升壓斬波（boost chopper）電路設計.doc

電力電子技術課程設計報告題目：升壓斬波（boostchopper）電路設計學院：專業(yè)：學號：姓名：指導老師：時間：1目錄前言*2MATlAB仿真設計*6硬件實驗*14參考文獻*19附錄一設計任務書*20附錄二PROTEL簡介*21附錄三MATLAB簡介*242升壓斬波電路（BoostChopper）設計一、前言1.BoostChopper工作原理：圖1.1升壓斬波電路圖圖1.1中假設L值、C值很大，V通時，E向L充電，充電電流恒為I1，同時C的電壓向負載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設V通的時間為ton，此階段L上積蓄的能量為EI1tonV斷時，E和L共同向C充電并向負載R供電。設V斷的時間為toff，則此期間電感L釋放能量為offotIEU1穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等offoontIEUtEI11化簡得：3EtTEtttUoffoffoffono（1）1/offtT，輸出電壓高于電源電壓，故稱升壓斬波電路。也稱之為boost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。和導通占空比有如下關系：1（2）因此，式（1）可表示為EEUo111（3）升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的原因：L儲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。2.升壓斬波電路的典型應用：1)直流電動機傳動2)單相功率因數(shù)校正（PowerFactorCorrectionPFC）電路3)用于其他交直流電源中4)用于直流電動機傳動時圖1.2用于直接電動機回饋能量的升壓斬波電路圖a)通常用于直流電動機再生制動時把電能回饋給直流電源b)實際L值不可能為無窮大，因此有電動機電樞電流連續(xù)和4斷續(xù)兩種工作狀態(tài)c)電機反電動勢相當于圖1.1中的電源，此時直流電源相當于圖1.1中的負載。由于直流電源的電壓基本是恒定的，因此不必并聯(lián)電容器。電路分析基于“分段線性”的思想進行解析V處于通態(tài)時，設電動機電樞電流為i1，得下式mERitiL11dd（5）式中R為電機電樞回路電阻與線路電阻之和。設i1的初值為I10，解上式得tmteREeIi1101（6）當V處于斷態(tài)時，設電動機電樞電流為i2，得下式：EERitiLm22dd（7）設i2的初值為I20，解上式得：tmteREEeIi1202（8）用于直流電動機回饋能量的升壓斬波電路波形：5圖1.3電流連續(xù)升壓斬波電路波形圖1.4電流斷續(xù)升壓斬波電路波形當電流連續(xù)時，從圖1.3的電流波形可看出，t=ton時刻i1=I20，t=toff時刻i2=I10，由此可得：REeemREeeREITtmoff111110（9）REeeemREeeeREITTtmon1120（10）把上面兩式用泰勒級數(shù)線性近似，得REmII2010（11）該式表示了L為無窮大時電樞電流的平均值Io，即REEREmImo（12）對電流斷續(xù)工作狀態(tài)的進一步分析可得出：電流連續(xù)的條件為6eem11（13）根據(jù)此式可對電路的工作狀態(tài)作出判斷。3.設計目的1)通過對BoostChopper電路的設計，掌握BoostChopper電路的工作原理，綜合運用所學知識，進行BoostChopper電路和系統(tǒng)設計的能力。2)了解與熟悉BoostChopper電路拓撲、控制方法。3)理解合掌握BoostChopper電路及系統(tǒng)的主電路、控制電路和保護電路的設計方法，掌握元器件的選擇計算方法。4)遇有一定的電力電子電路及系統(tǒng)實驗和調(diào)試的能力4.設計內(nèi)容及要求對BoosrChopper電路的主電路和控制電路進行設計。參數(shù)如下：直流電壓E=50V，負載中R=20，L、C值極大，=30V設計要求：1)理論設計：了解掌握BoostChopper電路的工作原理，設計BoostChopper電路的主電路和控制電路。包括：a)IGBT電流、電壓額定的選擇b)驅(qū)動、保護電路的設計c)畫出完整的主電路原理圖和控制電路原理圖d)列出主電路所用元器件的明細表2)仿真實驗：利用Matlab仿真軟件對BoostChopper電路主電路和控制電路進行仿真建模，并進行仿真實驗。3