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时间:2018-10-19
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1、磯:房:;K摩电义其超養统课程名称:电力电子课程设计设计题目:Boost电路的建模与仿真专业:自动化班级:自091学号:0902100202姓名:张凯强指导教师:陆益民广西大学电气工程学院二o—一年十二月1.题0一个Boost变换器的设计2.任务设计一个Boost变换器,己知Vl=48V±10%,V2=72V,10=0〜1A。要求如下:1)选取电路中的各元件参数,包括Ql、DI、L1和C1,写出参数选取原则和计算公式;2)编写仿真文件,给出仿真结果:(1)电路各节点电压、支路流图仿真结果;(2)V2与10的相图(即V2为X坐标
2、;10为Y坐标);(3)对V2与10进行纹波分析;(4)改变R1,观察V2与10的相图变化。3)课程设计说明书用A4纸打印,同时上交电子版(含仿真文件);4)课程设计需独立完成,报告内容及仿真参数不得相同。、原理分析分充电和放电两个部分来说明(假设MOS管断幵很久,所有元件都处在理想状态):充电过程在充电过程中,开关闭合(MOS管导通),等效电路如图二,开关(MOS管)处用导线代替。这时,输入电压流过电感。二极管防止电容对地放电。由于输入是直流电,所以电感上的电流以一定的比率线性增加,这个比率跟电感大小有关。随着电感电流增加,
3、电感里储存了一些能量。如图,这是当开关断开(MOS管截止)时的等效电路。当开关断开(MOS管截止)时,由于电感的电流保持特性,流经电感的电流不会马上变为0,而是缓慢的由充电完毕时的值变为0。而原来的电路己断开,于是电感只能通过新电路放电,即电感开始给电容充电,电容两端电压升高,此时电压已经高于输入电压了。升压完毕。升压过程就是一个电感的能量传递过程二、设计:已知参数:输入电压:48VVI输出电压:72V—V2输出电流:1AIo设定工作频率G50KIIz1)Ql、DI、L1和C1元件的选取:为提高转换效率需:1.尽可能降低开关管
4、导通时回路的阻抗,使电能尽可能多的转化为磁能;2.尽可能降低负载回路的阻抗,使磁能尽可能多的转化为电能,同时回路的损耗最低;3.尽可能降低控制电路的消耗,因为对于转换来说,控制电路的消耗某种意义上是浪费掉的,不能转化为负载上的能量所以在仿真时选取的DI,Q1都为理想管,无电阻和导通压降计算(1)占空比(巾伏秒平衡原理得):p=V2-Vl=lV23(2)负载电阻R:V2因为所以/?=——>72,取1。=0.84,则/?=90QIn(1)电感L:要让boost电路工作在CCM连续导通模式下,则有VIDTV]2/Io>〉—>DD,2
5、^L>=0.14m//0°D,2R2LRT又因为在CCM模式下有:d/L(r)_wL(r)_VIdt~L~~LJz;_10%xl_0.1_V1_48dtDT-x2xl0-5LL3则可以取乙=3.2m/7(2)电容C:d“c⑴_/JO_^V2_10%xV2dt_~RC~DT-nT-x2xl0"5得C==6.7uF10%x/?9仿真得到72V的输岀电压和0.8A的电流,如Time(ms)U.(1)电路各节点电压、支路流图仿真结果;电压图:woo4000200)OjOO-2000-4000-80X0•3000Tin©(us)电流图:
6、3X)01X»0J00一、「-•••!_rr—t-grfT■■氣rr「-••-LT7■■•…―丁…-广•••••,^了•••••-.了•••••••-’>
7、^••••.....••••+•-------V••*••••••••*’KM05)4003X»2XX)1X)00J00mim••鬥•.門.m-•m.•m.•m.3X»2X)0100000•1X»•2X»KC1)I40120103Oft!oo020000▲▼▲▼▲▼▲▼•05000Tim«(m5)«0510(2)V2与10的相图(即V2为X坐标;10为Y坐标),这里相图在此
8、软件上不能调出,所以只能V2-t,IO-t放在一起对比:Uo(3)对V2与10进行纹波分析;通过MOS管的通断,和电感的对电流的作用,电压V2产生锯齿纹波,而二极管的通断是由占空比控制的,所以M:为占空比为2/3的方波.(4)改变R1,观察V2与10的相变化。R1二200QUoTime(ms)Rl=500QTime(ms)Rl=50Q4.C0Time(ms)woo可以发现,电阻不宜过大,最终趋于稳定时的值符合线性关系V2=R1*D’*10器件选用补充说明:1.电感不能用磁体太小的(无法存应有的能量),线径太细的(脉冲电流大,会
9、有线损大).2整流管大都用肖特基,大家一样,无特色,在输出3.3V时,整流损耗约百分之十.3开关管(MOS管),关键在这儿,放大量要足够进饱和,导通压降一定要小,是成功的关键.总共才一伏,管子上耗多了就没电出来了,因些管压降应选最大电流时不超过0.2--0.3V,单只做不到就
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