基于matlab-simulink的buck变换器的研究与设计[电力电子课程设计]

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1、l电力电子课程设计2012.5BUCK变换器的研究与设计基于MATLAB/SIMULINK----------指导老师:王武09级电信学院目录课程设计任务书1成员分工2前言30.1概述30.2研究的意义30.3MATLAB40.4致谢4第1章设计思路与框图51.1设计思路51.2系统框图5第2章直流稳压电源设计62.1电源设计原理62.2电路的工作原理及其波形分析62.3基本工作过程72.4δ和θ的确定72.5主要的数量关系9第3章降压斩波电路课程设计113.1降压斩波电路主电路图113.2电路分析113.2.1IGB

2、T简介123.2.2工作原理123.2.3控制方式133.2.4对降压斩波电路进行解析13第4章PWM控制的基本原理154.1理论基础154.2PWM波的分类164.3PWM控制方法164.4异步调制和同步调制17第5章MATLAB仿真185.1元件清单及参数设置185.2仿真电路设计225.3仿真波形235.4仿真分析24第6章设计总结256.1设计回顾256.2心得体会256.3参考文献25课程设计任务书学生姓名：路长鑫专业班级：09级电气3班指导教师：王武工作单位：电气工程及其自动化题目：BUCK变换器的研究与设

3、计一、初始条件输入电压：20~30V，输出电压：0-15V，输出负载电流：0.1~1A，工作频率：30KHz，采用降压斩波主电路。二、要求完成的主要任务1.直流供电电源设计。2.降压斩波主电路设计（包括电路结构形式，全控型器件的选择）并讨论主电路的工作原理。3.脉宽调制电路（如SG3525集成PWM控制器）及驱动电路设计。4.分析PWM控制原理及波形。5.提供电路图纸至少一张。课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。应画出单元电路图和整体电路原理图，给出系统参数计算过程，图纸、元器件符号及

4、文字符号符合国家标准。三、时间安排2012.3.26～2012.4.8收集资料，确定设计方案2012.4.9～2012.5.27系统设计2012.5.28～2012.6.10撰写课程设计论文及提交指导教师签名：年月日25成员分工成员分工情况如下表：分工及完成情况成员名单分工完成情况李雪灵、张萌直流供电电源设计完成李海龙、杨浩琼、董卓奇降压斩波主电路设计完成郭道民、刘晓东脉宽调制电路完成路长鑫硬件设计及仿真完成25前言0.1概述直流斩波电路（DCChopper）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，也称为直

5、接直流-直流变换器（DC/DCConverter）。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。习惯上，DC-DC变换器包括以上两种情况。直流斩波电路的种类较多，包括6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，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等

6、。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域，是电力电子领域的热点。全控型器件选择绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了GTR和电力MOSFET的优点，具有良好的特性。目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件。所以，此课程设计选题为：设计使用全控型器件为IGBT的降压斩波电路。主要讨论电源电路、降压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理与设计。0.2研究的意义从八十年代末起，工程师们为了缩

7、小DC/DC变换器的体积，提高功率密度，首先从大幅度提高开关电源的工作频率做起，但这种努力结果是大幅度缩小了体积，却降低了效率。发热增多，体积缩小，难过高温关。因为当时MOSFET的开关速度还不够快，大幅提高频率使MOSFET25的开关损耗驱动损耗大幅度增加。工程师们开始研究各种避开开关损耗的软开关技术。虽然技术模式百花齐放，然而从工程实用角度仅有两项是开发成功且一直延续到现在。一项是VICOR公司的有源箝位ZVS软开关技术；另一项就是九十年代初诞生的全桥移相ZVS软开关技术。有源箝位技术历经三代，且都申报了专利。第一

8、代系美国VICOR公司的有源箝位ZVS技术，其专利已经于2002年2月到期。VICOR公司利用该技术，配合磁元件，将DC/DC的工作频率提高到1MHZ，功率密度接近200W/in3，然而其转换效率却始终没有超过90%，主要原因在于MOSFET的损耗不仅有开关损耗，还有导通损耗和驱动损耗。特别是驱动损耗随工作频率的上升也大幅度增加，