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1、本科课程设计专用封面,设计题目： Cuk 变换器的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时间： 2013 年 06 月 17 日至 6 月 23 日 完成设计日期： 2013 年 06 月 23 日 评阅成绩： 评阅意见：,1,评阅教师签名：,年月日,学院 专业,姓名,学号,（密）（封）（线）,Cuk 变换器的设计与仿真 一设计要求 完成 Cuk 变换器的设计、仿真； 设计要求： 输入：DC100V；输出：DC50150V 二题目分析 Cuk 电路是一种可升降压的直流变换器电路，它基本可看成是升压电路和降压电路相 结合产生的一种开关电路，其电原理图如图 1 所示,1,图 1
2、Cuk 主电路图 基本工作原理为： 当控制开关 VT 处于通态时，EL1V 回路和 RL2CV 回路分别流过电流。 当控制开关 VT 处于断态 时，EL1CVD 回路和 RL2VD 回路分别流过电流。 输出电压的极性与电源电压极性相反。 稳态时电容 C 的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零，即,在书 P127 页的等效电路中，开关 S 合向 B 点时间即 V 处于通态的时间 ton，则电容 电流和时间的乘积为 I2ton。开关 S 合向 A 点的时间为 V 处于断态的时间 toff，则电容 电流和时间的乘积为 I1 toff。由此可得,T,0,iC d t 0,I2ton
3、I1toff,从而可得 ：,假设电容 C 很大使电容电压 uc 的脉动足够小，可得输出电压 Uo 与输入电压 E 的关 系。 当 V 导通时，即开关 S 合到 B 点时，B 点电压 uB=0，A 点电压 uA=-uc。当 V 截止时， 即开关 S 合到 A 点时，uB=uc,uA=0，B 点电压 uB 平均值为 UB=toff.Uc/T 又因电感 L1 的电压平均值为零，所以 E=UB=toff.Uc/T。电感 L2 的电压平均值为零， A 点的电压平均值为 Ua=-ton.Uc/T 可得出输出电压 Uo 与电源电压 E 的关系,Cuk 斩波电路有一个明显的优点，其输入电流和输出负载电流都是连
4、续的，没有阶 跃变化，有利于对输入输出进行滤波。 三主电路设计、元器件选型及计算： 主电路设计：结合 CUK 原理图设计为如下图 2 主电路图. 其中电路元件分别为：直流电压源一个，电感两个，电解电容两个，电阻一个， 二极管一个，一个 IGBT 和触发电压。,图 2Cuk 主电路图 元器件计算及选型： 首先输入电流 E=100V，开关频率 f=20KHz，取 R=10。 输出电压 U0=Ton*E/Toff=*E/(1-)=0.4100/(1-0.4)=66.67V。, T ton 1,tonton,I1,I2 toff,E E,2,tT t,1,ton,offon,U ton E ,o,输出
5、电流 I2=U0/R=66.7/10=6.67A，输入电流 I1=*I2/（1-）=4.45A。 电感取值 L1=l2=1mH,电解电容取值 C1=C2=30uF。 IGBT 型号：1XGH20N60A 二极管型号：D1N5823 脉冲参数设置：,图 3脉冲电压参数设置 四主电路仿真分析 利用 orCAD 对电路仿真得到以下仿真波形： 脉冲电压波形,Time,3.000ms,3.100ms,3.200ms,3.300ms,2.902ms V(V2:+),10V 0V -10V,图 4,Ton 期间脉冲为 12V，Toff 期间脉冲为-1V。,Time,0s,10ms,20ms,30ms,40m
6、s,50ms,V(V1:+),0V,100V,输入电压波形 200V,3,图 5,Time,0s,10ms,20ms,30ms,40ms,50ms,V(C2:-),-100V,-50V,输出电压波形 0V,Time,0s,10ms,20ms,30ms,40ms,50ms,I(L1),-20A,0A,图 6 输出电压=100*0.4/0.6=66.67V 输入电流波形 20A,Time,17.100ms,17.200ms,17.300ms,16.949ms 17.000ms I(L1),2.5A,图 7 输 入 电 流 I1=*I2/（1-）=4.45A 7.3A 5.0A,4,图 8,0s,10ms,20ms,30ms,40ms,50ms,-I(R1),0A,5.0A,输出电流波形 10.0A,Time 图 9 输出电流 I2=U0/R=66.7/10=6.67A,Time,
