升壓斬波電路設(shè)計(jì).doc

0電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：升壓斬波電路設(shè)計(jì)學(xué)院：專業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：1升壓斬波電路設(shè)計(jì)(一)設(shè)計(jì)任務(wù)書23（二）設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄一matlab仿真原理1升壓斬波電路工作原理1.1主電路工作原理1.2IGBT驅(qū)動(dòng)電路選擇2仿真實(shí)驗(yàn)2.1仿真模型2.2仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析2.3仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)論2.4最優(yōu)參數(shù)選擇二硬件實(shí)驗(yàn)2.1硬件電路2.1.1整流電路2.1.2斬波信號(hào)產(chǎn)生電路2.1.3斬波電路2.1.4總原理圖2.1.5元器件列表2.2PCB印刷電路板2.3制造輸出final三課程設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)4摘要本設(shè)計(jì)是基于SG3525芯片為核心控制的PWM升壓斬波電路（Boostchopper）.設(shè)計(jì)由Matlab仿真和Protel兩大部分構(gòu)成。Matlab主要是理論分析，借助其強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算和仿真功能可也很直觀的看到PWM控制輸出電壓的曲線圖。通過(guò)設(shè)置參數(shù)分析輸出與電路參數(shù)和控制量的關(guān)系，最后進(jìn)行了GUI編程，利用圖形可視化界面的直觀易懂的特點(diǎn)，使設(shè)計(jì)摒棄了繁瑣難懂的單一波形和控制方式，從而具有友好界面，非常方便的就可進(jìn)行控制參數(shù)輸入，和輸出圖像顯示。第二部分是電路板，它可以通過(guò)BluePrint、Kicad、Protel等軟件設(shè)計(jì)完成，其中Protel原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)以其分層次的設(shè)計(jì)環(huán)境，強(qiáng)大的元件及元件庫(kù)的組織功能，方便易用的連線工具，強(qiáng)大的編輯功能設(shè)計(jì)檢驗(yàn)，與印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的緊密連接，自定義原理圖模板高質(zhì)量的輸出等等優(yōu)點(diǎn)，和豐富的設(shè)計(jì)法則，易用的編輯環(huán)境，輕松的交互性手動(dòng)布線，簡(jiǎn)便的封裝形式的編輯及組織，高智能的基于形狀的自定布線功能，萬(wàn)無(wú)一失的設(shè)計(jì)檢驗(yàn)等印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，使其在我們學(xué)生選用PCB電路板設(shè)計(jì)軟件中占了絕大部分比重。本設(shè)計(jì)也采用Protel設(shè)計(jì)原理圖，和進(jìn)行PCB板布線。它是本設(shè)計(jì)從理論到實(shí)際制作的必進(jìn)途徑，通過(guò)設(shè)定相應(yīng)的規(guī)則，足以滿足設(shè)計(jì)所要求的規(guī)定。關(guān)鍵字升壓斬波；SG3525；SIMULINK；PWM；Protel5引言直流斬波電路作為將直流電變成另一種固定電壓或可調(diào)電壓的DC-DC變換器,在直流傳動(dòng)系統(tǒng)、充電蓄電電路、開關(guān)電源、電力電子變換裝置及各種用電設(shè)備中得到普通的應(yīng)用.隨之出現(xiàn)了諸如降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、復(fù)合斬波電路等多種方式的變換電路.直流斬波技術(shù)已被廣泛用于開關(guān)電源及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件IGBT在牽引電傳動(dòng)電能傳輸與變換、有源濾波等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但以IGBT為功率器件的直流斬波電路在實(shí)際應(yīng)用中需要注意以下問(wèn)題:（1）系統(tǒng)損耗的問(wèn)；（2）柵極電阻；（3）驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流過(guò)壓保護(hù)的問(wèn)題。一matlab仿真原理1.升壓斬波工作原理1.1主電路工作原理假設(shè)L值、C值很大，V通時(shí)，E向L充電，充電電流恒為I1，同時(shí)C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值,記為Uo。設(shè)V通的時(shí)間為ton，此階段L上積蓄的能量為EI1tonV斷時(shí)，E和L共同向C充電并向負(fù)載R供電。設(shè)V斷的時(shí)間為toff，則此期間電感L釋放能量為穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等（1-1）化簡(jiǎn)得：（1-2）1/offtT，輸出電壓高于電源電壓，故稱升壓斬波電路。也稱之為boostchooper變換器。offtT/升壓比，調(diào)節(jié)其即可改變Uo。將升壓比的倒數(shù)記作，即Ttoff。和導(dǎo)通占空比，有如下關(guān)系：1（1-3）因此，式（1-2）可表示為（1-4）offoontIEUtEI11EtTEtttUoffoffoffonooffotIEU1EEUo1116升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因：L儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用電容C可將輸出電壓保持住1.2IGBT驅(qū)動(dòng)電路選擇IGBT的門極驅(qū)動(dòng)條件密切地關(guān)系到他的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性。門極電路的正偏壓uGS、負(fù)偏壓-uGS和門極電阻RG的大小，對(duì)IGBT的通態(tài)電壓、開關(guān)、開關(guān)損耗、承受短路能力及du/dt電流等參數(shù)有不同程度的影響。其中門極正電壓uGS的變化對(duì)IGBT的開通特性，負(fù)載短路能力和duGS/dt電流有較大的影響，而門極負(fù)偏壓對(duì)關(guān)斷特性的影響較大。同時(shí)，門極電路設(shè)計(jì)中也必須注意開通特性，負(fù)載短路能力和由duGS/dt電流引起的誤觸發(fā)等問(wèn)題。根據(jù)上述分析，對(duì)IGBT驅(qū)動(dòng)電路提出以下要求和條件：(1)由于是容性輸出輸出阻抗；因此IBGT對(duì)門極電荷集聚很敏感，驅(qū)動(dòng)電路必須可靠，要保證有一條低阻抗的放電回路。(2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動(dòng)源對(duì)門極電容充放電，以保證門及控制電壓uGS有足夠陡峭的前、后沿，使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。另外，IGBT開通后，門極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)提供足夠的功率，使IGBT不至退出飽和而損壞。(3)門極電路中的正偏壓應(yīng)為+12+15V；負(fù)偏壓應(yīng)為-2V-10V。(4)IGBT驅(qū)動(dòng)電路中的電阻RG對(duì)工作性能有較大的影響，RG較大，有利于抑制IGBT的電流上升率及電壓上升率，但會(huì)增加IGBT的開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗；RG較小，會(huì)引起電流上升率增大，使IGBT誤導(dǎo)通或損壞。RG的具體數(shù)據(jù)與驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)及IGBT的容量有關(guān)，一般在幾歐幾十歐，小容量的IGBT其RG值較大。(5)驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力及對(duì)IGBT的自保護(hù)功能。IGBT的控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路等應(yīng)與其高速開關(guān)特性相匹配，另外，在未采取適當(dāng)?shù)姆漓o電措施情況下，IGBT的GE極之間不能為開路。IGBT驅(qū)動(dòng)電路分類驅(qū)動(dòng)電路分為：分立插腳式元件的驅(qū)動(dòng)電路；光耦驅(qū)動(dòng)電路；厚膜驅(qū)動(dòng)電路；專用集成塊驅(qū)動(dòng)電路。本文設(shè)計(jì)的電路采用的是專用集成塊驅(qū)動(dòng)電路。IGBT驅(qū)動(dòng)電路分析隨著微處理技術(shù)的發(fā)展(包括處理器、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器件)，數(shù)字信號(hào)處理器以其優(yōu)越的性能在交流調(diào)速、