电力电子技术课程设计报告书报告书书

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1、.目录1选题背景21．1指导思想21．2方案论证21．3基本设计任务31．4发挥设计任务31．5电路特点32电路设计32.1总电路图32.2工作原理43各主要电路及部件工作原理53.1主控电路63.2驱动电路63.3控制芯片的介绍74元器件清单95者仿真结果106小结117设计体会及今后的改进意见117.1体会117.2本方案特点及存在的问题127.3改进意见12参考文献13..正文1选题背景随着电力电子技术的快速发展，电子设备的种类也越来越多，电子设备的小型化和低成本化使电源向轻、薄和高效率方向发展。开关电源因其体积小、重量轻和效率高的

2、优点在各种电子设备中得到广泛的应用。伴随着开关电源的进一步升级，低电压大电流的开关电源成为研究趋势。1．1指导思想IGBT降压斩波电路是直流斩波电路中最基本的一种，用于直流到直流的降压变换。有电压、电流容量大，易驱动等优点，可工作在较大频率范围内。设计基本思路如下：图1降压斩波电路结构框图在图1结构框图中，控制电路是用来产生降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在开关控制端，可以使其开通或关断的信号。通过控制开关的开通和关断来控制降压斩波电路的主电路工作。控制电路中的保护电路是用来保护电路的

3、，防止电路产生过电流现象损害电路设备。1．2方案论证1.2.1驱动电路方案论证方案一：采用PWM控制方式来控制IGBT的通断这种电路把直流电压“斩”成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。改变脉冲的占空比就是对脉冲宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，仅仅是对脉冲的占空比进行控制。选用SG3525芯片作为PWM发生芯片，它是一款专用的PWM..控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。方案二：由分立

4、元件组成驱动电路，采用脉冲变压器组成的栅极驱动电路。综合考虑，方案二截止时没有门极反向电压，抗干扰能力不强。这种电路适用于驱动占空比小于50%的高频场合。所以选择方案一。1．3基本设计任务1.分析降压斩波电路的基本结构及工作原理。2.设计主电路及控制结构。3.选择原件完成整个电路连接。4.要求：（1）输入直流电压：Ud=15V；(2）输出直流电压：3-12V之间任意调节；（3）输出电压纹波：小于10%；1.4发挥设计任务设计过压,过流保护电路1．5电路特点运用电力电子开关来控制电路的通断即改变占空比，从而获得我们所想要的电压。这就可以根据

5、所学的buck降压电路作为主电路，这个方案是较为简单的方案，直接进行直直变换简化了电路结构。而另一种方案是先把直流变交流降压，再把交流变直流，这种方案把本该简单的电路复杂化，不可取。至于开关的选择，选用比较熟悉的全控型的IGBT管，而不选半控型的晶闸管，因为IGBT控制较为简单，且它既具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单等特点，又用通态压降小、耐压高、电流大等优点。2电路设计2.1总电路图..图2降压斩波电路图2.2工作原理电路使用一个全控型器件V，图中为IGBT，若采用晶闸管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。并设置了续流二极管VD，在

6、V关断时给负载中电感电流提供通道。主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，如图中Em所示。工作原理：当t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。..当t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降，通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。图2降压斩波电路图图2降压斩波电路图此电路的基本数量关系为：（1）电流连续时负载电压的平均值为(1-1)式中，ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，

7、T为开关周期，a为导通占空比，简称占空比或导通比。负载电流平均值为(1-2)（2）电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。斩波电路有三种控制方式：脉冲宽度调制（PWM）：保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton，频率调制：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T。混合型：ton和T都可调，使占空比改变。3各主要电路及部件工作原理3.1控制电路控制电路需要实现的功能是产生控制信号，用于控制斩波电路中主功率器件的通断，通过对占空比的调节达到控制输出电压大小的目的。题目要求输出电压连续可调，所以我选用一般的PW

8、M发生芯片来进行连续控制。对于PWM发生芯片，我选用了SG3525芯片，其引脚图如图2所示，它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源、锯齿波振荡器、误差