电力电子课设升降压仿真
指导教师评定成绩：
审定成绩：
重庆邮电大学
自动化学院
电力电子技术课程设计报告
设计题目：DC-DC升降压变换器设计与仿真研究
单位（二级学院）：自动化学院
学生姓名：
专业：
班级：
学号：
指导教师：
设计时间： 2012年6月
重庆邮电大学自动化学院制
目录
一．文献综述 (4)
二．设计目的和意义 (4)
三．设计原理 (4)
3.1降压斩波电路（Buck Chopper)工作原理 (4)
3.2升压斩波电路（Boost Chopper）工作原理 (8)
3.3升降压斩波电路工作原理 (10)
3.4 Cuk斩波电路的工作原理 (11)
四．升降压斩波电路仿真步骤和结果分析 (12)
4.1升降压斩波电路仿真步骤 (12)
4.2 不同占空比的仿真结果 (13)
4.3仿真结果分析和结论 (15)
五． Cuk斩波电路仿真步骤和结果分析 (16)
5.1升降压斩波电路仿真步骤 (16)
5.2 不同占空比的仿真结果 (16)
5.3仿真结果分析和结论 (18)
六．一种新型的升降压变换器的简单概述 (19)
6.1 变换器拓扑结构 (19)
6.2 工作模式的分析 (19)
七．设计的心得体会 (20)
八．参考文献 (21)
摘要
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)。直流斩波电路的种类很多，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，Zeta斩波电路，前两种是最基本电路。应用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立了电路的仿真模型，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck和Cuk电路进行了较详细的仿真分析。本文先分析了降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路和Cuk斩波电路的工作原理，又用Matlab对升压-降压变换器和Cuk斩波电路进行了仿真建模，最后对仿真结果进行了分析总结。在这样的基础上，通过查资料，设计出了一种新型的DC-DC升降压变换器并对其原理进行了分析。
关键字：升降压斩波 Cuk斩波 Simulink仿真新型升降压斩波
Abstract
DC Chopper circuit (DC Chopper) function is will direct current into another fixed voltage or adjustable voltage DC, also called direct DC-DC Converter (DC/DC Converter). Dc chopper circuit in a variety of types, including six basic chopped circuit: buck chopped circuit, boost the chopper circuit, lift pressure chopped circuit, Cuk chopped circuit, Sepic chopped circuit, Zeta chopped circuit, before two kinds are the most basic circuit. Matlab simulation tool the visualization of established Simulink simulation model of the circuit, and based on this, to lift pressure Boost chopper-Buck and Cuk circuit in detail the simulation analysis. This paper first analyzes the buck chopped circuit, boost the chopper circuit, lift pressure chopped circuit and Cuk chopped electric circuit principle of work, and Matlab to boost-step-down converter and Cuk chopped circuit simulation modeling, finally to the simulation results were analysed. On such a basis, through the check material, designed a new type of DC-DC lift pressure converter and the principle is analyzed.
Key words: lift pressure chopped Cuk chopped Simulink new lift pressure the chopper
一．文献综述
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，相应的功率密度为（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%。直流斩波电路的应用非常广，但在实际产品中应用时也存在一些问题：首先电源系统本身的耗能元件如电源内阻、滤波器阻抗、连接导线及接触电阻等都会引起系统损耗。可控型器件IGBT的栅极电阻Rg会随着驱动器件电流额定值的增大而减小，而栅极电阻Rg的变化又会对电路的性能产生影响。以及驱动电路如何实现过电流电压保护问题。
二．设计目的和意义
通过本次设计，希望达到以下目的：
1、理解直流斩波电路中：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的工作原理，熟悉其原理图及工作时的波形图，掌握着两种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点，并在理解的基础上会对直流斩波电路进行分析计算，加深对直流斩波电路的掌握及应用。
2、掌握应用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立电路的仿真模型的方法，在此基础上对升降压斩波Boost—Buck电路进行详细的仿真分析，以提高设计建模的能力及加强对Matlab/Simulink软件的熟练程度。
3、认真分析总结仿真结果，将仿真波形与常规分析方法得到的结果进行比较，总结结论，体会Matlab软件在电力电子技术学习和研究中的应用价值。
三．设计原理
3.1降压斩波电路（Buck Chopper)工作原理
a) 原理图
b) 电流连续时的波形图
图（1）降压斩波电路的原理图及波形图
降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图（1）所示。该电路使用一个全控型器件V图中为IGBT，也可以使用其他器件，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。图（1）中，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，也可以拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载均会出现反电动势，若负载中无反电动势时，只需令Em=0，以下的分析及表达式均可适用。当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压近似为零，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。至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一个周期的过程。当电路工作与稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。
负载电压的平均值为：（1-1）
式中，为V处于通态的时间；为V处于断态的时间；T为开关周期；为导通占空比，简称占空比或导通比。由图可知，输出到负载的电压平均值最大为E。减小占空比，随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也有很多文献中直接使用其英文名称，称为buck变换器（Buck Converter）。负载电流平均值为：
（1-2）
若负载中L值较小，在V关断后，到了时刻，如图5-1c所示，负载电流已衰减至零，出现负载电流断续的情况。
根据对输出电压平均值调制的方式不同，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，称为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,PWM）或脉冲调宽型。
（2）保持开关戴用时间不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。
（3）和T都可调，使占空比改变，称为混合型。
在器件V 处于通态期间，设负载电流为，可列出如下方程 11m d i L R i E E d t ++= （1-3）
设此阶段电流初值为10,/I L R τ=，解上式得 1101t t m E E i I e e R τ
τ--??-=+- ??? (1-4） 在V 处于断态期间，设负载电流为，可列出如下方程: 2220d i L R i E d t ++= （1-5）
设此阶段电流初值为20I ，解上式得
2201o n o n t t t t m E i I e e R τ
τ----??=-- ??? （1-6） 当电流连续时，有
()102I i T = （1-7） ()2011I i t = （1-8） 即V 进入通态时的电流初值就是V 在断态阶段结束时的电流值，反过来，V 进入段态时的电流初值就是V 在通态阶段结束时的电流值。
由上式可得出 1/10/1111t m T E e E e E I m e R R e R ταρτρ????--=-=- ? ?--???? （1-9） 1/20/1111t m T E e E e E I m e R R e R ταρτρ----????--=-=- ? ?--???? （1-10） 式中，
11/;/;/m tT T m EE t T ρτταρτ====。 由图可知，10I 和20I 分别是负载电流瞬时值的最大值和最小值。
把上面上式用泰勒级数近似，可得
()1020o m E I I I R α-≈≈= （1-11） 上式表示了平波电抗器L 为无穷大，负载电流完全平直时的负载电流平均值，此时负载电流
最大值、最小值均等于平均值。
以上关系式还可以从能量传递关系简单地推得。由于L 无穷大，故负载电流维持为I ，不变。电源只在V 处于通态时提供能量，为o o n E I t 。从负载看，在整个周期T 中负载一直在消耗能
量，消耗的能量为()2
o m o
R IT EIT +。一个周期中，忽略电路中的损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即
2o o n o m o E I t R IT E I T =+ （1-12）
则
m o E E I R α-= （1-13） 与上述结论一致。
在上述情况中，均假设L 值为无穷大，负载电流平直的情况。这种情况下，假设电流平均值为，则有：
（1-14）
其值小于等于负载电流0I ，由上式得：
（1-15）
即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。
假如负载中L 值较小，则有可能出现负载电流断续的情况。利用与前面类似的解析方法，可对电流断续的情况进行解析。电流断续时有100I =，且on x t t t =+时，20i =，利用式(1-4)和(1-6)可求出x t 为：
（1-16）
电流断续时，x off t t <，由此得出电流断续的条件为：
（1-17）
对于电路的具体工况，可根据此式判断负载电流是否连续。
在负载电流断续工作的情况下，负载电流一降到零，续流二极管VD 即关断，负载两端电压等于m E 。输出电压平均值为：
U （1-18）
0U 不仅与占空比 有关，也和反电动势m E 有关。此时负载电流平均值为：
（1-19）
3.2升压斩波电路（Boost Chopper
）工作原理
a) 原理图
b) 波形图 图（2） 升压斩波电路的原理图及波形图
分析升压斩波电路的工作原理时，首先假设电路中的电感L 值很大，电容C 值也很大。当可控开关V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，充电电流基本恒定为1I ,同时电容C 上的电压向
负载R 供电。因C 值很大，基本保持输出电压0u 为恒定值，记为0U 。设V 处于通态的时间为on t ，此阶段电感L 上积蓄的能量为1EI on t 。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。设V 处于断态的时间为off t ，则在此期间电感L 释放的能量为(0U -E )1I off t 。当电路工作于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的能量于释放的能量相等，即
1EI on t =(0U -E )1I off t （1-20） 化简得:
0U =off off
on t t t +E =off
t T E （1-21） 式中，1≥off t T ，输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。也有文献中直接采用其英文名称，称之为(Boost Converter).式中off t T 表示升压比，调节其大小，即可改变输出电压0U 的大小，调节的方法与前面章节介绍的改变占空比α的方法类似。将升压比的倒数记作β，即β=T t off
。则β和占空比α有如下关系：1=+βα （1-22） 因此，公式可表示为：
β1
0=U E =α
-11E （1-23） 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汞升的作用，而是电容C 可输出电压保持住。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0U 不变，但实际上C 值不可能无穷大，在此阶段其向负载放点，0U 必然会有所下降，故实际输出电压会略低于式子所得结果。不过，在电容C 值足够大时，误差很小，基本可以忽略。
如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载R 消耗，即：
001I U EI = （1-24） 该式表明，与降压斩波电路一样，生涯斩波电路也可以看成是直流变压器。
根据电路结构并结合式中得出输出电流的平均值0I 为：
R
E R U I β100== （1-25） 由式子即可得出电源电流1I 为
R
E I E U I 20011β==
（1-26） 3.3升降压斩波电路工作原理
（1）V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为1i 。同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电。
（2）V 断时，L 的能量向负载释放，电流为2i 。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。
a) 原理图
b) 波形图
图（3） 升压/降压斩波电路的原理图及波形图
数量关系：
稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压uL 对时间的积分为零，即：
00=?t T
L d u （1-27）
当V 处于通态时，E u L =；当V 处于断态时，o L u u -=；于是：
off on t U Et 0= （1-28）
所以输出电压为： E E t T t E t t U on on off on α
α-=-==10 （1-29） 由此可见，改变导通占空比α，就能够控制斩波电路输出电压U 。的大小。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压，故称作升降压斩波电路。
图（3）b)中给出了电源电流i1和负载电流i2的波形，设两者的平均值分别为I1和I2，当电流脉动足够小时，有： off
on t t I I =21 （1-30） 由上式可得：
1121I I t t I on off α
α-== （1-31） 如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时，则：21I U EI o = （1-32） 其输出功率和输入功率相等，可将其看作直流变压器。
3.4 Cuk 斩波电路的工作原理 （1）V 通时，E-L1-V 回路和
R —L 2—C —V 回路有电流。
（2）V 断时，E —L 1—C —VD 回路和R —L 2—VD 回路有电流。
（3）输出电压的极性与电源电压极性相反。
（4）电路相当于开关S 在A 、B 两点之间交替切换。
图(4) Cuk 斩波电路及其等效电路
数量关系：
V 处于通态的时间on t ，则电容电流和时间的乘积为2on I t 。
V 处于断态的时间off t ，则电容电流和时间的乘积为1off I t 。
由此可得：I t
(1-33)
(1-34)
优点：输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。
四．升降压斩波电路仿真步骤和结果分析
4.1升降压斩波电路仿真步骤
1.根据升降压斩波电路原理图，建立升压-降压式变换器仿真模型，如图（5）所示：
图（5）升压-降压式变换器仿真模型
2.由IGBT 构成直流降压斩波电路(Buck Chop-per)的建模和参数设置：
（1）电压源参数取Uo=100V ；
（2）IGBT 按默认参数设置，并取消缓冲电路；
（3）二极管按默认参数设置；
（4）负载参数取R ＝50 Ω，C ＝3e －06 F ；
（5）电感支路L ＝95e-5H
（6）打开仿真参数窗口，选择ode23tb 算法，相对误差设置为1e-03，开始仿真时间设
置为0，停止仿真时间设置为0.002 s ；
（7）控制脉冲周期设置为1e-04s ,控制脉冲占空比分别设为10％、25%、50％、75%。
4.2 不同占空比α的仿真结果
1.脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的10%，仿真结果如图（6）所示：
图（6）控制脉冲占空比10%
从图(6)可以看出，负载上平均电压大约为11 V ，波形为有少许波纹的直流电压； 理论计算：V E E U 1.119
110==-=αα，Uo 与E 极性相反；仿真结果与升降压斩波理论吻合。 2.脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的25%，仿真结果如图（7）所示：
图（7）控制脉冲占空比25%
从图(7)可以看出，负载上平均电压大约为33 V ，波形为有少许波纹的直流电压； 理论计算：V E E U 3.333
110==-=αα，Uo 与E 极性相反；仿真结果与升降压斩波理论吻合。 3.脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的50%，仿真结果如图（8）所示:
图（8）控制脉冲占空比50%
从图(8)可以看出，负载上平均电压大约为100 V ，波形为有少许波纹的直流电压； 理论计算：V E E U 10010==-=α
α，Uo 与E 极性相反；仿真结果与升降压斩波理论吻合。 4.脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的75%，仿真结果如图（9）所示：
图（9）脉冲占空比75%
从图(9)以看出，负载上平均电压大约为300V ，波形为有少许波纹的直流电压； 理论计算：V E E U 300310==-=α
α，Uo 与E 极性相反；仿真结果与升降压斩波理论吻合。 4.3仿真结果分析和结论
(1)直流斩波电路可将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，使用直流斩波技术，不仅可以实现调压的功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因数的目的。直流斩波技术主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
(2)升降压斩波电路（Boost- Buck Chopper ）能够方便的调节输出电压，由于输出电压为： E E t T t E t t U on on off on α
α-=-==10 ；若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低，当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压，轻松实现直流变换
中的升压和降压作用，工业生产应用广泛。 (3)直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。利用Simulink 对降压斩波电路和升降压斩波的仿真结果进行了详细分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。
(4)采用Matlab/Simulink 对直流斩波电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种较为直观、快捷分析斩波电路的新方法。同时其建模方法也适用于其他斩波电路的方针，只需对电路结构稍作改变即可实现，因此实用性较强。
(5)应用Matlab/Simulink 进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观的观察到仿真结果随参数的变化情况，方便学习与研究。
五．Cuk斩波电路仿真步骤和结果分析
5.1升降压斩波电路仿真步骤
1.根据Cuk斩波电路原理图，建立Cuk变换器仿真模型，如图（10）所示：
图（10）升压-降压式变换器仿真模型
2.由IGBT构成直流Cuk斩波电路的建模和参数设置：
（1）电压源参数取Uo=100V；
（2）IGBT按默认参数设置，并取消缓冲电路；
（3）二极管按默认参数设置；
（4）负载参数取R＝50 Ω，C＝3e－06 F；
（5）电感支路L＝95e-5H
（6）打开仿真参数窗口，选择ode23tb算法，相对误差设置为1e-03，开始仿真时间设置为0，停止仿真时间设置为0.002 s；
（7）控制脉冲周期设置为1e-04s,控制脉冲占空比分别设为25%、50％、75%。
5.2 不同占空比 的仿真结果
1、脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的25%，仿真结果如图（11）所示：
图（11）控制脉冲占空比25%
从图（11）可以看出，负载上平均电压大约为33 V ，波形为有少许波纹的直流电压； 理论计算：V E E U 3.333
110==-=αα，Uo 与E 极性相反；仿真结果与升降压斩波理论吻合。 2、脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的50%，仿真结果如图（12）所示：
图（12）控制脉冲占空比50%
从图(12)可以看出，负载上平均电压大约为100 V ，波形为有少许波纹的直流电压； 理论计算：V E E U 10010==-=
α
α，Uo 与E 极性相反；仿真结果与升降压斩波理论吻合。
3、脉冲发生器中的脉冲宽度设置为脉宽的75%，仿真结果如图（13
）所示：
图（13）脉冲占空比75%
从图(13)以看出，负载上平均电压大约为300V ，波形为有少许波纹的直流电压； 理论计算：V E E U 300310==-=α
α，Uo 与E 极性相反；仿真结果与升降压斩波理论吻合。 5.3仿真结果分析和结论
1、Cuk 斩波电路可将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，使用Cuk 斩波技术，不仅可以实现调压的功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因数的目的。直流斩波技术主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。
2、Cuk 斩波电路能够方便的调节输出电压，由于输出电压为：
E E t T t E t t U on on off on α
α-=-==10 ；若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低，当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压，轻松实现直
流变换中的升压和降压作用，工业生产应用广泛。 3、Cuk 斩波电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。利用Simulink 对降压斩波电路和升降压斩波的仿真结果进行了详细分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。
4、优点：输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于滤波。
六．一种新型的升降压变换器的简单概述
6.1 变换器拓扑结构
图（14）所示是设计新颖的DC ／DC 变换器的拓扑结构。该DC ／DC 变换器为前后级串联结构，前级是由1T 、3T 、1D 、2D 、L 、C 、1R 、2R 构成降压变换电路，后级是由2T 、2D 、L 、C 构成升
压变换电路，其中2D 、L 、C 均出现在前、后级变电路中。
图（14）新型的DC ／DC 变换器的原理图
从图（14）中可以看出，采用PWM 方式控制两个主开关管3T 、2T 存在一定的困难，因为它
们的控制端不共地。为了实现两路控制信号共地，也只能选用功率晶体管。为此，在图（14）所示的主变换电路中增加了辅助开关管1T ，且3T 由NPN 型改为PNP 型，显然1T 、2T 是共地的，1T 、3T 是同步开关的，这就实现了两路控制信号的共地。这样，原本通过控制3T 、2T 来控制电路的工作状态，现在是通过1T 、2T 来控制，1T 称为降压斩波辅助开关，2T 称为升压斩波主开关、3T 称为降压斩波主开关。
6.2 工作模式的分析
假设所用电力电子器件理想、电感和电容均为无损耗的理想储能元件以及不计线路阻抗，且变换器始终处于电流连续的状态。该DC ／DC 变换器有两种典型的工作模式——降压工作模式和升压工作模式，下面分别来分析这两种工作模式。
降压工作模式：
当2T 截止，1T 以PWM 方式工作，变换器处于降压工作模式。此时，变换器与Buck 变换器相比仅仅是多了一个二极管2D ，而这一个二极管的加入对Buck 变换器的工作无任何影响。因此，
处于降压工作模式的变换器等效于Buck 变换器，相应的电压变换关系为：
α=i
U U 0 式中：Ui ——输入电压；Uo ——输出电压； T 的占空比。
升压工作模式：
当1T 全导通，2T 以PWM 方式工作，变换器处于升压工作模式。此时，变换器与Boost 变换器
相. 比多了一个全导通的开关管3T 和一个二极管1D ，而这两个器件的加入对Boost 变换器的工
作无任何影响。因此，处于升压工作模式的变换器等效于Boost 变换器，相应的电压变换关系为：
β
-=110i U U 式中：Ui ——输入电压；Uo —— 输出电压；β--- T2的占空比。
由此可见，该D C ／D C 变换器是将Buck 和Boost 两个变换器串联起来，通过对两个开关管1T 、2T 。的配合控制获得降压工作模式和升压工作模式，从而实现升降压功能和正极性输出。在理
想情况下，变换器的电压变换关系为：
α=i
U U 0 处于降压工作模式 β
-=110i U U 处于升压工作模式 七．设计的心得体会
本次设计中我查阅了相关书籍、资料，首先对直流斩波电路有了大致的掌握，直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通与断开，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。进一步复习了直流斩波电路的基本类型，包括降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路等，理解了其工作原理，熟悉其原理图及工作时的波形图，掌握了这几种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点，并在理解的基础上能对直流斩波电路进行分析计算，加深了对直流斩波电路的掌握及应用。
通过使用Matlab 的可视化仿真工具Simulink 对升降压斩波Boost —Buck 和Cuck 电路建立仿真模型，我更加熟悉了仿真库里的原器件，增强了画图能力，使用SCOPES （示波器），可以在运行方针时简明地观察到仿真结果，还可将多个结果放在一起以便对比，使我体会
电力电子课设(参考版)
一总体方案设计级总体框图 1、1总体方案设计 根据任务湖中的，本次设计的是dcdc降压变换器。DC-DC变换 器有两类：一类由两级电路组成DC-AC-DC变换，第一级为逆变，实现DC-AC变换，第二级为整流，实现AC-DC变换。另一类变 换器由晶体管和二极管开关组合成PWM开关，将输入直流电 压斩波后，再经滤波后输出。由于第一类比较复杂，方针起来 比较麻烦。第二类简单方便，比较贴合课本中的知识。第二类 dcdc降压电路有以下几种： BUCK PWM变换器在CCM下的工作原理（如图2-2）：一个开 关周期内，开关晶体管的开，关过程将直流输入电压斩波，形 成脉宽为onT的方波脉冲（onT为开关管导通时间）。当开关晶 体管导通时，二极管关断，输入端直流电流电源Vi将功率传送 到负载，并使用电感储能（电感电流上升）：当开关晶体管关断 时，二极管导通，续流，电感储能向负载释放（电感电流下降）。 一个开关周期内，电感电流的平均值等于负载电流OI（忽略滤 波电容C的ESR）。根据原理和电路拓扑可以推导出工作在CCM 下的DC-DC PWM变换器的输出-输入电压变换比: DVi Vo （2-1）
占空比D总是小于1的，所以BUCK变换器是一种降压变换器。 升降压型BUCK-BOOST技术 图2-4 升降压反极性（BUCK-BOOST）变换器电路拓扑 如图2-4所示，极性反转型（BUCK-BOOST）变换器主电路如用 元器件与BUCK，BOOST变换器相同，由开关管，储能电感，整 流二极管及滤波电容等元器件组成。这种电路具有BUCK变换 器降压和BOOST变换器升压的双重作用。升压还是降压取决与 PWM驱动脉冲的占空比D。虽然输入与输出共用一个连接端，但输出电压的极性与输入电压是相反的，故称为降压反极性变 换器。，根据我们的设计要求，是要求把12-18V的直流电压转 换到5V的直流电压，那么分析后可得降压型BUCK转换技术最 适合这次设计。 1、2总体框图设计
电力电子装置及系统设计课程设计
《电力电子装置及系统》 课程设计 题目：基于UC3842的单端反激 开关电源的设计 学院电力学院 专业电子科学与技术 姓名 学号 指导教师 完成时间2016.11.25
目录 摘要 (1) 第一章：开关电源的概述 1.1：开关电源的发展历史 (2) 1.2：开关稳压电源的优点 (2) 1.2.1：内部功率损耗小，转换效率高 (2) 1.2.2：体积小，重量轻 (3) 1.2.3：稳压范围宽 (3) 1.2.4：滤波效率大为提高，滤波电容的容量和体积大为减小 (3) 1.2.5：电路形式灵活多样，选择余地大 (3) 1.3：开关稳压电源的缺点 (3) 1.3.1：开关稳压电源存在着较为严重的开关噪声和干扰 (4) 1.3.2：电路结构复杂，不便于维修 (4) 1.3.3：成本高，可靠性低 (4) 第二章：UC3842的原理及技术参数 2.1：UC3842的工作原理 (5) 2.2：UC3842的引脚及技术参数 (6) 第三章：单端反激开关电源 3.1：单端反激开关电源的原理 (7) 3.2：反激式开关电源设计 (9) 3.2.1：输出直流电压隔离取样反馈外回路 (9) 3.2.2：初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路 (11) 总结 (13) 参考文献 (13)
基于UC3842的单端反激开关电源的设计 摘要 开关电源是一种利用现代电子技术，控制开关晶体管和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，也是一种效率很高的电源变换电路，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和MOSFET构成。具有高频率，高功率密度，高可靠性等优点。 本文主要介绍一种以UC3842作为控制核心，根据UC3842的应用特点，设计了一种基于UC3842为控制芯片，实现输出电压可调的开关稳压电源电路。 关键词：开关电源脉冲宽度调制 UC3842
电力电子课程设计---单相交流调压电路
课程设计说明书课程设计名称：电力电子技术课程设计题目：单相交流调压电路班级：电气0902班 姓名： 学号： 指导教师： 时间：2011年06 月
目录 第一章前言 (2) 第二章单相调压电路设计任务及要求 (3) 2．1 设计任务及要求 (3) 2．2 设计方案选择 (3) 第三章单向调压电路单元电路的设计和主要元器件说明 (5) 3. 1 单元电路的设计 (5) 3.1.1主电路的设计 (5) 3. 2 主要元器件说明及功能模块 (5) 第四章驱动电路的设计 (6) 4. 1 晶闸管对触发电路的要求 (6) 4.1.1触发信号的种类 (6) 4.1.2触发电路的要求 (6) 4. 2 触发电路 (7) 4.2.1单结晶体管的工作原理 (7) 4.2.2单结晶体管触发电路 (9) 4.2.3单结晶体管自激震荡电路 (9) 4.2.4同步电源 (10) 第五章保护电路的设计 (11) 5.1过电压保护 (12) 5.2过电流保护 (13) 第六章单相调压电路主电路的原理分析和各主要元器件的选择 (14) 6．1 主电路原理分析 (14) 6．2 各主要元器件的选择 (17) 6.3元器列表 (18) 第七章仿真软件 7.1仿真软件的介绍 (19) 7.2仿真模型、仿真波形及其分析 (20) 第八章心得体会 (23) 附录 参考文献 (24)
第一章前言 交流变换电路是指把交流电能的参数（幅值、频率、相位）加以转变的电路。根据变换参数的不同，交流变换电路可分为交流电力控制电路和交-交变频电路。通过控制晶闸管在每一个电源周期内导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小，可实现交流调压。它主要由调压电路、控制电路组成。 根据结构的不同，交流调压电路有单相电压控制器和三相电压控制器两种。单相交流调压电路根据负载性质的不同分为电阻性负载和阻感性负载，电阻性负载的控制角的移向范围为0～π，阻感性负载的控制角的移向范围为φ～1800。 随着电力电子的飞速发展，交流调压电路广泛应用于电炉的温度控制、灯光调节、异步电动机软起动和调速等场合，也可以用作调节整流变压器一次电压。对调压输出波形质量主要是谐波含量要低。
大学生电工实训总结
大学生电工实训总结 篇一：大学生电工电子实习报告 实习内容及目的：收音机的安装、焊接及调试,让学生了解电子产品的装配过程;掌握电子元器件的识别及质量检验;学习整机的装配工艺;培养动手能力及严谨的工作作风。 辨认测量：①学会了怎样利用色环来读电阻，然后用万用表来验证读数和实际情况是否一致，再将电阻别在纸上，标上数据，以提高下一步的焊接速度;②学会了怎样测量二极管及怎样辨认二极管的“+”，“—”极，③学会了怎样利用万用表测量三极管的放大倍数，怎样辨认三极管的“b”,“e”,“c”的三个管脚;④学会了电容的辨认及读数，“╫”表示元片电容，不分“+”、“—”极;“┥┣+”表示电解电容(注意：电解电容的长脚为“+”，短脚为“—”)。 焊接体会：在电焊的收音机的时候，学会电焊应该是我最大的收获，下面简单介绍以下焊接的体会，焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短，因为那样焊点的温度太低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，而焊接时间长，焊锡容易流淌，使元件过热，容易损坏，还容易将印刷电路板烫坏，或者造成焊接短路现象。
焊接顺序：①焊接中周，[大学生电工电子实习报告]为了使印刷电路板保持平衡，我们需要先焊两个对角的中周，在焊接之前一定要辨认好中周的颜色，以免焊错，千万不要一下子将四个中周全部焊在上面，这样以后的小元件就不好安装→②焊接电阻，前面我们已经将电阻别在纸上，我们要按R1——R13的顺序焊接，以免漏掉电阻，焊接完电阻之后我们需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前的值是一样(检验是否有虚焊)→③焊接电容，先焊接元片电容，要注意上面的读数(要知道223型元片电阻&103型元片电阻的区别,元片电容的读数方法——前两数字表示电容的值，后面的数字表示零的个数)，紧接着就是焊电解电容了，特别要注意长脚是“+”极，短脚是“—”极→④焊接二极管，红端为“+”，黑端为“—”→⑤焊接三极管，一定要认清“e”,“b”,“c”三管脚(注意： [V1，V2，V3，V4]和[V5，V6，V7]按放大倍数从大到小的顺序焊接)→⑥剩下的中周和变压器及开关都可以焊了→⑦最需要细心的就是焊接天线线圈了，用四根线一定要按照电路图准确无误的焊接好→⑧焊接印刷电路板上“”状的间断部分，我们需要用焊锡把它们连接起来→⑨焊接喇叭和电池座。 调试与检测：调试是一个非常艰难而又需要耐心的任务，但是它的目的和意义是十分重大的。我们要通过对收音机的检测与调试，了解一般电子产品的生产调试过程，初步
电力系统调压措施分析报告
电力系统调压措施分析报告 电压是衡量电能质量的重要技术指标，对电力系统的安全经济运行，保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全和寿命具有重要影响。19世纪70、80年代法国、美国、瑞典、巴西、日本等国家相继发生电压崩溃性事故，这些以电压崩溃特征的电网瓦解事故每次均带来巨大的经济损失，同时也引起了社会的极大混乱。电压崩溃是由系统运行中的电压偏移未能良好的进行调整演变而成。任何电压偏移都会带来经济和安全方面的不利影响。当系统出现故障时，电压会降低，如果不及时地采用合理有效的措施对电压进行调整，就会引起电压崩溃进而电网瓦解等重大灾难性事故。因此，电压调整是保证电网安全可靠运行的重要方面之一。保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。 一、电压调整的基本原理 电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功电源的无功输出应该满足（大于或至少等于）系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值，产生电压偏移。此外为保证运行可靠性和适应无功功率的增长，系统还必须配置一定的无功备用容量。系统的无功电源充足，即表现系统能运行在较高的电压水平；反之，系统无功不足就反映为运行电压水平偏低，需要装设无功补偿设备。由于电力系统的供电区域幅员广阔，无功功率不适宜长距离传输，所以负荷所需的无功功率应尽量的分层分区就地平衡。由无功功率平衡原理可知进行电压调整就是从补偿无功电源和减小网络无功损耗两个方面出发。 二、电压调整的三种基本方式 电力系统结构复杂且用电设备数量极大,电力系统的运行部门对网络中各母线电压及各种用电设备的端电压进行监视和调整是不现实的也是没有必要的。因此，在电力系统中，运行人员常常选择一些有集中负荷的母线作为中枢点进行监视和控制，只需将中枢点电压控制在允许的电压偏移范围内，则系统其它各处的电压质量也能基本满足要求。一般可以选择作为电压中枢点的母线有：1）大型发电厂的高压母线。2）枢纽变电站的二次母线。3）带有大量地方负荷的发电厂母线。 以上电压中枢点的共同点是均能反映和控制整个系统网络的电压水平根据中枢点所管辖电力网中负荷的变化程度和负荷分布范围，对中枢点调压方式提出原则性要求，以确定一个大致的电压变化范围。电压中枢点调压方式有逆调压、顺调压、常调压（也称恒调压）三种类型。 1）逆调压:主要适用于线路较长,负荷变化较大的大型电力网络。在最大负荷时要提高中枢点的电压，相较于线路额定电压高5%，以抵偿线路上因负荷增大而增大的线路损耗；在最小负荷时要将中枢点的电压降低，使之与线路额定电压相等，防止因负荷低而引起电压过高。逆调压方式要求最高，实现较难，需要在中枢点配备较贵重和先进的调压设备。2）顺调压：主要适用于线路不长，负荷变化很小，线路上的电压损耗也较小的小型网络。在最大负荷时，允许电压降
电力电子课程设计
课程设计说明书N O.1 直流斩波电路给蓄电池充电设计 一、设计目的 1、直流斩波电路的选择 2、主电路的设计 3、晶闸管电流、电压额定的选择 ４、驱动电路的设计 5、保护电路的设计 ?6、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 7、掌握两种基本斩波电路的工作状态 ８、了解电路图的波形情况 二、设计方案 1主电路的设计 图１主电路图 图１为直接接电网的直流斩波电路的结构图。开关器件 V 采用 IＧBT,驱动电路采用EＸB8４1，PＷM 脉宽调制电路采用 494 芯片 ,负载为蓄电池和滤波电抗器L2。LEM微电流传感器。 PWM 电路的输出u 为频率恒定脉宽可调的脉冲列信号。脉宽受 u 控制，u 最大为1５V，最小值为零伏。随 u 的减小 ,u 的脉宽增加。ｕ经驱动电路中的光电隔离后变换成波形与 u 相同的驱动信号u 。但u 的高电平为＋15Ｖ，低电平为－１5V。
沈阳大学 课程设计说明书NＯ.2
沈阳大学课程设计说明书N O.3
图四驱动电路 3.供电电路设计 图五供电电路 沈阳大学
课 程设计说明书 N O.4 4．IG ＢT 的保护措施 ４.１ 过电压保护 (1)设置过电压洗手电路，针对直接接电网的斩波电路。可在电解电容器两端并联无感电容座位高频下的过电压吸收电路。 (2） 主电路各元件之间的连线应尽量短。因为在高速开关状态,过长的连线会导致因存在较大的线路电感而产生感应过电压。经验表明,将滤波电解电容C.开关管V 和续流二极管VD 三个元件做在一块印刷电路板上是明智的选择。 4.２ 过电流保护 （1)在驱动电路中已含有过载检测电路,过载时发出过载信号，通过PWM 电路封锁脉冲、 (2)在IGBT 回路中设置电流检测元件LE Ｍ，将检出的电流信号Ｕ0经过一个高速比较器得到一个过载信号。此信号送给ＰW Ｍ电路,以便发出封锁脉冲指令。实践表明,此方法有效。 其中，保护电路设计如下： 图六保护电路 三、 设计结果与分析 在 u 为高电平时 ,ＩGBT 导通 ,斩波器输出电源电压 Ｕ 。在 ｕ 为低电平时 ,斩波器输出电压为零。于是在负载两端得到脉冲电压u ,ｕ 波形如图 2 所示。 为 I ＧBT 导通时间 , 为 ＩG ＢT 关断时间。输出的电压u 的平均值为 s on U T t U 0 式中:
电力电子装置及系统复习题及答案
概念部分（小题） 1、电力电子装置的主要类型：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC、静态开关 通信电源交流稳压电源 充电电源通用逆变电源 3、直流电源装置电解电镀直流电源交流电源装置不间断UPS电源 开关电源 4、缓冲电路的主要作用：抑制开关器件的di/dt 、du/dt，改变开关轨迹，减少开关损耗 ，使之工作在安全工作区内。 5、常用耗能式缓冲电路：无极性、有极性、复合型注：p14电路模型区分。 6、过电流保护方法：（1）利用参数状态识别对单个期间进行自适保护 （2）利用常规方法进行最终保护。 7、为防止桥臂中两个开关器件直通，通常对两个开关器件的驱动信号进行互锁并设置死区 8、缓冲电路类型（判断或者填空） 无源功率因数校正（在电源输入端加入低频大电感） 9、功率因数校正有源滤波器无功谐波补偿 有源功率因数校正 功率因数校正电路(单项有源校正装置主要是 boost，可分为不连续电流模式和连续电流模式) 10、UPS典型结构：稳压器整流器逆变器转换开关 UPS主要分类：后备式、双变换在线式、在线互动式、双变换电压补偿在线式（delta 变换式） 其中：后备式是以市电供电为主的UPS，一般后备式UPS功率多在2kV A以下。其工作原理图见书P95图4.2 双变换在线式是以逆变器为主的工作方式，原理图书P95图4.3 11此外，在相同开关频率下，单极性的波动频率较双极性波提高一倍。 13、无源的功率因数校正是在输入端加电容电感进行被动补偿这是一种预补偿 有源的是主动补偿比如我们讲的Boost功率因数校正器 14、逆变类型：全桥半桥推挽 15、开关电源结构， 16、功率因数校正概念， 17、逆变器结构， 18、感应加热电源 （这些有的没有写出答案的大家自己对着书看一下啊，要断电了，来不及找了）
电力电子课程设计正文原稿(0)
1 综述 随着电子技术的发展，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，对电源的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整稳压电源,是连续控制的线性稳压电源，这种传统稳压电源技术比较成熟。并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等特点。但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器和隔离之用，滤波器的体积和重量也很大。而调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定,其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有４5%左右,另外,由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，于是它很难满足电子设备发展的要求。从而促成了高效率、体积小、重量轻的开关电源的迅速发展。开关型稳压电源就是采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。 １.1主要技术指标 1）交流输入电压AC２２0V±２0%; 2）直流输出电压４～16V可调； 3）输出电流０~４0Ａ； 4）输出电压调整率≤1%； 5）纹波电压Ｕp≤50mV； 6)显示与报警具有电流/电压显示功能及故障告警指示。
2基本工作原理及原理框图 ２20V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MＯS管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。该电源的原理框图如图２-1所示。 图2-１整体电源的原理框图
电力电子实验3 单相交流调压电路实验(1)V3.0版
实验十二单相交流调压电路实验(1) 一、实验目的 (1)加深理解单相交流调压电路的工作原理。 (2)加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。 (3)了解KC05晶闸管移相触发器的原理和应用。 二、实验所需挂件及附件 三、实验线路及原理 本实验采用KCO5晶闸管集成移相触发器。该触发器适用于双向晶闸管或两个反向并联晶闸管电路的交流相位控制，具有锯齿波线性好、移相范围宽、控制方式简单、易于集中控制、有失交保护、输出电流大等优点。
单相晶闸管交流调压器的主电路由两个反向并联的晶闸管组成，如图3-13所示。 图中电阻R用D42三相可调电阻，将两个900Ω接成并联接法，晶闸管则利用DJK02上的反桥元件，交流电压、电流表由DJK01控制屏上得到，电抗器L d从DJK02上得到，用700mH。 图 3-13 单相交流调压主电路原理图 四、实验内容 (1)KC05集成移相触发电路的调试。 (2)单相交流调压电路带电阻性负载。 (3)单相交流调压电路带电阻电感性负载。 五、预习要求 (1)阅读电力电子技术教材中有关交流调压的内容，掌握交流调 压的工作原理。 (2)学习本教材1-3节中有关单相交流调压触发电路的内容，了解KCO5晶闸管触发芯片的工作原理及在单相交流调压电路中的应用。
六、思考题 (1)交流调压在带电感性负载时可能会出现什么现象?为什么?如何解决? (2)交流调压有哪些控制方式? 有哪些应用场合? 七、实验方法 (l)KCO5集成晶闸管移相触发电路调试 将DJK01电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧使输出线电压为200V，用两根导线将200V交流电压接到DJK03的“外接220V”端，按下“启动”按钮，打开DJK03电源开关，用示波器观察“1”～“5”端及脉冲输出的波形。调节电位器RP1，观察锯齿波斜率是否变化，调节RP2，观察输出脉冲的移相范围如何变化，移相能否达到170°，记录上述过程中观察到的各点电压波形。 (2)单相交流调压带电阻性负载 将DJKO2面板上的两个晶闸管反向并联而构成交流调压器，将触发器的输出脉冲端“G1”、“K1”、“G2”和“K2”分别接至主电路相应晶闸管的门极和阴极。接上电阻性负载，用示波器观察负载电压、晶闸管两端电压U vT的波形。调节“单相调压触发电路”上的电位器RP2，观察在不同α角时各点波形的变化，并记录α=60°、60°、90°、120°时的波形。 (3)单相交流调压接电阻电感性负载 ①在进行电阻电感性负载实验时，需要调节负载阻抗角的大小，因此应该知道电抗器的内阻和电感量。常采用直流伏安法来测量内阻，如图3-14所示。电抗器的内阻为 R =U L/I (3-1) L
[电子电路实训总结]电子电路课程实训心得体会
[电子电路实训总结]电子电路课程实训心得体会【--实习工作总结】 电子电路课程是学习什么的呢？电力电子电路属于强非线性电路系统,下面是带来的电子电路课程实训，希望对大家有帮助。 电子工艺实习是一门技术性很强的技术基础课，也是我们理工科进行工程训练，学习工艺知识，提高综合素质的重要实践环节。从第2周到第5周每周周二下午四个小时来进行这次实习。 实习任务是制作一台万用表，刚开始时我并不清楚电子工艺实习到底要做些什么，以为像以前的金工实习那样这做做那做做。后来得知是自己做一个万用表，而且做好的作品可以带回去。听起来真的很有趣，做起来应该也挺好玩的吧!就这样，我抱着极大的兴趣和玩的心态开始这次的实习旅途。 实习第一天也就是第二周，通过看录像中电子工艺实习的范围与技术，还有录像中老师高-潮的技艺让我艳羡不已，这个下午，我对电子工艺实习有了初步的认识，对电路板，电路元件有了一定的认识，对我接下类的三周的实际操作给予了一定的指导。
第3周也并不是学制作，而是做一些基本工的练习，练习如何用电烙铁去焊接电阻，导线。电烙铁对我来说很陌生，所以我很认真地对待这练习的机会。 我再说说焊接的过程。先将准备好的元件插入印刷电路板规定好的位置上，待电烙铁加热后用烙铁头的刃口上些适量的焊锡，上的焊锡多少要根据焊点的大小来决定。 焊接时，要将烙铁头的刃口接触焊点与元件引线，根据焊点的形状作一定的移动，使流动的焊锡布满焊点并渗入被焊物的缝隙，接触时间大约在3-5秒左右，然后拿开电烙铁。拿开电烙铁的时间，方向和速度，决定了焊接的质量与外观的正确的方法是，在将要离开焊点时，快速的将电烙铁往回带一下，后迅速离开焊点，这样焊出的焊点既光亮，圆滑，又不出毛刺。 在焊接时，焊接时间不要太长，免得把元件烫坏，但亦不要太短，造成假焊或虚焊。焊接结束后，用镊子夹住被焊元件适当用力拔一下，检查元件是否被焊牢。如果发现有松动现象，就要重新进行焊接。 焊接看起来很简单但其中有很多技巧要讲究的，比如说用偏口钳掐导线的力度、焊锡丝的量和在焊的过程中时间都要把握准才行，
电力电子课程设计开关电源设计
电力电子课程设计开关 电源设计 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
西安石油大学 课程设计 电子工程学院自动化专业1101班 题目开关电源设计 学生 指导老师 二○一四年五月 《电力电子》课程设计任务书
目录 任务书 1.课题任务 (4) 参数指标 (4) 设计要求 (4) 2.设计内容与方案 (4) 基本结构 (4)
输入整流电路设计 (4) (4) (5) (5) DC变换器设计 (5) 变换器总体概述 (5) 半桥式DC/DC典型电路 (6) 输出滤波整流电路设计 (6) (6) 整流输出二极管计算 (7) 主电路原理图 (7) 3.主电路元器件清单 (8) 4控制和保护电路结构框图 (8) (8) 控制变换原理 (9) 的封装图 (9) 保护电路 (10) 5设计总结 (10) 6参考文献 (10) 1.课题任务 参数指标: 设计0~24V开关电源，原始数据及主要技术指标： （1）输入交流电压范围：175~245V，50Hz；
（2）输出直流电压范围：0~24V； （3）输出最大功率：500W； （4）开关工作频率：20KHz； （5）输出电压稳定度：﹤%； （6）电源效率：h>85% 设计要求： （1）主电路的选型； （2）主电路元器件参数的确定； （3）控制和保护电路结构框图的设计; （4）整理设计结果，提交设计报告. 2.设计内容与方案 输入整流电路设计 单相桥式输入整流电路设计 整流是将交流电变成脉动直流电的过程。电源变压器输出的交流电经整流电路得到一个大小变化但方向不变的脉动直流电。整流电路是由具有单向导电性的元件例如二极管、晶间管等整流元件组成的。 设计要求主电路为桥式二极管整流，单相桥式整流电路分为单相桥式半控整流电路和单相桥式全波整流电路两种，半控整流电路为了防止失控现象，必须加续流二极管，而单相桥式全控整流电路此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，也不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率高，基于
大学生电工实训总结报告
大学生电工实训总结报告 篇一：大学生电工电子实习报告 实习内容及目的：收音机的安装、焊接及调试,让学生了解电子产品的装配过程;掌握电子元器件的识别及质量检验;学习整机的装配工艺;培养动手水平及严谨的工作作风。 辨认测量：①学会了怎样利用色环来读电阻，然后用万用表来验证读数和实际情况是否一致，再将电阻别在纸上，标上数据，以提升下一步的焊接速度;②学会了怎样测量二极管及怎样辨认二极管的“+”，“—”极，③学会了怎样利用万用表测量三极管的放大倍数，怎样辨认三极管的“b”,“e”,“c” 的三个管脚;④学会了电容的辨认及读数，“╫”表示元片电容，不分“+”、“—”极;“┥┣+”表示电解电容(注意：电解电容的长脚为“+”，短脚为“—”)。 焊接体会：在电焊的收音机的时候，学会电焊应该是我的收获，下面简单介绍以下焊接的体会，焊接最需要注意的是焊接的温度和时间，焊接时要使电烙铁的温度高于焊锡，但是不能太高，以烙铁接头的松香刚刚冒烟为好，焊接的时间不能太短，因为那样焊点的温度太低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，而焊接时间长，焊锡容易流淌，使元件过热，容易损坏，还容易将印刷电路板烫坏，或者造成焊接短路现象。 焊接顺序：①焊接中周，[大学生电工电子实习报告]为了使印刷电路板保持平衡，我们需要先焊两个对角的中周，在焊接之前一定要辨认好中周的颜色，以免焊错，千万不要一下子将四个中周全部焊在上面，这样以后的小元件就不好安装→②焊接电阻，前面我们已经将电阻别在纸上，我们要按R1——R13的顺序焊接，以免漏掉电阻，焊接完电阻之后我们需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前的值是一样(检验是否有虚焊)→③焊接电容，先焊接元片电容，要注意上面的读数(要知道223型元片电阻&103型元片电阻的区别,元片电容的读数方法——前两数字表示电容的值，后面的数字表示零的个数)，紧接
电力电子技术第6章-习题-答案
第6章交流—交流变换电路课后复习题及答案 第1部分：填空题 1.改变频率的电路称为变频电路，变频电路有交交变频电路和交直交变频电路两种形式，前者又称为直接变频电路，后者也称为间接变频电路。 2.单相调压电路带电阻负载，其导通控制角α的移相范围为0~180O，随 α 的增大，U o 减小，功率因数λ减小。 3.单相交流调压电路带阻感负载，当控制角α＜?(?=arctan(ωL/R) )时,VT1的导通时间 越来越短 ,VT2的导通时间越来越长。 4.根据三相联接形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式，TCR属于支路控制三角形联结方式，TCR的控制角 α 的移相范围为90°~ 180°，线电流中所含谐波的次数为 k。 6= ±k ,2,1 ,1 5.晶闸管投切电容器选择晶闸管投入时刻的原则是：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等。 第2部分：简答题 1.交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。以交流电的周期为单位控制晶闸管的通断。改变通态周期数和断态周期数的比，可以方便地调节输出功率的平均值，这种电路称为交流调功电路。 交流调压电路广泛用于灯光控制及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。交流调功电路常用于电炉的温度控制，像电炉温度这样的控制对象，其时间常数往往很大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁的控制，只要以周波数为单位进行控制就足够了。 2.简述交流电力电子开关与交流调功电路的区别。 答：交流调功电路和交流电力电子开关都是控制电路的接通和断开，但交流调功电路是以控制电路的平均输出功率为目的，其控制手段是改变控制周期内电路导通周波数和断开周波数的比。而交流电力电子开关并不去控制电路的平均输出功率，通常也没有明确的控制周期，而只是根据需要控制电路的开通和断开。另外，交流电力电子开关的控制频度通常比交流调功电路低得多。 4. 交交变频电路的主要特点和不足是什么？其主要用途是什么？ 答：交交变频电路的主要特点是： 只用一次变流效率较高；可方便实现四象限工作，低频输出时的特性接近正弦波。 交交变频电路的主要不足是： 接线复杂，如采用三相桥式电路的三相交交变频器至少要用36只晶闸管；受电网频率和变流电路脉波数的限制，输出频率较低；输出功率因数较低；输入电流谐波含量大，频谱复杂。 主要用途：500千瓦或1000千瓦以下的大功率、低转速的交流调速电路，如轧机主传动装置、鼓风机、球磨机等场合。
电力电子实训心得体会
电力电子技术实验总结 随着大功率半导体开关器件的发明和变流电路的进步和发展，产生了利用这类器件和电路实现电能变换与控制的技术——电力电子技术。电力电子技术横跨电力、电子和控制三个领域，是现代电子技术的基础之一，是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带，已被广泛应用于工农业生产、国防、交通、能源和人民生活的各个领域，有着极其广阔的应用前景，成为电气工程中的基础电子技术。 本学期实验课程共进行了四个实验。包括单结晶体管触发电路实验，单相半波整流电路实验，三相半波有源逆变电路实验，单相交流调压电路实验. 单结晶体管触发电路实验 实验目的 (1)熟悉单结晶体管触发电路的工作原理及电路中各元件的作用。 (2)掌握单结晶体管触发电路的基本调试步骤。 实验线路及原理单结晶体管触发电路利用单结晶体管(又称双基极二极管)的负阻特性和rc充放电特性，可组成频率可调的自激振荡电路。v6为单结晶体管，其常用型号有 bt33和bt35两种，由等效电阻v5和c1组成rc充电回路，由c1-v6-脉冲变压器原边组成电容放电回路，调节rp1电位器即可改变c1充电回路中的等效电阻，即改变电路的充电时间。由同步变压器副边输出60v的交流同步电压，经vd1半波整流，再由稳压管v1、v2 进行削波，从而得到梯形波电压，其过零点与电源电压的过零点同步，梯形波通过r7及等效可变电阻v5向电容c1充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压up时，v6导通，电容通过脉冲变压器原边迅速放电，同时脉冲变压器副边输出触发脉冲；同时由于放电时间常数很小，c1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压uv，使得v6重新关断，c1再次被充电，周而复始，就会在电容c1两端呈现锯齿波形，在每次v6导通的时刻，均在脉冲变压器副边输出触发脉冲；在一个梯形波周期内，v6可能导通、关断多次，但对晶闸管而言只有第一个输出脉冲起作用。电容c1的充电时间常数由等效电阻等决定，调节rp1电位器改变c1的充电时间，控制第一个有效触发脉冲的出现时刻，从而实现移相控制。 实验内容 (1)单结晶体管触发电路的调试。 (2)单结晶体管触发电路各点电压波形的观察。 单相半波整流电路实验 实验目的 1、熟悉强电实验的操作规程； 2、进一步了解晶闸管的工作原理； 3、掌握单相半波可控整流电路的工作原理。 4、了解不同负载下单相半波可控整流电路的工作情况。 实验原理 1、晶闸管的工作原理晶闸管的双晶体管模型和内部结构如下：晶闸管在正常工作时，承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。当承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降 到接近于零的某一数值一下。 2.单相半波可控整流电路（电阻性负载） 2.1电路结构若用晶闸管t替代单相半波整流电路中的二极管d，就可以得到单相半波可控整流电路的主电路。变压器副边电压u2为50hz正弦波，负载 rl为电阻性负载。 三相半波有源逆变电路实验 实验目的 1、掌握三相半波有源逆变电路的工作原理，验证可控整流电路在有源逆变时的工作条件，并比较与整流工作时的区别。
单相交流调压电路(1000W)电力电子技术 课程设计(论文)
电力电子技术课程设计（论文）题目：单相交流调压电路（1000W） 院（系）：电气工程学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师签字： 教师职称： 起止时间：09-7-6至09-7-12 课程设计（论文）任务及评语
目录 第1章课程设计方案 (1) 1.1概述 (1) 1.2 系统总体结构 (1) 第2章课程设计内容 (3) 2.1 (3) 2.2 (5) 2.3 (7) 2.4 (8) 第3章课程设计总结 (9) 参考文献 (9) (10)
第一章课程设计方案 1.1交流调压电路概述 把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。这种电路不改变交流电的频率，称为交流电力控制电路。在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便的调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。交流调压电路可分为单相交流调压电路和三相交流调压电路。单相交流调压电路是后者的基础，和整流电路一样，交流调压电路的工作情况也和负载性质有着很大的关系，因此分别对电阻负载和阻感负载分别予以讨论。 1.2 系统总体结构 将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程，凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。结构原理简单。该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的，为一台电阻炉提供电源。输入的电压为单相交流220V，经电路变换后，为连续可调的交流电。下图为系统总体结构框图。 图1 系统结构框图 图1中的220V为交流市电输入，经过调压环节的变压器等电路转换为连续可调的交流电，输出连续可调的交流电源部分作用：为电阻炉提供电源。
电力电子实习心得感想
电力电子实习心得感想 电力电子实习心得感想篇1 通过这次实习我学习了很多东西，在实习过程中也学到了很多和知识也知道怎么排查一些在实习中的错误，所以我认为实习很锻炼的，我很喜实习，也很喜欢实习老师，他很辛苦的教我们的，不会的还耐心帮我指导非常感谢老师。在此感谢老师。电力电子实习是书本知识与实践相结合的一次实习。通过这次实习，使我们认识了晶闸管器件，怎么利用万用表测晶闸管的三个级，用测得数据判断极性。 我们的实习分两步，第一步是把其他班焊好的电路板上的原件卸下来，用万用表测，计算和对比，看看有哪些元件是好的，能继续使用的，哪些是损坏的，好的就继续使用，达到循环使用的目的。第二步是按电路图重新焊接。焊接是很重要的技术，对一个学电专业的学生来说，是肠窢斑喝职估办台暴郡必须掌握的。焊接的好坏关系到一件电子产品的质量好坏。焊接的过程中容易出现虚焊，容易发生坍塌，电路短路等问题。在焊接电路时要考虑元器件的布线问题，怎么布线将影响电路板的美观及质量。我们实习的内容是焊接单极晶闸管触发电路，用到了单极晶体管，单极晶体管也是半导体材料制成的。晶闸管导通需要满足两个条件，一是阳极加正向电压，二是门极有触发。在焊接元器件时要特别小心，不要马虎，一马虎就要出错，特别是稳压管，晶闸管和单极晶体管，单极晶体管的三个管脚焊接错误，在通电后观察就不会产生触发波形，就不能达到实习的要求。我在焊接电路时就遇到了这种情况，焊接完成后，通电后用示波器观察个点的波形，其他点的波形都正常，就是触发输出处没有触发波形。断电后我按电路图检查了一下焊接的电路板，发现其他的地方没焊错，就是单极晶体管的三个级焊反了，我卸下来又重新焊了一遍，然后通
电力电子课程设计-参考模板..
课程设计说明书 题目名称：10～40V降压直流斩波电路实验装置 系部：电力工程系 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师：张海丽 完成日期：
新疆工程学院 课程设计评定意见 设计题目10～40V降压直流斩波电路实验装置 系部电力工程系专业班级 学生姓名学生学号 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）： 年月日
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 学年第学期年月日 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
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。 关键词：直流电力电子变换电路
电力电子装置及系统
电力电子装置及系统概述 张密李静怡牟书丹李子君 0 引言 在电力系统中，许多功能的实现都需要靠电力电子装置来完成。比如说可再生能源的并网发电、无功和谐波的动态补偿、储能装置的功率转换、配用电能的双向流动、交直流电网的柔性互联等。 随着科技的日益发展，大功率、高电压电力电子器件的发展，变换器单元化、模块化以及智能化水平的提高，控制策略和调制策略性能的提升，电力电子装置在电力系统中的作用会越来越大。 1 电力电子装置及系统的概念 电力电子装置是以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制的装置。 电力电子装置和负载组成的闭环控制系统称为电力电子控制系统，其基本组成如图所示。它是通过弱电控制强电实现其功能的。控制系统根据运行指令和输入、输出的各种状态，产生控制信号，用来驱动对应的开关器件，完成其特定功能。 2 电力电子装置的主要类型 电力电子装置的种类繁多，根据电能转换形式的不同，基本上可以分为5大类：交流-直流变换器（AC/DC）、直流-交流变换器（DC/AC）、直流-直流变换器（DC/DC）、交流-交流变换器（AC/AC）和电力电子静态开关。 1.AC/DC变换器 AC/DC变换器又称整流器。用于将交流电能变换为直流电能。 2.DC/DC变换器 DC/DC变换器用于将一种规格的直流电能变换为另一种规格的直流电能。采用PWM 控制的DC/DC变换器也称直流斩波器，主要用于直流电机驱动和开关电源。 3.DC/AC变换器 DC/AC变换器又称逆变器。用于将直流电能变换为交流电能。根据输出电压及频率的变化情况，可分为恒压恒频（CVCF）及变压变频（VVVF）两类，前者用作稳压电源，后者用于交流电动机变频调速系统。 4.AC/AC变换器 AC/AC变换器用于将一种规格的交流电能变换为另一种规格的直流电能。输入和输出频率相同的称为交流调压器，频率发生变化的称为周波变换器或变频器。 5.静态开关 静态开关又称无触点开关，它是由电力电子器件组成的可控电力开关。 根据需要，以上各类变换可以组合应用。此外，各类变换器正在向模块化发展，可方便地组成不同功率等级的变换器。 3 电力电子装置的应用概况 3.1发电阶段中的应用 （1）发电机组励磁。 大型发电机组应用静止励磁技术，与励磁机相比，具有调节速度快、控制简单的特点，显著提高
电力电子技术习题及答案
电力电子技术习题集 习题一 1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。 2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定？晶闸管由导通变为关断 的条件是什么，如何实现？ 3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因？ 4. 图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电 流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各位多少？ (f) 图1-30 习题1-4附图 5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽 度至少要多宽？图中，E =50V ；L =0.5H ；R =0.5?; I L =50mA （擎住电流）。 图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图 6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以？ 7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同？ 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。 9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻 有何关系以及栅极电阻的作用。 10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么？试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么？实际使用时如何提高MOSFET 的功率容 量？ 习题二
1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5?，电感为0.2H，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。 2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。试求： （1）变压器二次侧电流有效值I2； （2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额； （3）作出α＝60°时，u d、i d和变压器二次侧i2的波形。 3．试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、 i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。 4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ?，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求： （1）作出u d、i d和i2的波形； （2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。 5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路，负载电阻R=4Ω，电源电 压U2=220V，α=π/3，求： (1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流； (2) 流过晶闸管（整流二极管）的电流有效值； (3) 流过续流二极管的电流有效值。 6．三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗？ 如果不是，它们在相位上差多少度？试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d、i VT1、u VT1的波形。 7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R=2Ω，U2=220V，试计算负载电流I d， 并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。 8．三相桥式全控整流电路，U2＝100V，带阻感性负载，R＝5 ?，L值极大，当α＝60°，试求： （1）作出u d、i d和i VT1的波形； （2）计算整流输出电压平均值U d、电流I d，以及流过晶闸管电流的平均值I dVT和有效值 I VT； （3）求电源侧的功率因数； （4）估算晶闸管的电压电流定额。 9．三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R＝5 ?，L＝∞，U2＝220V，X B=0.3 ?，求U d、I d、 I VD、I2和γ的值，并作出u d、i VD1和i2的波形。 10．请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。 11．什么是逆变失败？如何防止逆变失败？ 12. 三相全控桥变流器，已知L足够大、R=1.2Ω、U2=200V、E M= -300V，电动机负载处于 发电制动状态，制动过程中的负载电流66A，此变流器能否实现有源逆变？求此时的逆变角β。 13．三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载，R＝1 ?，L＝∞，U2＝220V，L B=1mH，当 E M＝－400V，β＝60°时求U d、I d和γ的值，此时送回电网的有功功率是多少？