直流斩波电路实验装置的研制

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1、第21卷第6期实验室研究与探索Vol.21No.62002年12月LABORATORYRESEARCHANDEXPLORATIONDec.2002直流斩波电路实验装置的研制杨君,石勇,杨旭,王兆安(西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049)摘要:介绍开发本实验装置的背景,简述降压斩波电路和升压斩波电路的原理,并叙述实验装置的设计思路和设计结果,最后给出装置的实验结果,表明该实验装置性能可靠,符合本科生实验要求。关键词:电力电子技术;直流斩波电路中图分类号:TN3文献标识码:B文章编号:100627167(2002)0620090203Develo

2、pmentofaDC2DCConverterExperimentalEquipmentYANGJun,SHIYong,YANGXu,WANGZhao2an(SchoolofElectricalEng.,Xi'anJiaotongUniv.,Xi'an710049,China)Abstract:Thebackgroundofthedevelopmentoftheexperimentequipmentwasintroduced.Thebasicprincipleofthebuckconverterandboostconverterwasexplained.

3、Thedesignideaandresultsweregiven.Atlast,theexperimentalresultsweregiven,whichshowsthattheequipmentisreliableandcanmeettheneedsoftheex2perimentforundergraduatestudents.Keywords:powerelectronics;DC2DCconverter《电力电子技术》是电气工程及其自动化、自动化、1.1降压斩波电路的基本原理电气工程与自动化等专业本科生的技术基础课程。随图1所示的是降压斩波电路

4、的原理图。降压斩波着教学改革的不断深入,各专业的面在不断拓宽。为了电路的基本原理是:在开关V导通期间,电源E向负适应这一形势,西安交通大学对该课程教材《(电力电载供电,负载电压uo=E,负载电流io按指数曲线上子变流技术》第3版,黄俊、王兆安编著)进行了修订。升。在V关断期间,负载电流经二极管VD续流,负载修订后的第4版更名为《电力电子技术》,于2000年5电压uo近似为零,负载电流呈指数曲线下降。为了使月出版。负载电流连续且脉动小通常使串接的电感L值较大。考虑到教材内容有大幅度的更新,应当有配套的负载电压的平均值为实验与课程相配合,而限于课程学时数的

5、压缩,实验内tontonUo=E=E=AE(1)容不可能很多,这样要单独出版实验指导书几乎是不ton+toffT可能也是不现实的,因此在该教材中精选了5个基本式中,A=tonöT,称为占空比A≤1,调节A的大小即可的实验供教材使用院校参考,直流斩波电路实验就是改变输出电压的大小。由式(1)可见,降压斩波电路的其中之一。输出电压低于电源电压。2001年6月至9月,作者与江苏溧阳华星教仪设备厂合作,开发了与《电力电子技术》(第4版)配合的电力电子技术实验装置,本文就是对其中直流斩波电路实验部分的介绍。1直流斩波电路的基本原理图1降压斩波电路原理图1.2升压

6、斩波电路的基本原理直流斩波电路实验的内容包括两种最基本的斩波图2所示为升压斩波电路的原理图。分析升压斩电路:降压斩波电路和升压斩波电路。波电路的工作原理时,首先假设电路中电感L值很收稿日期:2001211226大,电容C值也很大。第6期杨君,等:直流斩波电路实验装置的研制91示。图2升压斩波器原理图图4过流保护电路示意图在V处于通态期间,电源E向电感L充电,充电电流基本恒定为I1,同时电容C上的电压向负载R供电,因C值很大,基本保持输出电压uo为恒值,记为Uo。设V处于通态的时间为ton,此阶段电感L上积蓄的能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同

7、向电容图5升压斩波电路的过压保护示意图C充电并向负载R提供能量。设V处于断态的时间为2.2驱动电路toff,则在此期间电感L释放的能量为(Uo-E)I1toff。当在升压斩波电路中,主电路和控制电路共地,所以电路工作于稳态时,一个周期T中电感L积蓄的能量驱动不用隔离。在降压斩波电路中则需要在控制电路与释放的能量相等,即:和主电路之间加隔离。本实验装置中采用的隔离方法EI1ton=(Uo-E)I1toff(2)是,先加一级光耦隔离,再加一级推挽电路进行放大。化简得:采用的光耦是TLP52121。为得到最佳的波形,在调试ton+toffTUo=E=E(3)

8、的过程中对光耦两端的电阻进行了合理的搭配。tofftoff升压斩波电路的输出电压高于电源电压。