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1、 电力电子课程设计电力电子课程设计学院：电气信息工程学院学院：电气信息工程学院专业：电气专业：电气 1001学号：学号：姓名：姓名： 一一 设计要求设计要求根据给定指标，设计根据给定指标，设计 BOOST 电路参数电路参数根据给定指标，设计根据给定指标，设计 CUK 电路参数电路参数利用利用 Simulink 软件，对上述电路进行验证软件，对上述电路进行验证在实验平台上，进行实验，观察重要参数在实验平台上，进行实验，观察重要参数撰写课程设计报告撰写课程设计报告二二 电路原理电路原理BOOST 电路图电路图BoostBoost 基本工作原理基本工作原理: :BoostBoost 电路可称为升压斩
2、波电路，假设电路中电感电路可称为升压斩波电路，假设电路中电感 L L 值很大，电容值很大，电容C C 值也很大。当值也很大。当 V V 处于通态时，电源处于通态时，电源 E E 向电感向电感 L L 充电，充电电流基充电，充电电流基本恒定为本恒定为 I I1 1, ,同时同时 C C 上的电压向负载上的电压向负载 R R 供电，因为供电，因为 C C 也很大，基本保也很大，基本保持输出电压为恒值持输出电压为恒值 U U0 0. .设设 V V 通态时间为通态时间为 t tonon , ,此阶段此阶段 L L 积蓄能量为积蓄能量为 E E I I1 1t tonon 。当。当 V V 处于断态时
3、处于断态时 E E 和和 L L 共同向共同向 C C 充电，并向负载充电，并向负载 R R 提供能量。提供能量。设设 V V 处于断态时间为处于断态时间为 t toffoff, ,则这期间电感则这期间电感 L L 释放能量为（释放能量为（U U0 0-E-E）I I1 1t toffoff. .一一周期周期 T T 中，电感中，电感 L L 积蓄的能量和释放的能量相等，即积蓄的能量和释放的能量相等，即 E E I I1 1 t tonon = =（U U0 0-E-E）I I1 1t toffoff化简得：化简得： U U0 0=T/=T/ t toffoff E E 输出电压高于电源电压。
4、输出电压高于电源电压。CUK 电路图电路图CukCuk 基本工作原理基本工作原理: :当可控开关当可控开关 V V 处于通态时，处于通态时，E-L1-VE-L1-V 回路和回路和 R-L2-C-VR-L2-C-V 回路分别流过回路分别流过电流。当电流。当 V V 处于断态时，处于断态时，E-L1-C-VDE-L1-C-VD 回路和回路和 R-L2-VDR-L2-VD 回路分别流过回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路相电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路相当于开关当于开关 S S 在在 A A、B B 两点之间交替切换。两点之间交替切换。在该电
5、路中，稳态是电容在该电路中，稳态是电容 C C 的电流在一周期内的平均值应为零，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。也就是其对时间的积分为零。其中：其中：I I2 2 t tonon = = I I1 1 t toffoff所以：所以：I I2 2/ / I I1 1= = t toffoff/ / t tonon=(1-)/=(1-)/ 可以得到输出电压与电源电压的关系为：可以得到输出电压与电源电压的关系为：U U0 0= = t tonon/ / t toffoff E=/(1-)E=/(1-) E E三、参数计算三、参数计算1.Boost1.Boost 电路电路:
6、: 输入电压输入电压:40V:40V输出电压：输出电压：100V100V工作频率：工作频率：50KHZ50KHZ D=60% R=1000 欧姆欧姆 I1=10%*I1I1=10%*I1U0=%10*U0L=(Ud D)/(f(f I1)=19.2mHI1)=19.2mH C=(I0D)/(fU0)=0.12uF)=0.12uF2.Cuk2.Cuk 电路电路: : 输入电压：输入电压：80V80V输出电压：输出电压：53.3353.33 V V工作频率：工作频率：50KHZ50KHZ D=40% R=1000 欧姆欧姆 I1=10%*I1I1=10%*I1U0=10%*U0 Uc1=10%*U
7、c1 Uc2=10%*Uc2L1=L2=(UdD)/(fI1)=0.120H)=0.120H C C1=(I(1-D)/(=(I(1-D)/(Uc1)=0.12uF)=0.12uF C C2= =(UdD)/(8L/(8L2Uc22)=0.00167uF)=0.00167uF四：仿真试验四：仿真试验BOOST 电路电路BOOST 电路波形电路波形流过电感电流波形：流过电感电流波形：脉冲采样波形：脉冲采样波形：IGBTIGBT 电流波形：电流波形：IGBTIGBT 电压波形：电压波形：通过电力通过电力 IGBTIGBT 电电流采样波形：流采样波形：流过二极管电流波流过二极管电流波形：形：输出电压
8、波形：输出电压波形：实验结果：实验结果：L=19.2mH=19.2mH C=0.12uF0.12uF输出电压：输出电压：100100 V V2.CUK 电路电路.CUK 电路电路.CUK 电路波形电路波形流过电感流过电感 L1 电流波电流波形形脉冲采样波形脉冲采样波形IGBT 电流波形电流波形IGBT 电压波形电压波形流过流过 IGBT 电流采电流采样波形样波形流过流过 VD 电流波形电流波形电感电流波形电感电流波形输出电压波形输出电压波形实验结果：实验结果：L1= = 0.120H0.120HL2=0.120HC1=0.12uFC2=0.00167uF输出电压：输出电压：53.3353.33
9、 V五五 器件选型器件选型1.boost 电路电路IGBT:, , , , bkt1IsT5102sDTt6 11012, , 3 .8333101236. 046. 06k36. 0bAdtbktTIt318. 0)(1102额定电流额定电流AAIv)405. 0304. 0(57. 1/318. 0)25 . 1 (额定电压额定电压VVU)5 .3370 .225(5 .112)32(v二极管：二极管：ATTTI256. 0)4 . 039. 06 . 009. 0(122额定电流额定电流AAIVD)326. 0245. 0(57. 1/256. 0)25 . 1 (额定电压额定电压VVU
10、VD) 1 .3294 .219(7 .109)32(2.cukIGBT:, , bkt1IsT5102sDTt6 1108, 4500108357. 0393. 06k357. 0bAdtbktTIt2373. 0)(1102额定电流额定电流AAIv)3023. 02267. 0(57. 1/2373. 0)25 . 1 (额定电压额定电压VVU)450300(150) 32(v二极管：二极管：ATTTI221. 0)6 . 0250. 04 . 0167. 0(122额定电流额定电流AAIVD)282. 0211. 0(57. 1/221. 0)25 . 1 (额定电压额定电压VVUVD)
11、 1 .1644 .109(7 .54)32(六六.课程设计小结课程设计小结为期一周的电力电子课程设计结束了，虽然时间并不是很长，为期一周的电力电子课程设计结束了，虽然时间并不是很长，但是每次的课程设计都会让我收获到很多东西。不仅是知识，还包但是每次的课程设计都会让我收获到很多东西。不仅是知识，还包括在电力电子设计中应该注意的很多问题以及对软件括在电力电子设计中应该注意的很多问题以及对软件的使用。的使用。在学习电力电子理论知识的时候，我只是对电路的基本原理有在学习电力电子理论知识的时候，我只是对电路的基本原理有所了解，对于电路中其他的器件的电压和流过的电流的大小以及波所了解，对于电路中其他的器
12、件的电压和流过的电流的大小以及波形都不清楚，并且也不知道电感和电容与电路的关系。通过这次课形都不清楚，并且也不知道电感和电容与电路的关系。通过这次课程设计，才发现在计算过电感和电容的值的大小之后，所得到的有程设计，才发现在计算过电感和电容的值的大小之后，所得到的有关电路的一些波形并不像课本上给出的那么理想。对于开关器件的关电路的一些波形并不像课本上给出的那么理想。对于开关器件的选型，是电力电子中最基本的需要具备的实践知识，可是选型，是电力电子中最基本的需要具备的实践知识，可是电路和电路中的以及二极管的选型课本电路和电路中的以及二极管的选型课本上并没有相关内容的介绍，在查阅了相关材料之后才知道了
13、这两种上并没有相关内容的介绍，在查阅了相关材料之后才知道了这两种器件的选型。可见单单是看课本上的知识是远远不够的，我们还需器件的选型。可见单单是看课本上的知识是远远不够的，我们还需要结合多方面的知识，并且自己多问问为什么、怎么做、怎么样，要结合多方面的知识，并且自己多问问为什么、怎么做、怎么样，这样才能够真正有所成长。在做电力电子实验的时候，我们曾经用这样才能够真正有所成长。在做电力电子实验的时候，我们曾经用过做相关的一个实验，当时实验老师将使用软件的相过做相关的一个实验，当时实验老师将使用软件的相关注意事项讲的很清楚，但是这次的实习中，我仍然犯了同样的错关注意事项讲的很清楚，但是这次的实习中
14、，我仍然犯了同样的错误。这让我发现自己一个非常大的缺点：做事没有一步到位。如果误。这让我发现自己一个非常大的缺点：做事没有一步到位。如果在做实验的时候能够认真将老师讲的注意事项理解清楚了，那么在在做实验的时候能够认真将老师讲的注意事项理解清楚了，那么在这次的实习中便可以避免这样的错误，从而节省很多时间。这次的实习中便可以避免这样的错误，从而节省很多时间。实践环节是必不可少的，这也是大学中工科学生最受益的一个实践环节是必不可少的，这也是大学中工科学生最受益的一个环节。在今后的学习中，我会吸取这次课程设计的经验，将所学与环节。在今后的学习中，我会吸取这次课程设计的经验，将所学与所用联系起来，并且多注重提高自己的软件使用能力。所用联系起来，并且多注重提高自己的软件使用能力。
