电力电子课程设计——直流斩波

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1、电力电子课程设计说明书DC/DC变换器的设计系、部：电气与信息工程系学生姓名：指导教师：专业：自动化班级：班完成时间：2018年6月13日15前言直流斩波电路（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

2、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。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

3、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。15目录1设计要求与方案…………………………………………………………………32直流电源设计……………………………………………………………………32.1设计原理…………………………………………………………………32.2参数计算……………………………………………………………………43降压斩波主电路设计…………………………………………………………53.1BUCK电路工作原理………………………………………………………53.2主电路参数分析……………………………………………………………64控

4、制电路原理与设计……………………………………………………………64.1控制电路方案选择…………………………………………………………74.2控制电路工作原理…………………………………………………………85驱动电路原理与设计……………………………………………………………85.1驱动电路方案选择…………………………………………………………85.2驱动电路分析设计…………………………………………………………8156保护电路原理与设计……………………………………………………………96.1过电压保护…………………………………………………………………96.2过电流保护……………………

5、……………………………………………11设计心得……………………………………………………………………………12参考文献……………………………………………………………………………12致谢………………………………………………………………………………12附录………………………………………………………………………………131.设计要求与方案设计要求是输出电压Uo=50V-200V可调的DC/DC变换器，这里为降压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。IGBT的通断用PWM控制，用15PWM方式来控制IGBT的通断需要使用脉宽调制

6、器SG3525来产生PWM控制信号。降压斩波主电路原理图如图1.1所示：图1.1降压斩波主电路的原理图2.直流电源设计2.1设计原理小功率直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路三个部分组成，其原理框图如图2.1所示，其各电压波形如图2.2所示：图2.1直流电源原理框图图2.2直流电源波形图电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。电源变压器的效率为：，其中：15是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表2.1所示：表2.1小型变压器效率因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。在直流电源中一般用四个

7、二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压变换成脉动的直流电压。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压。与交流电压的有效值的关系为：；在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：；流过每只二极管的平均电流为：2.12.2参数计算根据滤波电路的输出电压UI，确定电源变压器副边电压的有效值；根据滤波电路的最大输出电流，确定流过电源变压器副边的电流和电源变压器副边的功率；根据，从表2.1查出变压器的效率η，从而确定电源变压器原边的功率。然后根据所确定的参数，选择电源变压器。确定整