气工程及其自动化

摘要 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DC-DC 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。 关键字:直流斩波,降压斩波

ABSTRACT DC chopper as DC into another fixed voltage DC voltage or adjustable in DC converter, and DC - regenerative power transmission system, charging circuit, switch power, power electronics device and all sorts of electrical equipment transformation in ordinary application. Then appeared such as step-down chopper, booster chopper, lift pressure chopper composite chopper, etc.. the commutation circuit DC chopper technology has been widely used in switching power supply and DC driver, make its smooth acceleration control, and obtain the fast response, managing electric energy effect. All-controlling power electronics device IGBT in traction power transmission and transformation of power transmission and active filter etc widely application. Keywords: DC chopping; Buck chopper

直流斩波电路课设资料

电力电子技术课程设计说明书直流降压斩波电路的设计 院、部: 学生姓名: 指导教师:职称 专业: 班级: 完成时间:

摘要 直流降压斩波电路又称为Buck变换器,它对输入电压进行降压变换。通过控制电路的占空比即通过IGBT来控制降压斩波电路的输出电压。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DC-DC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。 首先分析了直流斩波主电路(即Buck变换器)的工作原理,计算了电路的电压电流和IGBT承受的正反向电压,按照留有裕量的选型原则,选择了IRG4PC40U型号的IGBT,并对其参数进行了介绍。利用PWM控制芯片SG3525作为触发电路的核心部件,最后利用MATLAB建立了仿真模型,设置了模型的参数,并进行了仿真。仿真结果证明了设计的正确性。 关键字:设计;仿真;直流降压斩波;Buck

目录 1 绪论 (1) 1.1 设计的背景与意义 (1) 1.2 直流斩波发展现状 (1) 1.3 本设计主要内容 (2) 2 直流斩波主电路的设计 (3) 2.1 设计原始参数 (3) 2.2 直流斩波电路原理 (3) 2.3 主电路的设计 (4) 2.3.1 直流降压斩波电路 (4) 2.3.2 直流降压斩波电路参数计算 (4) 2.3.3 主电路参数分析 (5) 3 控制电路设计 (7) 3.1 PWM控制芯片SG3525简介及特点 (7) 3.2 SG3525内部结构及工作特性 (7) 3.3 触发电路 (9) 4 仿真调试 (10) 4.1 仿真软件的介绍 (10) 4.2 仿真模型建立 (10) 4.3 仿真结果分析 (12) 结束语 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17) 附录 (18) 附录A:元件清单 (18) 附录B:主电路CAD图 (19)

实验五-直流斩波电路的性能研究实验报告-第五组

实验五-直流斩波电路的性能研究实验报告-第五组

XXX学院实验报告 学院:专业:班级:成绩: 姓名:学号:组别:组员: 实验地点:实验日期:指导教师签名: 验(序号)项目名称:直流斩波电路的性能研究(六种典型线路) 实验五直流斩波电路的性能研究(六种典型线路) 一、实验目的 (1)熟悉直流斩波电路的工作原理。 (2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。 (3)了解PWM 控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。 二、实验所需挂件及附件 序号型号备注 1 DJK01 电源控 制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 2 DJK09单相调 压与可调负载 3 DJK20 直流斩 波电路 4 D42 三相可调 电阻 预习情况正常操作情况正常考勤情况正常数据处理情况正常

5 慢扫描示波器自备 6 万用表自备 三、实验线路及原理1、主电路 ①、降压斩波电路(Buck Chopper) 降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图 4-12 所示。图中V 为全控型器件,选 用IGBT。D 为续流二极管。由图4-12b 中V 的栅极电压波形U GE 可知,当V 处于通态时,电源 U i 向负载供电,U D=U i。当V 处于断态时,负载电流经二极管D 续流,电压U D 近似为零,至一 个周期T 结束,再驱动V 导通,重复上一周期的过程。负 载电压的平均值为: 式中t on 为V 处于通态的时间,t off 为V 处于断态的时间,T 为开关周期,α为导通占空比, 简称占空比或导通比(α=t on/T)。由此可知,输出到负载的电压平均值U O 最大为U i,若减小占空 比α,则U O 随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称 该电路为降压斩波电路。

boost斩波电路 升压斩波电路 电力电子技术课程设计

电力电子技术课程设计 任务书 课程名称:直流斩波电路的性能研究 学院:电气学院 专业班级:自动化10班 姓名:吴学号:31100800 张31100800 冯31100800 2013年1月

目录 摘要 ............................................................................................................................................. - 1 - 1 BOOST斩波电路工作原理.................................................................................................. - 2 - 1.1 主电路工作原理...................................................................................................... - 2 - 1.2 控制电路选择.......................................................................................................... - 2 - 2 硬件调试 ................................................................................................................................. - 4 - 2.1 电源电路设计.......................................................................................................... - 4 - 2.2 升压(boost)斩波电路主电路设计 ..................................................................... - 5 - 2.3 控制电路设计.......................................................................................................... - 6 - 2.4 驱动电路设计........................................................................................................ - 10 - 2.5 保护电路设计........................................................................................................ - 11 - 2.5.1 过压保护电路............................................................................................ - 11 - 2.5.2 过流保护电路............................................................................................ - 13 - 2.6 直流升压斩波电路总电路.................................................................................... - 13 - 3总结 ........................................................................................................................................ - 15 - 4参考文献 ................................................................................................................................ - 16 -

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