大工16春《電源技術(shù)》大作業(yè)-答案

大連理工大學(xué)電源技術(shù)大作業(yè)姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)習(xí)中心：

題目三：升壓斬波電路分析總則：圍繞升壓斬波電路，介紹其工作原理、主要參數(shù)及對(duì)應(yīng)計(jì)算方法，并簡(jiǎn)述其在實(shí)際中的應(yīng)用。撰寫(xiě)要求：（1）介紹基本斬波電路的分類(lèi)。（2）介紹升壓斬波電路的工作原理、主要參數(shù)及對(duì)應(yīng)計(jì)算方法。（3）簡(jiǎn)述升壓斬波電路在實(shí)際中的應(yīng)用。（4）學(xué)習(xí)心得電壓升高得原因：電感L儲(chǔ)能使電壓泵升的作用，電容C可將輸出電壓保持住。（3）簡(jiǎn)述升壓斬波電路在實(shí)際中的應(yīng)用。圖2.1用于直接電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路圖通常用于直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源實(shí)際L值不可能為無(wú)窮大，因此有電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于圖1.1中的電源，此時(shí)直流電源相當(dāng)于圖1.1中的負(fù)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?；凇胺侄尉€性”的思想進(jìn)行解析V處于通態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i1，得下式（2-1）式中R為電機(jī)電樞回路電阻與線路電阻之和。設(shè)i1的初值為I10，解上式得（2-2）當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i2，得下式：（2-3）設(shè)i2的初值為I20，解上式得：（2-4）用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路波形：圖2.2電流連續(xù)升壓斬波電路波形圖2.3電流斷續(xù)升壓斬波電路波形當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，從圖1.3的電流波形可看出，t=ton時(shí)刻i1=I20，t=toff時(shí)刻i2=I10，由此可得：（2-5）（2-6）把上面兩式用泰勒級(jí)數(shù)線性近似，得（2-7）該式表示了L為無(wú)窮大時(shí)電樞電流的平均值Io，即（2-8）對(duì)電流斷續(xù)工作狀態(tài)的進(jìn)一步分析可得出：電流連續(xù)的條件為（2-9）根據(jù)此式可對(duì)電路的工作狀態(tài)作出判斷。設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、輸入直流電壓：Ud=50V；2、輸出功率：150W；3、開(kāi)關(guān)頻率：10kHz；4、占空比：0.1~0.5；5、電阻性負(fù)載；6、輸出電壓脈率：小于10%。輸出值的計(jì)算由電路原理分析可知：考慮10的裕量:控制電路圖4.1SG35251腳：誤差放大器的反相輸入端；2腳：誤差放大器的同相輸入端；3腳：同步信號(hào)輸入端，同步脈沖的頻率應(yīng)比振蕩器頻率fS要低一些；4腳：振蕩器輸出；5腳：振蕩器外接電容CT端，振蕩器頻率fs＝1／CT（0.7RT+3R0）,R0為5腳與7腳之間跨接的電阻，用來(lái)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間，定時(shí)電容范圍為0.001～0.1μF；6腳：振蕩器外接定時(shí)電阻RT端，RT值為2～150kΩ；7腳：振蕩器放電端，用外接電阻來(lái)控制死區(qū)時(shí)間，電阻范圍為0～500Ω；8腳：軟啟動(dòng)端，外接軟啟動(dòng)電容，該電容由內(nèi)部Vref的50μA恒流源充電；9腳：誤差放大器的輸出端；10腳：PWM信號(hào)封鎖端，當(dāng)該腳為高電平時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)被封鎖，該腳主要用于故障保護(hù)；11腳：A路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出；12腳：接地；13腳：輸出集電極電壓；14腳：B路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出；15腳：電源，其范圍為8～35V；16腳：內(nèi)部＋5V基準(zhǔn)電壓輸出。控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生PWM信號(hào)，用于可控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過(guò)對(duì)占空比α的調(diào)節(jié)，達(dá)到控制輸出電壓大小的目的。此外，控制電路還具有一定的保護(hù)功能。 被實(shí)驗(yàn)裝置的控制電路采用控制芯片SG3525為核心組成。芯片的輸入電壓為8V到35V。它的振蕩頻率可在100HZ到500KHZ的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在芯片的CT端和放電端間串聯(lián)一個(gè)電阻可以在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間。此外此外，其軟起動(dòng)電路非常容易設(shè)計(jì)，只需外部接一個(gè)軟起動(dòng)電容即可。圖4.2控制電路的protel設(shè)計(jì)觸發(fā)電路和主電路外接220V交流電壓經(jīng)過(guò)變壓器T1和不控整流電路得到50V的直流電壓E作為BoostChopper的輸入電壓給BoostChopper供電。為使IGBT在過(guò)壓時(shí)不至于損害和抑制IGBT的電流變化過(guò)快及其兩端電壓變化過(guò)快而給IGBT帶來(lái)的損害，在主電路中為其加入緩沖電路和過(guò)壓保護(hù)電路是必要的。觸發(fā)電路以專(zhuān)用的PWM控制芯片SG3525為核心構(gòu)成，控制電路輸出占空比可調(diào)的矩形波形，占空比受Uco的控制（如圖1-13）。觸發(fā)電路輸出的矩形波經(jīng)光耦合驅(qū)動(dòng)電路控制主電路中IGBT的開(kāi)通和關(guān)斷。電路設(shè)計(jì)好后主電路中的電感電容值已確定，此時(shí)只要調(diào)節(jié)觸發(fā)波形的占空比即可調(diào)節(jié)BoostChopper輸出電壓。電路設(shè)計(jì)好后主電路中的電感電容值已確定，此時(shí)只要調(diào)節(jié)觸發(fā)波形的占空比即可調(diào)節(jié)BoostChopper輸出電壓。占空比越大，BoostChopper的輸出電壓值越大.圖4.3boostchopper觸發(fā)電路及主電路圖元器件的選取及計(jì)算本硬件試驗(yàn)中緩沖電路選取的是充放電型RCDH緩沖電路，也是一種耗能型緩沖電路。其中應(yīng)用元件需要要結(jié)合實(shí)際的情況進(jìn)行選擇。其中的吸收電容Cs的選擇可以采用一下公式：Cs=（4-1）

電路中的電阻Rs不宜過(guò)大，如太大CS放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電不能完全放掉。但Rs太小，在器件導(dǎo)通時(shí)，RsCSRs=1其中Ls—主電路電感，主要是沒(méi)有續(xù)流時(shí)的雜散電感；UPK-Cs上的最大充電電壓；U—電源電壓；Io-負(fù)載電流;fIGBTG過(guò)壓保護(hù)電路、觸發(fā)電路和驅(qū)動(dòng)電路中元器件的選取可才參照電力電子設(shè)備設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)等相關(guān)電力電子設(shè)計(jì)手冊(cè)也可以在后面參考文獻(xiàn)列出的相關(guān)手冊(cè)中查找。仿真主電路原理圖如圖5.1所示其工作原理，前言中已說(shuō)明，這里再補(bǔ)充說(shuō)明電路中的幾個(gè)模塊。IGBT用理想的方波發(fā)生器觸發(fā)，周期設(shè)為0.0001s，最大值設(shè)為10V，通過(guò)調(diào)占空比來(lái)調(diào)輸出電壓。其保護(hù)電路，觸發(fā)電路將在protel中實(shí)現(xiàn)。示波器用來(lái)觀察電感電流，電源電壓波形和負(fù)載電壓輸出波形。圖5.1主電路原理圖占空比為30%，電感為27eH,電容為375eF,電阻為81：圖5.2脈沖、電感電流和負(fù)載電壓仿真圖1占空比為40%，電感為27eH,電容為375eF,電阻為81：圖5.3脈沖、電感電流和負(fù)載電壓仿真圖2占空比為50%，電感為27eH,電容為375eF,電阻為81：圖5.4脈沖、電感電流和負(fù)載電壓仿真圖3結(jié)果分析從計(jì)算公式及仿真圖分析得出：占空比α越大負(fù)載輸出電壓越大，調(diào)節(jié)時(shí)間越長(zhǎng)；電容C值越大峰值時(shí)間越大，第一個(gè)峰值越大；電感L值越大峰值時(shí)間越大，調(diào)節(jié)時(shí)間越大。（4）學(xué)習(xí)心得此課程設(shè)計(jì)，使我有了很多的心得體會(huì)，可以說(shuō)這次直流電機(jī)斬波電路的課程設(shè)計(jì)是在大家共同努力和在老師的精心指導(dǎo)下共同完成的。通過(guò)這次設(shè)計(jì)加深了我對(duì)這門(mén)課程的了解，以前總是覺(jué)得理論結(jié)合不了實(shí)際，但通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到了理論結(jié)合實(shí)際的重要性。但由于我知識(shí)的限制，設(shè)計(jì)還有很多不足之處，希望老師指出并教導(dǎo)。通過(guò)對(duì)電路圖的研究，也增強(qiáng)了我們的思考能力。另外，在使用protel軟件繪制電路圖的過(guò)程中，我學(xué)到了很多實(shí)用的技巧，這也為以后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。從開(kāi)始任務(wù)到查找資料，到設(shè)計(jì)電路圖，到最后的實(shí)際接線過(guò)程中，我學(xué)到了課堂上學(xué)習(xí)不到的知識(shí)。上課時(shí)總覺(jué)得所學(xué)的知識(shí)太抽象，沒(méi)什么用途，現(xiàn)在終于認(rèn)識(shí)到它的重要性。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程。很感激學(xué)校給了我們這次動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，讓我們學(xué)生有了一個(gè)共同學(xué)習(xí)，增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，開(kāi)拓視野的機(jī)會(huì)。我會(huì)