电力电子课程设计

精选文档《电力电子技术综合实习》报告设计题目：Boost和Buck-Boost变换器的设计专业班级：学生姓名：学生学号：指导老师：达成日期：江苏大学·电气信息工程学院。1精选文档《电力电子技术综合实习》任务书设计题目：Boost和Buck-Boost变换器的设计设计任务：剖析Boost和Buck-Boost变换器的工作原理，依据给定参数设计Boost和Buck-Boost变换器开关管T、二极管D、电感L和电容C的参数，采纳MATLAB软件对所设计的变换器进行仿真剖析。Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=90-120V，开关频次fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输电电流纹波△I≤10%。iL+uL-DiDio+LiTiC+TCRUoUin-2)Buck-Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=50-120V，开关频次fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输出电流纹波△I≤10%。iS+uS--uD+iDio+iLD-S+UiLuLCRUo--iC+3.设计要求：独立达成课程设计，撰写报告并采纳A4纸张打印装订。。1精选文档《电力电子技术综合实习》报告内容一、原理剖析Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=90-120V，开关频次fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输电电流纹波△I≤10%。iL+uL-DiDio+LiTiC+TCRUoUin+uL-+uD-iDiLio-iSDiC++UiS+CRUouS---iL+uL-+uD-iDioiL+uL-iDioLiSiC++LiSiC++UiCRUoUi+CRUouS-----S导通S断开当开关管S导通时，电感L的电流iL线性上涨，电感储能，电感电流增添量为：UindiLUinDTLiONLdt当开关管S关断时，电感L的电流iL线性降落，电感放能，电感电流减少许为：Uin-UodiLUo-Uin1-DTLiOFFLdt。2精选文档电感电流波形剖析：（电感电流连续）依据能量均衡原理，电感电流脉动量为：iLiONiOFFUo-Ui1-DTUiDTLLUo1Ui(升压)1-D输入电流均匀值与电感电流均匀值相等，分别为：IiILmax+ILminIL2二、参数设计ton+toffE1E知，取=20%由U01-toff得Uo=100V。3精选文档I0U01000.2AR500要使电流纹波△I≤10%，电压纹波γ≤5%iL0.1Io0.1*0.20.02，U00.05U05V由UinD80*0IoD.20.2*0.2-7L，C可得：3eiLf0.02*45000fuo45000*0.05LUinD80*0.20.0178HiLf0.02*45000CIoD0.2*0.23e-7Ffuo45000*0.05管子耐压值：Usmax(2~3)Uomax(2~3)*120240~360V管子电流值：IDmax(1.5~2)(Iomax+UiminDmax)0.56~0.74A1-Dmax2Lf三、仿真考证原理图。4精选文档取LUinD80*0.20.0178H，iLf0.02*45000CIoD0.2*0.23e-7Ffuo45000*5。5精选文档电容扩大10倍。6精选文档电感扩大10倍。7精选文档当电流断续时，取电感减小100倍。8精选文档经过以上波形以及涟漪的比较，实质取值L=0.0178H,C=3e-6（即电容值比F计算值扩大10倍）2)Buck-Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=50-120V，。9精选文档开关频次fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输出电流纹波△I≤10%。iS+uS--uD+iDio+iLD-S+UiLuLCRUo--iC+原理剖析S导通S关断当开关管S导通时，电感L的电流iL线性上涨，电感储能，电感电流增添量为：UiLdiLiONUinDTduoUodtCdtIoLR当开关管S关断时，电感L的电流iL线性降落，电感放能，电感电流减少许为：UiLdiLiOFF-Uo(1-D)TiLCduo+IodtLdt电感电流波形剖析：。10精选文档依据伏秒均衡原理，电感电流脉动量为：iLiONiOFFUinDTUo(1-D)TL-LUo-DUin1-D参数设计：由UoUi可知，取=60%-得Uo=120VIoUo1200.24AR500要使电流纹波△I≤10%，电压纹波γ≤5%△iL0.1*0.240.024A,△U0.05*1206V由UinD80*0IoD.20.2*0.2-7L，C可得：3eiLf0.02*45000fuo45000*0.05。11精选文档LUinD=80*00..0178044HiLf0.0024.02*450000CIoD=0.240.2*0..265.33ee--77Ffuo45000*06.05管子耐压值：Usmax(2~3)Uomax(2~3)*120240~360V管子电流值：IDmaxIomaxUiminDmax)0.92~1.22A(1.5~2)(+2Lf1-Dmax仿真考证：原理图。12精选文档取L=0.044H，C=5.33e-7F。13精选文档电容扩大10倍。14精选文档电感扩大10倍。15精选文档当电流断续时，取电感减小100倍经过以上波形以及涟漪的比较，实质取值L=0.044H,C=5.33e-6F（即电容值比计算值扩大10倍。16精选文档五、设计总结由仿真结果不难得出，为了知足系统最小的性能要求，器件的正确选择十分重要，因为加载电压输出电容在电场储藏能量，因此定性的说，电容的功能就是试图保持一个固定不变的电压。往常选用Boost和Buck-Boost功率级的输出电容值使得把输出电压的纹波电压限制在规格要求的水平。电容的串连阻抗和功率级的输出电流决定了输出电压的纹波。致使电容产生阻抗（和输出电压纹波）的三个元素是等效串连电阻、等效串连电感和电容。对于连续电感器电流模式下的工作，为了确立电容值，需要知道它一个对于输出负载电流IO、开关频次fS、要求的输出纹波电压VO的函数，在假设全部的输出电压纹波都是由电容器的电容产生的状况，这是因为在功率级开态（ON），输出电容器供给了全部的输出负载电流。对于非连续电感器电流模式下的工作，为了确立需要的电容值，在假设全部的输出电压纹波都是由电容器的电容产生的状况，可是在好多实质的设计中，为了获取需要的等效串连电阻，往常都要选择比我们计算出来的电容值大的电容器。电感器的功能是储藏能量，电流流过时能量会以磁场的方式储藏下来，因此定性的说，电感器的作用就是试图保持固定不变的电流值，或许等效的说是限制流过电感器电流的变化率。选择Boost和Buck-Boost功率级的输出电感器电感值主假如限制流过它的纹波电流的峰峰值。选择此后，功率级的工作模式，连续或非连续，就确立下来了。电感器纹波电流跟加载的电压和加载电压的时间成正比，跟电感值成反比，除了电感值，在选择电感器时需要考虑的其余重要因素有最大直流或峰值电流和最大工作频次。让电感器在它的额定直流电流内工作对保证电感器不出现过热或饱和很重要。电感器工作在低于最大额定频次能够保证不会超出最大内部消耗，进而防止出现过热或饱和。功率开关的功能是控制从输入功率源到输出电压的能量流动。在Buck-Boost功率级，功率开关当开关翻开时连通输入到电感器，开关关上时断开连结。功率开关一定在开时在输出电感器传导电流，关时阻挡输入电压和输出电压的差值。并且功率开关一定很快的达成一个状态到另一个状态的变换，进而防止在开关变换时间内的功率消耗。这篇报告中考虑的功率开关种类是功率型金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。其余的功率器件也能够用，可是在大部分状况下，在考虑到花费和性能时（考虑驱动电路时），MOSFET是最好的选择。可。17精选文档以使用的MOSFET有两种种类：n通道型和p通道型。P通道型MOSFET在Buck-Boost功率级中的使用更流行，因为驱动p通道的门比驱动n通道MOSFET中的门要简单。MOSFET选用时，V(BR)DSS的额定值要大于输入电压和输出电压的最大差值，并且要为瞬变量和尖峰信号预留一点的余量。选择MOSFET时还要求额定ID(Max)起码是功率级电感器最大电流的两倍。但是有好多时候这还不是足够的余量，还要考虑到MOSFET结的温度，保证没有超出范围。输出二极管在功率开关封闭时导通，为电感器电流供给通路。在选择整流器时要考虑的主要因素为：迅速开关、击穿电压、额定电流、为降低功率消耗的低的正向电压降落和适合的封装。除非应用处合的确需要用到高花费和复杂的同步整流器，肖特基整流器往常是低压输出的最好解决方案。击穿电压一定大于输入电压和输出电压的最大差值，并且一定为刹时价和尖峰预留必定的余量。额定电流要起码是功率级最大电流的两倍。往常额定电流要远大于输出电流，因为功率和结温度的限制决定了器件的选择。二极管上的消耗主要由导通态二极管上的电压降造成的，二极管上的功率消耗能够由前向电压和输出负载电流的乘积来计算得。从导通态转变为非导通态时的变换消耗对比于传导消耗来说，特别小，往常忽视。经过此次电力电子仿真切验，我掌握了开关电源的设计思路和方法。经过对各个模块进行设计，对开关电源有了更深刻的理解。其各模块主电路、控制电路、驱动电路、保护电路设计方法和思路比许多，经过比较各模块各个实现方法优弊端和设计的要求，选择了比较适合的电路。本设计的主要特色是采基本实现了任务要求并进行了一些拓展。经过不一样参数的设置与试试，电源的稳固性好，响应更快。本设计还有不足之处，理论上的设计，在实质应用中还存在一些实现问题。经过对Boost和Buck-Boost电路建模，在MATLAB长进行仿真，考证了设计思路的正确，和理论性的可实现。在建模中采纳多种实验方法，使系