IGBT升降压斩波电路设计.doc

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1、.电力电子技术课程设计报告课题名称IGBT升降压斩波电路设计专业班级学号学生指导教师指导教师职称评分完成日期：2015年1月13日摘要..直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。升降压斩波电路综合了升压电路和降压电路的

2、优点，可以在一个电路中同时实现升压和降压，简化了电路结构。而全控型器件IGBT的使用为外部自动控制提供了巨大便利，因此其使用围在直流斩波电路中很广泛，对其做研究有很好的使用意义。本文首先比较了两种具有升降压功能的DC／DC变换电路，具体地分析了两种DC／DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC／DC变换器控制系统的原理和实现，通过MATLAB软件中的Simulink部分建模仿真，最后给出了测试结果。关键词：直流斩波；升降压；IGBT；全控型..目录目录21设计任务要求21.1设

3、计任务21.2设计要求22方案选择22.1方案一22.2方案二23电路设计23.1主电路设计23.2驱动电路设计23.3保护电路24仿真控制25心得体会2参考文献2附录1程序清单2附录2元件清单2答辩记录2..1设计任务要求1.1设计任务IGBT升降压斩波电路设计（纯电阻负载）设计条件：（1）输入直流电压，Ud=50V；（2）输出功率：300W（3）开关频率5KHZ（4）占空比10%-50%(5)输出电压脉率：小于10%1.2设计要求1，分析题目要求，提出2-3种实现方案，比较并确定主电路结构和控制结构方案；2，

4、设计主电路原理图，触发电路原理图，并设置必要的保护电路；3，参数计算，选择主电路及保护电路元件参数4，利用仿真软件MATLAB等进行电路优化；5，最好可以建模并仿真完成相关的设计电路。..2方案选择2.1方案一该DC／DC变换器为前后级串联结构，前级是由1T、3T、1D、2D、L、C、1R、2R构成降压变换电路，后级是由2T、2D、L、C构成升压变换电路，其中2D、L、C均出现在前、后级变电路中。采用PWM方式控制两个主开关管3T、2T存在一定的困难，因为它们的控制端不共地。为了实现两路控制信号共地，也只能选用功

5、率晶体管。为此增加辅助开关管1T，且3T由NPN型改为PNP型，显然1T、2T是共地的，1T、3T是同步开关的，这就实现了两路控制信号的共地。这样，原本通过控制3T、2T来控制电路的工作状态，现在是通过1T、2T来控制，1T称为降压斩波辅助开关，2T称为升压斩波主开关、3T称为降压斩波电路。其电路图如图2.1所示:图2-1原理图2.2方案二该变换器的结构是运用了全控型器件IGBT，其工作原理是：当V导通时，电源E经V向L供电使其贮能，此时电流为i1，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电。V关断时，L的能量向负载释

6、放，电流为i2，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。电路图如图2.2。（加书上原理图）图2-2原理图..方案比较：方案一虽然实现了升降压,但是利用开关控制升降压的变换，而在方案二中直接采用全控型器件IGBT，利用IGBT的通断控制升降压的变换，电路比较简单，而且容易操作。因此，在设计中我们选择了方案二来实现升降压斩波控制。..3电路设计3.1主电路设计我们最终采用的主电路图是第二种方案。图3-1主电路设电路中电感L很大，电容C也很大，使得电感电流和电容电压即负载电压基本为恒值。

7、该电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源E经V向电感L供电使其储存能量，此时电流为，同时C维持输出电压恒定并向负载R供电。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。之后使得V关断，L的能量向负载释放，电流为i2，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。稳态时，一个周期T电感L两端电压对时间的积分为零，即（3-1）当V处于通态期间，=；而当V处于断态期间，uL=-uo。于是:（3-2）..所以输出电压为：（3-3）当输出端电压恒定且电流连续时，电感电流连续的临界条件

8、：（3-4）连续模式时的电容值：（3-5）其中纹波电压为，周期为。负载电阻（3-6）其中为输出功率根据设计要求，开关频率5KHZ，则开关周期时间为0.2ms。另设电压脉率为10%，作为仿真时电感电阻取值时的依据。..3.2驱动电路设计由于IGBT是全控型器件，这给了我们利用“软件+驱动电路”的方法去实现对IGBT的开通和关断。通过对PWM信号的调制，实现对IGBT通断的控