IGBT升压斩波电路设计.doc
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1、课程设计说明书电子技术课程设计说明书IGBT升压斩波电路设计学生姓名: 学号: 学 院: 专 业: 电气工程及其自动化 指导教师: 2013年12 月目 录1 引言31.1 电力电子技术的介绍31.2 电力电子技术的应用31.3 电力电子技术中的直流变化技术42 系统方案与主电路设计42.1 系统方案42.2 主电路设计42.3 参数计算52.3.1 RLC的计算 5 2.3.2 额定参数的计算63 控制电路的设计63.1 芯片SG3525的介绍 63.2 控制电路原理图74 系统仿真84.1 仿真模型的建立84.2 系统仿真结果与分析115 结论12参考文献 131 引言 11 电力电子技术
2、的介绍电力电子技术(Power Electronics)也称为电力电子学。利用电力电子开关器件组成电力开关电路,利用晶体管集成电路和微处理器构成信号处理和控制系统,对电力开关电路进行实时、适式的控制,可以经济有效地实现开关模式的电力变换和电力控制,包括电压(电流)的大小、频率、相位和波形的变换和控制。是综合了电子技术、控制技术和电力技术的新兴交叉学科。现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课,在培养该专业人才中占有重要地位。 电力电子学(Power Electronics)这一名称是在上世纪60年代出现的。1974年,美国的W.Newell用一个倒三角形(如图)对电力电子学进行
3、了描述,认为它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而形成的。这一观点被全世界普遍接受。“电力电子学”和“电力电子技术”是分别从学术和工程技术2个不同的角度来称呼的。1.2 电力电子技术的应用 电力电子技术是一个全新的技术平台,它由电路技术、功率半导体技术、计算机技术以及现代化的控制技术组成。从电力电子技术出现算起,它已经走过了50年的发展历程,也从电子技术中分离出来,成为了一门独立的科学技术。随着科学技术的发展,电力电子技术广泛应用于国民经济的每个工业领域。新千年后,电力电子技术的相关技术得到长足发展,再加上与微电子技术的结合,将使电力电子技术应用前景更为广阔。电力电子技术在发展速度,渗透
4、力、与别的学科的融合程度上都与微电子技术有着相同的特征。这也使电力电子技术有旺盛的生命力,必将迎来更加广阔的发展空间。在电力电子技术中,可控整流电路是非常重要的内容,整流电路是将交流电变为直流电的电路,其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置;电气化铁道(电气机车、磁悬浮列车等)、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术;各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电,可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。 1.3 电力电子技术中的直流变化技术直
5、流变换技术已被广泛地应用于开关电源及直流电动机驱动中,如不间断电源(ups)、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代起的电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能。并同时收到节约电能的效果。由于变速器的输入使电网电压经不可控整流而来的直流电压,所以直流斩波不仅起到调压作用,还起到有效抑制网侧谐波电流的作用。2 系统方案与主电路设计 2.1 系统方案 电力电子器件在实际应用中,一般是由控制电路,驱动电路,保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器
6、件的导通或者关断。来完成整个系统的功能。因此,一个完整的降压斩波电路也应包括主电路,控制电路,驱动电路和保护电路这些环节。直流斩波电路一般主要可分为主电路模块,控制电路模块和驱动电路模块三部分组成。主电路模块, 主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和直流斩波电路组成,其中主要由全控器件IGBT的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。的大小。控制电路模块,可用直接产生PWM的专用芯片SG3525来控制IGBT的开通与关断。驱动电路模块,驱动电路把控制信号转换为加在IGBT控制端和公共端之间,用来驱动IGBT的开通与关断。 2.2 主电路设计升压斩波电路设计条件: 1.电源电压:直流Ud=50V
7、 2.输出功率:250W 3.占空比 4 .开关频率5KHz 5.L=100mH 升压斩波电路工作原理图如下所示:图2.1 工作原理图 2.3 参数计算 2.31 RLC的计算根据设计要求,我选择选大小为的直流电压源,选取降压斩波电路的占空比为。因此,输出电压,输出功率。又因为要求输出功率为250W,可计算出负载电阻40。从能量守恒角度分析(假设电感足够大,电流平直),电路达到稳态时,电感在开关开通期间吸收的能量()与开关关断期间释放的能量()相等。列出等式: (2-4)解得: (2-5)下面确定电流连续的临界条件:如果在时刻电感电流刚好降到0。则为电流连续与断续的临界工作状态。此时,升压斩波
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