Boost電力電子課程設(shè)計(jì)

1、一個(gè) Boost變換器的設(shè)計(jì)課程名稱： 電力電子課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 一個(gè) Boost變換器的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 自動(dòng)化1 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 1題目一個(gè)Boost變換器的設(shè)計(jì)2任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)Boost變換器，已知V1=24V±10%，V2=36V，I0=01A。要求如下：1）選取電路中的各元件參數(shù)，包括Q1、D1、L1和C1，寫出參數(shù)選取原則和計(jì)算公式；2）編寫仿真文件，給出仿真結(jié)果：（1）電路各節(jié)點(diǎn)電壓、支路流圖仿真結(jié)果；（2）V2與IO的相圖（即V2為X坐標(biāo)；IO為Y坐標(biāo)）；（3）對(duì)V2與IO進(jìn)行紋波分析；（4）改變R1，觀察V2與IO的相圖變化。3）課

2、程設(shè)計(jì)說明書用A4紙打印，同時(shí)上交電子版（含仿真文件）；4）課程設(shè)計(jì)需獨(dú)立完成，報(bào)告內(nèi)容及仿真參數(shù)不得相同。3說明仿真軟件采用PSIM，免費(fèi)試用程序及其說明書見附件。 一、Boost電路的分析1、工作原理升壓斬波電路的原理圖如圖1所示。由可控開關(guān)Q1、儲(chǔ)能電感L1、二極管D1、濾波電容C1、負(fù)載電阻R1等組成。圖 1 Boost電路原理圖當(dāng)開關(guān)管Q1受控制電路的脈沖信號(hào)觸發(fā)而導(dǎo)通時(shí)，輸入直流電壓V1全部加于儲(chǔ)能電感L1的兩端，感應(yīng)電勢(shì)的極性為上正下負(fù)，二極管D1反向偏置截止，儲(chǔ)能電感L1將電能變換成磁能儲(chǔ)存起來。電流從電源的正端經(jīng)Q1及L1流回電源的負(fù)端。經(jīng)過ton時(shí)間以后，開關(guān)管Q1受控而截

3、止時(shí)，儲(chǔ)能電感L1自感電勢(shì)的極性變?yōu)樯县?fù)下正，二極管D1正向偏置而導(dǎo)通，儲(chǔ)能電感L1所存儲(chǔ)的磁能通過D1向負(fù)載 R1釋放，并同時(shí)向?yàn)V波電容C1充電。經(jīng)過時(shí)間Toff后，控制脈沖又使Q1導(dǎo)通，D1截止，L1儲(chǔ)能，已充電的C1向負(fù)載R1放電，從而保證了向負(fù)載的供電。圖2 Boost變換器電路工作過程2、電路參數(shù)的選擇:已知：V1=24V±10%， V2=36V， I0=01A。1、占空比D由得， V236V，V1min21.6V，V1max26.4V所以2、電感L開關(guān)頻率越高，電感器的感值就取得越小，體積越小，但開關(guān)頻率高了會(huì)加重開關(guān)管的負(fù)擔(dān)。所以取開關(guān)頻率為80KHz。一般取了L1=1

4、.5L=1.533=49.53、電容C在boost電路中，對(duì)于二極管D的電流iD和輸出電壓V2，二極管截止時(shí)，電容C放電，V2下降；而二極管導(dǎo)通時(shí)，電容C充電，V2上升。在開關(guān)電源中，輸出電容的作用是存儲(chǔ)能量，維持一個(gè)恒定的電壓。電容的阻抗和輸出電流決定了輸出電壓紋波的大小，選用電容器時(shí)，應(yīng)注意其耐壓是否符合電路的要求輸入電壓25V，輸出電壓36V，輸出電流為1A，此時(shí)紋波為0.1V。4、開關(guān)管MOSFET功率管的選擇需要考慮能承受之電壓以及電流額定值，可知功率開關(guān)關(guān)閉時(shí)，其電壓最大為：電流的額定值為：5、二極管選擇續(xù)流二極管的重要的標(biāo)準(zhǔn)是：開通速度、擊穿電壓、額定電流、正向?qū)妷骸ｉ_關(guān)電源

5、中，通常選擇低正向?qū)妷旱男ぬ鼗O管。額定電流為：續(xù)流二極管的損耗計(jì)算：二、仿真分析電路圖如圖:電路參數(shù)選擇：V1=25V，D=0.306，L1=50u，C1=25u，R1=36(1) 電路各節(jié)點(diǎn)電壓、支路流圖仿真結(jié)果如下輸入電壓：輸出電壓：Ug電壓：開關(guān)管電壓值：電感電流：二極管電流：負(fù)載電流：電容電流：2） V2與IO的相圖（即V2為X坐標(biāo)；IO為Y坐標(biāo)）R=36時(shí)相圖如下：（3） 對(duì)V2與IO進(jìn)行紋波分析；v2紋波從圖中可以看出紋波大小為：Io紋波Io的紋波大小為：分析紋波：從仿真結(jié)果可知與假設(shè)之前相差不多，符合設(shè)計(jì)要求。（4） 改變R1，觀察V2與IO的相圖變化。減小R1取1相圖如下：增大R1取80如下：改變電阻大小，會(huì)影響V2與Io之間的相圖變化，R1增大斜率減小，R1減小斜率增大?？梢?，R1與V2成正比，與Io成反比。總結(jié)：1、 當(dāng)輸入電壓為已知，要求輸出電壓在期望值附近時(shí)，我們可以通過調(diào)節(jié)占空比來實(shí)現(xiàn)所需要到達(dá)的電壓值，改變占空比進(jìn)行調(diào)節(jié),從而使輸出電壓在比較理想的范圍內(nèi)。2、 通過這個(gè)課程設(shè)計(jì)，我們了解了boost電路的工作原理、特點(diǎn)、參數(shù)的選擇、以及波形的分析、而且在psim軟件仿真了解波形的特點(diǎn)，從而判斷電路