升压式直流斩波电路
升压直流斩波电路
〈〈电力电子技术》课程设计说明书升压直流斩波电路设计院、部：电气与信息工程学院学生姓名： _____________________指导教师：职称专业：电气工程及其白动化班级： ________________________完成时间： _____________________电力电子课程设计课题任务书电力电子电路的基本作用是进行电能的变换与控制，即将一定形式的输入点能变换成另外一种形式的电能输出，从而满足不同负载的要求。
电能的形式可以分为交流和直流两种类型，因此根据输入、输出的不同形式，可将电力电子电路分为四大类型，即AC-DC变换器、DC-AC变换器、DC-DC变换器、AC-AC变换器。
该设计将主要介绍其中的DC-DC变换器。
随着半导体工业的发展，DC/DC^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。
目前直流变换电路的用途非常广泛，无论是从性能、功率还是节能性上，都处丁不断地发展之中。
其中升压直流斩波电路是输出电压高丁电源电压的一种斩波电路，主要运用丁直流电动机传动、单相功率因数校正以及交直流电源中。
该设计中，运用了单相桥式全控整流电路和升压斩波电路结合，从而实现升压直流斩波。
通过方案选定，电路构造以及电路调试，最终基本实现升压直流斩波电路功能。
由丁知识浅薄，该课程设计说明书里还存在不少批漏和错误，殷切希望老师和同学们的批评指正。
关键词：直流；斩波；升压1绪论 (1)1.1电力电子技术的介绍 (1)1.2电力电子技术的应用 (1)1.3直流直流变流技术 (2)1.4设计要求 (2)2 系统总体方案设计 (2)2.1总体电路设计框图 (2)2.2整流电路选择 (2)3主电路设计 (5)3.1整流电路 (5)3.1.1 整流电路图及工作波形 (5)3.1.2 整流电路工作原理 (6)3.2升压斩波电路 (6)3.2.1升压斩波电路及工作波形 (6)3.2.2升压斩波电路工作原理 (7)3.3元器件参数及选型 (7)3.3.1 晶闸管的选型 (7)3.3.2绝缘栅双极晶体管（IGBD选型 (9)4控制电路及驱动电路 (11)4.1控制电路 (11)4.1.1 SG3525控制芯片介绍 (11)4.1.2 SG3525外部引脚功能 (12)4.2驱动电路 (13)4.3控制和驱动电路原理图 (13)5保护电路设计 (15)5.1过电流保护 (15)5.2过电压保护 (15)6仿真电路图及结果 (16)6.1 MATLAB仿真软件 (16)6.2整流电路仿真及部分参数设置 (16)6.2.1 整流电路仿真模型 (16)6.2.2部分参数设置 (17)6.3升压斩波电路仿真模型 (19)6.4总电路仿真模型 (19)6.5仿真波形及波形分析 (20)7设计总结 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)附录A升压直流斩波总电路图 (24)附录B元件活单 (25)1绪论1.1电力电子技术的介绍电力电子技术是一门新兴的应用丁电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTQ IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。
升压斩波(boost+chopper)电路设计
电力电子技术课程设计报告题目：升压斩波（boost chopper）电路设计学院：专业：学号：姓名：指导老师：时间：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****************************************24升压斩波电路（Boost Chopper ）设计 一、前言1.Boost Chopper 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I 1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压u o 为恒值，记为U o 。
设V 通的时间为t o n ，此阶段L 上积蓄的能量为E I 1t o nV 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t o f f ，则此期间电感L 释放能量为()o f f o t I E U 1- 稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等()off o on t I E U t EI 11-=化简得：E t T E t t t U offoffoffon o =+=（1）1/≥off t T ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。
升压斩波电路波形电感
升压斩波电路波形电感
升压斩波电路（Boost Converter）是一种电力电子转换器，用于将输入电压提高到输出电压。
斩波（chopping）是指开关元件（通常为MOSFET）周期性地开关以实现电压转换。
在升压斩波电路中，电感起到了重要的作用。
下面是升压斩波电路中电感的一般波形描述：
1.输入电流波形：在升压斩波电路中，当开关（通常是MOSFET）关闭时，电流通过电感线圈，从电源吸收能量。
在开关打开时，电感中的电流会继续流动，但是此时电感的磁能量转移到输出端。
因此，输入电流波形通常是脉冲状的，具有周期性的脉冲。
2.电感电流波形：电感的电流波形通常是一个锯齿波形。
当开关关闭时，电感储存能量，电流增加。
然后，当开关打开时，电感释放储存的能量，电流减小。
这导致了电感电流波形呈锯齿状。
3.输出电压波形：输出电压通常是一个平稳的直流电压，因为升压斩波电路的目标是提高输入电压。
然而，在转换过程中，可能会有一些纹波（ripple）存在，这与电感电流波形的锯齿形状有关。
4.开关波形：开关波形描述了开关元件（比如MOSFET）的状态，即何时开启和何时关闭。
这个波形通常是一个方波，表明开关以一定的频率进行开关操作。
在设计和分析升压斩波电路时，理解这些波形是很重要的，因为它们有助于评估电路性能、效率和稳定性。
值得注意的是，实际的波形特征可能会受到电路参数、元件特性和工作条件的影响。
直流升压斩波电路仿真实验心得
直流升压斩波电路仿真实验心得
本人在进行直流升压斩波电路仿真实验期间，深刻体会到该电路的重要性以及实现过程中需要注意的几个关键点。
首先，该电路是一种非常常见的电路，在实际工程中经常被使用。
其作用是将输入的低电压直流电信号，通过斩波器和升压变压器的作用，将输出电压升高到一定程度，以满足实际工作所需的电压水平。
其次，该电路的实现过程需要注意的几个关键点是：
1.斩波管的正反极性必须正确，否则可能会导致电路无法正常工作。
2.升压变压器的绕组匝数需要根据实际需要计算，否则输出电压可能会偏差较大。
3.在选择升压变压器时需要考虑参数匹配，以确保电路能够稳定工作。
综上所述，直流升压斩波电路具有重要性，其实现过程需要注意几个关键点。
通过实验实践，我对该电路的实现过程及原理有了更深刻的理解，也提高了自己的实验操作能力。
降压式直流斩波电路
实验一降压式直流斩波电路（Buck）一、原理图在控制开关VT导通ton期间，二极管VD反偏，电源E通过电感L向负载R供电，此间iL增加，电感L的储能也增加，导致在电感两端有一个正向电压Ul=E-u0，左正右负，这个电压引起电感电流iL的线性增加。
2)在控制开关VT关断toff期间，电感产生感应电势，左负右正，使续流二极管VD导通，电流iL经二极管VD续流，uL=-u0，电感L向负载R供电，电感的储能逐步消耗在R上，电流iL线性下降，如此周而复始周期变化。
如图1-1。
图1-1 电路图二、建立仿真模型根据原理图用matalb软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。
图1-2 仿真电路图（截图）仿真参数，算法（solver）ode15s，相对误差（relativetolerance）1e-3，开始时间0结束时间10，如图1-3。
图1-3 （截图）电源参数，电压100v，如图1-4。
图1-4 （截图）晶闸管参数，如图1-5。
图1-5 （截图）电感参数，如图1-6。
图1-6 （截图）电阻参数，如图1-7。
图1-7 （截图）二极管参数设置，如图1-8。
图1-8 （截图）电容参数设置，如图1-9。
图1-9 （截图）三、仿真参数设置设置触发脉冲占空比α分别为20%、50%、70%、90%。
与其产生的相应波形分别如图1-10图1-11图1-12图1-13。
在波形图中第一列波为输出电压波形，第二列波为输入电压波形。
图1-10 α=20%（截图）图1-11 α=50%（截图）图1-12 α=70%（截图）图1-13 α=90%（截图）四、小结（1）在降压式直流斩波电路（Buck）中，电感和电容值设置要稍微大一点。
（2）注意VT的导通和关断时间，电容的充放电规律和电感的作用。
（3）输出电压计算公式：U0=DE。
实验二升压式直流斩波电路（Boost）一、工作原理1）当控制开关VT导通时，电源E向串联在回路中的L充电储能，电感电压uL左正右负；而负载电压u0上正下负，此时在R与L之间的续流二极管VD 被反偏，VD截至。
直流升压斩波电路电感 电容的确定
直流升压斩波电路电感电容的确定第1章绪论1. 电力电子技术的简介所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。
电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。
具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
通常所用的电力有直流(DC)和交流(AC)两大类。
从公用电网直接得到电力是交流，从蓄电池和干电池得到的电力是直流。
从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需要进行电力变换。
电力变换通常可分为四种类型：交流变直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。
直流变交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。
交流变交流(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。
直流变直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。
2. 电力电子技术的发展电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性作用。
电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲。
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。
3. 电力电子技术的应用电力电子技术的应用范围十分广泛。
它不仅应用于一般工业，也广泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域也有着广泛的应用。
例如：(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。
实验三 直流斩波电路的性能研究
实验三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工作特点。
3.了解PWN控制与驱动电路的原理机器常用的集成芯片。
二.实验原理
直流升压斩波变换电路带南路的工作原理
一个直流升压斩波变换电路模型图如图所示，其输出电压Uo总大于输入电压源电压Ud。
当开关S闭合时，二极管受电容C上电压影响反向断开，于是将输出级隔离，由输入端电源向电感供应能量。
当开关S断开时，二极管正向导通，输出级吸收来自电感与输入端电源的能量。
在进行稳态分析时，假定输出滤波器足够大，以确保以恒定的输出电压Uo（t）=Uo。
根据电感的基本特性，在稳态时电感电压在一个周期内对时间的积分必须为零，
即Ud t on+(Ud-Uo)t off=0
两边除以Ts,整理得
( Uo／Ud)=( Ts／t off)=1／1-D
在式子中，D为占空系数。
当输入电压Ud保持不变时，改变D即可改变输出电压Uo。
其实验电路如图所示。
三，实验仿真
直流升压斩波变换电路仿真
启动MATLAB6.1进入SIMULINK后新建文档，绘制直流升压斩波变换电路模型图如图所示。
双击各个模块，在出现的对话框内设置相应的参数。
1，直流电压源参数设置：直流电压源电压为100V
2，电阻，带内容参数设置：C=0.7*0.00001F,L=10Mh,R=10欧姆
3，脉冲发生器模块的参数设置:在本次实验中设置为1V，周期为0.002S，脉宽为20％
设置好各模块参数后，单击工具栏的START命令仿真。
双击示波器模块，得
到仿真结果。
升降压斩波电路
升降压斩波电路一、问题输入电压20V ,输出电压10V~40V ,纹波电压%,开关频率20kHz,负载10Ω,电感电流连续,求L,C;二、电路分析1、 工作原理：可控开关V 处于通态时,电源E 经V 向电感L 供电使其储存能量;同时,电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电;电感电流的增量为011on t L i Edt TE L Lα+∆==⎰ 使V 关断,电感L 中储存的能量向负载释放,负载电压上负下正,与电源电压极性相反;电感电流的减小量为011(1)off t L o o i U dt TU L Lα-∆==-⎰当电流连续处于稳态时,L L i i +-∆=∆;输出电压为1o U E αα=- 2、 电感电流连续临界条件： 电感电流及电源的平均值分别为1122LB L I i TE Lα+=∆=E LB I I α=如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时,则输出功率与输入功率相等;2o E U EI R=从而得到电感的临界值为21(1)2L RT α=-3、 纹波电压：电压的最大变化量和纹波电压分别为01o U Q U T C C Rα∆∆== 00U T U RCα∆= 三、计算：1、占空比：1o U E αα=- 1110201V V αα=- 2240201V V αα=- 113α= 223α=2、电感值：21(1)2L RT α=-119L mH = 2136L mH =为保持电流连续性,取较高电感值L=; 3、电容值：00U TU RCα∆= 156C mF = 253C mF =四、电路图图1升降压斩波电路图五、仿真结果U U I波形图图2 降压电路,,L o oU U I波形图图3 升压电路,,L o o。
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升压式直流斩波电路
1.电路的结构与工作原理 1.1电路结构
U L
R
U0
+-
+
-
图1 升压式直流斩波电路的电路原理图
1.2 工作原理
假设电路输出端的滤波电容器足够大，以保证输出电压恒定，电感L 的值也很大。
1）当控制开关VT 导通时，电源E 向串联在回路中的电感L 充电储能，电感电压u L 左证右负；而负载电压u 0上正下负，此时在R 于L 之间的续流二极管VD 被反偏，VD 截止。
由于电感L 的横流作用，此充电电流基本为恒定值I1.另外，VD 截止时C 向负载R 放电，由于正常工作C 已经被充电，且C 容量很大，所以负载电压基本保持为一恒定值，记为u 0。
假设VT 的导通时间为t on ，则此阶段电感L 上的储能可以表示为EI 1t on
2)在控制开关VT 关断时，储能电感L 两端电势极性变成左负右正，续流二极管VD 转为正偏，储能电感L 与电源E 叠加共同向电容C 充电，向负载R 提供能量。
如果VT 的关断时间为t off ，则此段时间内电感L 释放的能量可以表示为（U 0-E ）I 1t off 。
1.3基本数量关系
a.一个周期内灯光L 储存的能量与释放的能量相等：
即
b.输出电流平均值
11()on
o off EI t U E I t =-E
t T E t t t U off
off off on o =+=
2.建模
在MA TLAB 新建一个Model ，命名为jiangya ，同时模型建立如下图所示：
图 1 升压式直流斩波电路的MATLAB 仿真模型
2.1模型参数设置
a 电源参数，电压100v ：
b.同步脉冲信号发生器参数 振幅1V ，周期0.001，占空比20%
R
E
R U I β1o o ==
c.负载电阻参数
d.电容参数设置
e.二极管参数设置
f.电感参数
G．IGBT参数
f.示波器参数
示波器五个通道信号依次是：电源电流、负载电流、IGBT电流电压、负载电压、电源电压。
3 仿真结果与分析
a. 占空比α=20，MATLAB仿真波形如下：
图 2 α=20升压式直流斩波电路
b. 占空比α=50，MATLAB仿真波形如下：
图9 α=50升压式直流斩波电路
c. 占空比α=80，MATLAB仿真波形如下：
图10 α=80升压式直流斩波电路
4小结
对于升压斩波电路，要输出电压高于输入电源电压应满足两个假设两个条件，即电路中电感的L值很大，电容的C值也很大。
只有在上述条件下，L在储能之后才具有使电压泵升的作用，C在L储能期间才维持住电压不变。
但实际上假设条件不可嫩够满足，即C值不可能无穷大，U0必然会有所下降。