开关电源课程设计

西安石油大学课程设计电子工程学院自动化专业班题目开关电源课程设计学生指导老师二○一三年五月目录1.1任务书．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.1设计思想及内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2主电路原理设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.1开关变压器设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.2主要元器件选型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44.1主电路原理图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．64.2元器件清单．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65.1设计总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65.2参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6《电力电子技术》《电力电子技术》课程设计任务书题目学生姓名开关电源课程设计学号专业班级设计内容与要求一．设计内容：1)输入电压：交流三相380V(1±10%)，50Hz；2)输出电压：额定直流220V，调节范围为160—280V；3)输出电流：最大10A；4)输出纹波：纹波系数不大于0.5%二．设计要求：。1)主电路的选型；2)变压器的设计；3)输出滤波电路的设计；4)开关管的设计；5)绘制主电路原理图。起止时间2013年4月29日至2013年5月16日年月日指导老师签名系（教研室）主任签名学生签名年月日2013年5月14日2.1设计内容及思想：（1）内容：1)输入电压：交流三相380V(1±10%)，50Hz；2)输出电压：额定直流220V，调节范围为160—280V；3)输出电流：最大10A；4)输出纹波：纹波系数不大于0.5%。（2）思想：采用“交—直—交—直”的思想来达到设计要求2.2主电路原理设计（方案框图）对于整流滤波环节采用三相不可控整流滤波电路，考虑到输出功率比较大在DC-AC变换环节采用全桥逆变电路。在AC-DC变换环节采用单相不可控全桥整流电路。3.1开关变压器设计电压比KT，在最低输入最大占空比的条件下仍满足输出，即KT=式中KT为电压比；Uimin为输入直流电压最小值，应选取输入电压下限值；Dmax为最大占空比，取Dmax=0.8；Uomax为最高输出电压；取Uomax=280V；△U为电路中的压降，应包含二极管压降和电路中的线路压降，此处取△U=2V；由此计算KT==（1.35×380×0.9×0.8）V／（280+2）V=1.313.2主要元器件选型（1）三相不可控整流滤波电路所用器件参数的计算：额定电压：UN=×220×(2～3)=1078V～1616.7V额定电流：IN=(1.5～2)×10×／(1.31×1.57×)=3.76A～5.00A选用塑封整流二极管，PX10A02-PX10A13(200-1300V,10A)（2）全桥逆变电路所用器件参数的计算：额定电压：UN=2.45×220×(2～3)=1078V～1617V额定电流：IN=(1.5～2)×10×／(1.31×1.57)=6.52A～8.68A选用IGBT,FGA15N120ANTD(1200V,15A)（3）单相不可控全桥整流电路所用器件参数的计算：额定电压：UN=×280×(2～3)=792V～1188V额定电流：IN=(1.5～2)×10／(1.57×)=6.8A～9A选用快恢复二极管MUR8100（1000V,8A）（4）输出滤波电路设计此设计采用一级LC滤波电路，滤波器的设计应首先进行电感的设计，然后进行电容的设计。a)滤波电感的设计利用如下公式求解：L=式中，L为滤波电感的值；Uimax为输入电压最大取值为242V；fs为开关频率；△为允许的电感电流最大纹波峰峰值，取最大电流的20%，即△=2Ab)滤波电容的设计Xc=√式中，RES为滤波电容等效串联电阻；LES为滤波电容等效串联电感；C为滤波电容值，W为电容的工作频率，取W=2fs。根据预先选定的输出电压最大纹波有效值，可以按下式计算出滤波电容的阻抗：Xc≤=2××0.5%×160V／2A=1.13Ω（5）保护系统由于晶闸管中频电源装置的工作受供电电网及负载的影响较大，而且晶闸管元件的超载能力又较小，故要使电路可靠工作必须要有完善的保护措施。当整流桥输出失控或逆变桥输出发生短路以及外界的其他因素会使电路中的电压和电流在极短时间内上升到极大值故需要设计过电压过电流保护电路。消除过电压现象通常可以采用阻容吸收电路，其实质是将引起过电压的磁场能量变成电场能量储存在电容器中，然后电容器通过电阻放电把能量逐渐消耗在电阻中。a.三相整流侧二极管过电压保护:RC吸收电路电容:Cs=(2.5～5)×10-3×I(AV)=2.5×10-3×IN