Boost电力电子课程设计

一个Boost变换器的设计电力电子课程设计一个电力电子课程设计一个Boost变换器的设计自动化自动化1设计题目:专业:班级:学号：姓名：指导教师:题目一个Boost变换器的设计任务设计一个Boost变换器，已知V1=24V±10%,V2=36V,I°=0〜1A。要求如下：1） 选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1和C1,写出参数选取原则和计算公式；2） 编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电压、支路流图仿真结果；（2）V2与IO的相图（即V2为X坐标；IO为Y坐标）；（3）对V2与IO进行纹波分析；（4）改变R1,观察V2与IO的相图变化。3） 课程设计说明书用A4纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；4） 课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。01说明仿真软件采用PSIM，免费试用程序及其说明书见附件。一、Boost电路的分析1、工作原理升压斩波电路的原理图如图1所示。由可控开关Q1、储能电感L1、二极管D1、滤波电容C1、负载电阻R1等组成。图1Boost电路原理图当开关管Q1受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压V1全部加于储能电感L1的两端，感应电势的极性为上正下负，二极管D1反向偏置截止，储能电感L1将电能变换成磁能储存起来。电流从电源的正端经Q1及L1流回电源的负端。经过t时间以后，开关管Q1受控而截止时，储能电感L1自感电势的极性变为上负下正，二极管0D1正向偏置而导通，储能电感L1所存储的磁能通过D1向负载R1释放，并同时向滤波电容C1充电。经过时间Tff后，控制脉冲又使Q1导通，D1截止，L1储能，已充电的C1向负载R1放电，从而保证了向负载的供电。图2Boost变换器电路工作过程2、电路参数的选择：已知：V1=24V±10%，V2=36V，I0=0〜1A。

11、占空比D得，V2=36V,V同=21.6V,Vim=26.4V所以D=V2-V、x=0.267min V2=0.4V2-V1=0.4D= min-maxV22、电感L开关频率越高，电感器的感值就取得越小，体积越小，但开关频率高了会加重开关管的负担。所以取开关频率为80KHz。T=—=—^=1.25x10-5ssf80000L=坚D(1-D)2=36x1・25x10-5x0.33x(1-0.33)2=33rH2I0 2x1一般取了L1=1.5L=1.5x33=49.5"H3、电容C在boost电路中，对于二极管D的电流iD和输出电压V2,二极管截止时，电容C放电，V2下降；而二极管导通时，电容C充电，V2上升。在开关电源中，输出电容的作用是存储能量，维持一个恒定的电压。电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小，选用电容器时，应注意其耐压是否符合电路的要求C=-^DT2AuRS输入电压25V，输出电压36V，输出电流为1A，此时纹波为0.1V。C=-K^DT=LDT=一—X0.4X1.25x10-5=25rF2AuR s2Aumaxs2x0.14、 开关管MOSFET功率管的选择需要考虑能承受之电压以及电流额定值，可知功率开关关闭时，其电压最大为：、max=匕电流的额定值为：妇—UD105、 二极管选择续流二极管的重要的标准是：开通速度、击穿电压、额定电流、正向导通电压。开关电源中，通常选择低正向导通电压的肖特基二极管。VD1max=匕额定电流为：、=I［（1一D）=10续流二极管的损耗计算：PD=VD-1二、仿真分析电路图如图:电路参数选择：V1=25V，D=0.306，L1=50u，C1=25u，R1=36Q⑴电路各节点电压、支路流图仿真结果如下

输入电压:输出电压:Ug电压:0.00430.50.00430.5开关管电压值:00.00422 0.00424 0.00426 0.00428Time(s)电感电流:0.005260.00530.005280.005260.0053Time(s)二极管电流:负载电流:0.50.0020.004Time(s)0.0060.0080.50.0020.004Time(s)0.0060.008电容电流:-2 0.00562 0.00564 0.00566 0.005682）V2与IO的相图（即V2为X坐标；IO为Y坐标）R=36时相图如下：

(3)对V2与IO进行纹波分析;35.835.70.00665 0.00666 0.00667 0.00668v2纹波从图中可以看出纹波大小为：Au=0.09VIo纹波Io的纹波大小为：Ai0=0.0022A分析纹波：从仿真结果可知Au?=0.09V与假设之前Au?=0.1V相差不多，符合设计要求。(4)改变R1，观察V2与IO的相图变化。减小R1取1Q相图如下:增大R1取80Q如下:0 20 40 60 80V2改变电阻大小，会影响V2与Io之间的相图变化，R1增大斜率k=V减小，R1减小斜率2k=V增大。可见，R1与V2成正比，与Io成反比。2总结：1、 当输入电压为已知，要求输出电压在期望值附近时，我们可以通过调节占空比来实现所需要到达的电压值，改变占空比进行调节，从而使输出电压在比较理想的范围内。2、 通过这个课程设计，我们了解了boost电路的工作原理、特点、参数的选择、以及波