《电力电子技术综合实习》报告--Boost与Cuk斩波电路设计 

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1、《电力电子技术综合实习》报告设计题目：Boost与Cuk斩波电路设计专业班级：学生姓名：学生学号:指导老师：完成日期：一、设计要求：1)根据公式计算电路中电感、电容值；2)根据电路工作条件进行功率器件选型；3)在Matlab/Simulink环境中构建上述电路模型，并进行仿真；4)在上述环境中构建系统闭环控制模型；5)观察电路中主要波形；6)在实验平台上进行验证；二、设计任务：分别设计升压斩波电路Boost和升降压斩波电路Cuk，使它们分别满足如下技术参数要求：1、Boost电路：输入电压：Uin=80V输出电压：Uo=90-120V负载电阻：0.5k或1K功率器件工作频率：4

2、5Khz2、Cuk电路：输入电压：Uin=80V输出电压：Uo=50-105V负载电阻：0.5k或1K功率器件工作频率：45Khz三、电路设计（一）Boost变换器1、电路图和工作原理分析（a）Boost电路可称为升压斩波电路，如图（a）所示。假设电路中电感L值很大，电容C值也很大。当可控开关V处于通态时，电源E向电感L充电，充电电流基本恒定为I1,同时C上的电压向负载R供电，因为C也很大，基本保持输出电压为恒值U0.设V处于通态时间为ton,此阶段L积蓄能量为EI1ton。当V处于断态时E和L共同向C充电，并向负载R提供能量。设V处于断态时间为toff,则这期间电感L释放能量

3、为（U0-E）I1toff.当电路处于稳态时，一周期T中电感L积蓄的能量和释放的能量相等，即EI1ton=（U0-E）I1toff化简得：,式中由于输出电压高于电源电压，故称此电路为升压斩波电路（Boot变换器）可知通过调节占空比,即可改变输出电压的大小。2、参数计算1）占空比的选择其中输入电压Uin=80V，选择输出电压Uo=100V可求得D=1-==20%2）电感L的参数设计开关管S导通，电感储能，电感电流线性增大，当t=ton时，电感电流增大到最大值。S导通期间电感电流增加量为：则电感值其中，输入电流改变量为输出电流为输出电流为3）电容C的参数设计电容的值为其中，输出电压

4、纹波峰-峰值为4）功率器件参数①IGBT两端承受的最大电压为输入电压的最大值，此外考虑电压安全裕量通常为2~3倍，则有：代入数值计算后，可选择=300（V）②流过开关管的最大电流为电感电流的最大值，考虑电流安全裕量通常为1.5-2倍，则有：安全域度内可选择(二)CUK变换器1、电路图和工作原理分析图（b）图（c）CUK电路可称为升降压斩波电路，其电路原理图如图（b）所示。当可控开关V处于通态时，E--V回路和R--C-V回路分别流过电流。当V处于断态时，E---C-VD回路和R--VD回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。该电路的等效电路如图所示相当于开关S在A、

5、B两点之间交替切换。在该电路中，稳态是电容C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零。即所以得，I2ton=I1toff由于和的电压平均值为零，可得输出电压与电源电压E的关系:2.参数计算1）占空比的选择其中，输入电压Uin=80V，选择输出电压Uo=80V可求得2）电感L的参数设计：①电感值其中，负载电流为,输入电流为3）电容C的参数设计：四、仿真分析（一）Boost变换器开环1、仿真电路图2.仿真波形①驱动信号②负载电流③负载电压④IGBT电压⑤IGBT电流（二）Boost变换器闭环闭环Boost负载电压（二）Cuk变换器1、仿真电路2.仿真波形①驱动信号②

6、负载电流③负载电压④IGBT电流⑤IGBT电流五、实验验证波形见附录六、总结体会在学习电力电子理论知识的时候，我只是对电路的基本原理有所了解，对于电路中其他的器件的电压和流过的电流的大小以及波形都不清楚，并且也不知道电感和电容与电路的关系。通过这次课程设计，才发现在计算过电感和电容的值的大小之后，所得到的有关电路的一些波形并不像课本上给出的那么理想。对于开关器件的选型，是电力电子中最基本的需要具备的实践知识，可是ＢＯＯＳＴ电路和ＣＵＫ电路中的ＩＧＢＴ以及二极管的选型课本上并没有相关内容的介绍，在查阅了相关材料之后才知道了这两种器件的选型。可见单单是看课本上的知识是远远不够的，我

7、们还需要结合多方面的知识，并且自己多问问为什么、怎么做、怎么样，这样才能够真正有所成长。在做电力电子实验的时候，我们曾经用过ＭＡＴＬＡＢ做相关的一个实验，当时实验老师将使用软件的相关注意事项讲的很清楚，但是这次的实习中，我仍然犯了同样的错误。这让我发现自己一个非常大的缺点：做事没有一步到位。如果在做实验的时候能够认真将老师讲的注意事项理解清楚了，那么在这次的实习中便可以避免这样的错误，从而节省很多时间。实践环节是必不可少的，这也是大学中工科学生最受益的一个环节。在今后的学习中，我会吸取这次课