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1、 电气与电子信息工程学院 电力电子课程设计 设计题目： 降压斩波电路设计 专业班级：电气工程及其自动化本科1班 学 号: 4026 姓 名： 指引教师： 设计时间： /5/3/53 设计地点: K2电力电子实验室 电 力 电 子 课程设计成绩评估表姓 名朱波学 号课程设计题目： 课程设计答辩或质疑记录：1、 电压型逆变电路有什么特点？(1）直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动 （）输出电压为矩形波,输出电流因负载阻抗不同而不同 (3）阻感负载时需提供无功。为了给交流侧向直流侧反馈的无功提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管2、在选择IGB时应注意什么？ 在选择IBT模块时,应考虑器件耐
2、压电流2个参数拟定。在器件耐压电流参数拟定期,一方面根据IGBT模块工作在交流电网通过单相或三相整流后的直流母线电压下,一般模块工作电压（600V、20、0V分为3个电压级别）均相应于常用电网电压级别。考虑到因过载、电压波动、开关过程引起的电压尖峰等因素，一般电力电子设备选择IGBT器件耐压都是直流母线的倍。成绩评估根据:课程设计考勤状况(20%）:课程设计答辩状况(30%):完毕设计任务及报告规范性（%）：最后评估成绩(以优、良、中、及格、不及格评估） 指引教师签字: 5 月 20日电力电子课程设计课程设计任务书学生姓名: 专业班级：电气工程及其自动化指引教师： 工作部门：电气学院电气自动化
3、教研室 一、课程设计题目： 降压斩波电路设计二、课程设计内容1.根据具体设计课题的技术指标和给定条件,能独立而对的地进行方案论证和电路设计,规定概念清晰、方案合理、措施对的、环节完整； 学会查阅有关参照资料和手册，并能对的选择有关元器件和参数； . 编写设计阐明书,参照毕业设计论文格式撰写设计报告(000字以上）。注:具体规定和技术指标见附录。三、进度安排.时间安排序 号内 容学时安排(天）1方案论证和系统设计12主电路设计1保护电路设计4驱动电路设计15设计答辩1合 计设计指引答辩地点：电力电子室2.执行规定电力电子课程设计共9个选题,每组不得超过6人,规定学生在教师的指引下,独力完毕所设计
4、的系统主电路、控制电路等具体的设计（涉及计算和器件选型）。严禁抄袭,严禁两篇设计报告基本相似,甚至完全同样。四、基本规定()参照毕业设计论文规定的格式书写，所有的内容一律打印；(）报告内容涉及设计过程、电路元件参数的计算、系统仿真成果及分析；(3）要有完整的主电路原理图和控制电路原理图；（4)列出主电路所用元器件的明细表。（5)参照文献五、课程设计考核措施与成绩评估根据过程、报告、答辩等拟定设计成绩,成绩分优、良、中、及格、不及格五等。评估项目基本内涵分值设计过程考勤、自行设计、按进度完毕任务等状况20分设计报告完毕设计任务、报告规范性等状况50分答 辩回答问题状况3分9010分：优；80分：
5、良；779分:中；6069分,及格；60分如下:不及格六、课程设计参照资料1 王兆安，黄俊.电力电子技术(第四版).北京：机械工业出版社, 2 王文郁.电力电子技术应用电路.北京:机械工业出版社， 李宏.电力电子设备用器件与集成电路应用指南.北京:机械工业出版社，4石玉、栗书贤、王文郁.电力电子技术题例与电路设计指引 北京:机械工业出版社，195 赵同贺等.新型开关电源典型电路设计与应用.北京:机械工业出版社,指引教师:南光群、黄松柏10月日 教研室主任签名: 1 月9日附录：具体规定和技术指标 降压斩波电路设计一、设计规定：1、输入直流电压:00V；、输出功率：50W;3、开关频率：0k;、
6、占空比:0.10.9；、电阻性负载;6、输出电压脉率:不不小于1%。二、设计内容：1、主电路参数的计算;、全控型器件电流、电压额定的选择;、电力二极管电流、电压额定的选择;4、电抗器电感值的计算;5、保护电路的设计;6、驱动电路的设计；7、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图;8、列出主电路所用元器件的明细表。摘 要直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电,涉及直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。直接直流电变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另始终流电,这种状况下输入与输出之间不隔离。间接直流变流
7、电路是在直流变流电路中增长了交流环节，在交流环节中一般采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流-直流变流电路或直-交直电路。直流斩波电路的种类有诸多,涉及六种基本斩波电路:降压斩波电路，升压斩波电路,升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepc斩波电路和Zea斩波电路，运用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路,如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等。运用相似构造的基本斩波电路进行组合,可构成多相多重斩波电路。核心字：直流斩波,降压斩波目 录第1章 电路总体设计方案11 设计课题任务81.2 功能规定阐明813 设计总体方案和设计原理8第章 电路的设计2.1 IBT驱动电路的设计0第
8、章电路各元件的参数设定及元件型号选择123.1各元件的参数设定132元件型号选择4第章 系统仿真及结论64.1 仿真软件的简介6.2仿真电路及其仿真成果16.3 仿真成果分析17第5章 心得体会1参照文献9致 谢0附录 电子元器件表20第1章电路总体设计方案1.1 设计课题任务设计一种直流降压斩波电路。1.2 功能规定阐明将2直流电压降压输出并且平均电压可调,范畴为0-24V。1.3设计总体方案和设计原理降压斩波电路的原理图以及工作波形如图.1所示。该电路使用一种全控型器件V,图中为IGB。为在V关断时给负载中电感电流提供通道，设立了续流二极管VD。斩波电路重要用于电子电路的供电电源,也可拖动
9、直流电动机或带蓄电池负载等。图1.1 降压斩波电路原理图如图1.中V的栅极电压uE波形所示,在t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电,负载电压uo=,负载电流o按指数上升。当t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD续流,负载电压u近似为零负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流持续且脉动小,一般是串联的电感值较大。至一种周期T结束，在驱动V导通,反复上一周期的过程。当工作处在稳态时,负载电流在一种周期的初值和终值相等，如图1.2所示。负载电压平均值为 式1.式中，ton为处在通态的时间；to为V处在断态的时间；T为开关周期；为导通占空比。由式1.可知,输出到负载的电压平均值最大为,减小占空比，
10、Uo随之减小。因此将该电路称为降压斩波电路。也称c变换器。负载电流平均值为 图1.2 降压斩波电路的工作波形 第2章 电路的设计2. IBT驱动电路的设计GB的驱动是矩形波，因此我选择了由比较器LM5产生矩形波。图2. LM58的引脚图LM35简介:LM58 内部涉及有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范畴很宽的单电源使用,也合用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范畴涉及传感放大器、直流增益模块和其她所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。描述:运放类型:低功率放大器数目:2针脚数：工作温度范畴：0C o -70C封装类型:SO
11、I-3dB带宽增益乘积：1.1MHz变化斜率:0.V/s器件标号:35电源电压 最大:32电源电压最小:3V安装器件:表面安装图2.2 比较器产生方波电路图其中2、3口是输入口4、6接直流电源电压1为输出口。 第3章电路各元件的参数设定及元件型号选择31各元件的参数设定1.GBT的参数设定图3.1 IGBT的简化等效电路以及电气图形符号术语符号定义及阐明（测定条件参改阐明书)集电极、发射极间电压VCE栅极、发射极间短路时的集电极，发射极间的最大电压栅极发极间电压VGES集电极、发射极间短路时的栅极,发射极间最大电压集电极电流IC集电极所容许的最大直流电流耗散功率单个IT所容许的最大耗散功率结温
12、T元件持续工作时芯片温厦关断电流IES栅极、发射极间短路,在集电极、发射极间加上指定的电压时的集电极电流。表3. IB模块的术语及其阐明图3 降压斩波电路电路图图3.3 降压斩波总电路图由图3.2所示本次设计的电源电压为2,当二极管VD导通时V的C和两端承受的电压为电源电压，因此UCE=220V。图.4 IGB的转移特性和输出特性UG(）随温度的升高略有下降，温度每升高1C,其值下降5mV左右。在+25C时，U(th)的值一般为2-6V。参照电力电子技术课本可得: 式 3.1 式3.2式中，；;。若取为1，则：2. 续流二极管D的参数设定D所承受的最大反向电压是当GBT导通是的电源电压00V。所承受的最大电流是当GT关断瞬间电感L作用在VD上的电流，此电流为。3. 电感的参数设定 由上面所选的电阻20欧姆,根据欧姆定律: 当Uo0时，Imax=A；当Uo50V时,Iomin=2.A；根据电感电流持续时电感量临界值条件:L=Uo*（Ud-U)/(UI）为了保证负载最小电流电路可以持续,取Io=2.5A来算,可得L=0.12mH,因此只要所取电感L01mH ，取L=1mH。开关频率 f4kHz 5.电容 设计规定输出电压纹波不
