三电平降压斩波电路设计与实现毕业论文

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1、三电平降压斩波电路设计与实现毕业论文目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1研究背景11.2研究目的和意义11.3本文研究的相关内容2第2章直流三电平Buck电路分析32.1三电平电路的提出和应用32.2直流三电平Buck电路工作原理32.2.1D>0.5的工作模式42.2.2D<0.5的工作模式62.3直流三电平Buck电路外特性82.3.1电感电流连续82.3.2电感电流断续82.4直流三电平Buck电路的优点122.4.1电压应力122.4.2滤波电感122.5分压电容均压问题132.6本章小结14III第3章控制电路设计153.1PWM控制电路153.1.1SG3525引脚说

2、明153.1.2SG3525工作原理173.2驱动电路芯片203.3控制电路的实现223.4实现电容均压的控制223.5本章小结23第4章参数设计及器件选型244.1主电路参数设计244.2SG3525自激振荡电路参数设计244.3器件清单254.5本章小结26第5章系统仿真275.1开环仿真275.2闭环仿真315.3本章小结34第6章系统PCB板的设计356.1PCB设计简介356.2PCB设计的基本概念356.3PCB设计的主要流程366.4直流三电平Buck变换器的PCB设计376.4.1PCB原理图设计376.4.2生成的PCB板376.4.3PCB板的3D效果图386.5本章小结

3、39结论40参考文献41致谢43III附录1开题报告44附录2中期报告49附录3英文原文60附录4中文译文76III第1章绪论第1章绪论1.1研究背景随着通讯业、电子行业的快速发展，各种用电设备日益增多，由于这些设备的输入大多采用不可控整流的控制方式，输入谐波电流比较较大，功率因数低，不仅影响其它邻近用电设备的正常工作，而且也使输电线上的用电损耗增加。为了减小谐波电流，一般大多是采用功率因数校正技术。但是中、大功率的高频开关电源通常为三相380VAC±20％输入，整流后的直流母线电压最高可以达到640V左右；如果采用三相PFC技术，直流母线电压通常会达到760至800VDC，甚至可能会达到1

4、000VDC以上。这使得后级直流变换器中的控制开关管的电压应力大大增加，给器件的选取带来了困难和不便。1981年，日本的AkiraNabae教授在研究如何减小逆变器输出谐波时提出了中点箝位脉宽调制逆变器(Neutral-Point-ClampedPWMInverter，NPCPWM逆变器)，它是在传统的三相桥式逆变器中增加了两个分压电容，在每一桥臂增加了两只开关管和两只中点箝位二极管。该逆变器每个桥臂的输出可以得到Vin/2、-Vin/2、0三个电平，因此该电路也称三电平逆变器(Three-LevelInverter，TL逆变器)。传统的逆变器每个桥臂只能输出+Vin/2和-Vin/2两个电

5、平，故称为两电平逆变器。与两电平逆变器相比，三电平逆变器可以减小输出电压中的高次谐波。由于三电平降压斩波变换器具有开关管和续流二极管的电压应力减半。滤波电感和滤波电容大大减小的优点。非常适用于高输入电压和中大功率的应用场合，近年来吸引了许多学者的兴趣。1.2研究目的和意义本课题的研究目的是在大功率直流变换器应用需求的前提下，通过应用三电平变换器技术，扩大元件选择范围，提高设计的可靠性并降低零件的成本。从世界发展角度看，提高能源效率是大趋势，作为高效率电源基础的开关电源也在不断向更高功率，更高电压的方向发展。41第1章绪论在此背景下，不仅要满足性能应用要求，还要保证器件和系统的可靠性时，有效的

6、降低功率开关管的电压应力便成为重要的研究方向。三平变换技术应运而生。但是，三电平变换的控制技术尚不是很完善，本课题通过对隔直电容及均压控制的研究为在工业应用中实现高密度，小型化，低成本批量生产提供了可能性。1.3本文研究的相关内容本文首先通过直流三电平变换器的应用，来得到直流三电平Buck变换器的拓扑电路。详细地分析了其工作原理、参数设计和外特性，重点讨论了控制电路的交错控制和电容均压不均压的问题。得到直流三电平Buck变换器拓扑结构，使直流三电平Buck变换器输出更加的稳定。直流三电平Buck变换器除了可以降低变换器开关管电压应力外，还可以改善滤波器的工作条件，大大减小滤波器的大小。通过计

7、算相关参数，设计控制电路，对主电路进行了开环和闭环的MATLAB仿真，并给出了相关的波形，验证系统的稳定性。41第2章直流三电平Buck电路分析第2章直流三电平Buck电路分析2.1三电平电路的提出和应用传统TL变换器本质上是一个半桥变换器，称之为半桥三电平变换器。为研究直流三电平变换器，可提取出两个基本三电平开关单元，如图2-1所示，我们称之为阴极单元和阳极单元。（a）阳极单元（b）阴极单元图2-1基本三电