大工16春《电源技术》大作业-答案

大连理工大学电源技术大作业姓名：学号：学习中心：

题目三：升压斩波电路分析总则：围绕升压斩波电路，介绍其工作原理、主要参数及对应计算方法，并简述其在实际中的应用。撰写要求：（1）介绍基本斩波电路的分类。（2）介绍升压斩波电路的工作原理、主要参数及对应计算方法。（3）简述升压斩波电路在实际中的应用。（4）学习心得电压升高得原因：电感L储能使电压泵升的作用，电容C可将输出电压保持住。（3）简述升压斩波电路在实际中的应用。图2.1用于直接电动机回馈能量的升压斩波电路图通常用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源实际L值不可能为无穷大，因此有电动机电枢电流连续和断续两种工作状态电机反电动势相当于图1.1中的电源，此时直流电源相当于图1.1中的负载。由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。基于“分段线性”的思想进行解析V处于通态时，设电动机电枢电流为i1，得下式（2-1）式中R为电机电枢回路电阻与线路电阻之和。设i1的初值为I10，解上式得（2-2）当V处于断态时，设电动机电枢电流为i2，得下式：（2-3）设i2的初值为I20，解上式得：（2-4）用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路波形：图2.2电流连续升压斩波电路波形图2.3电流断续升压斩波电路波形当电流连续时，从图1.3的电流波形可看出，t=ton时刻i1=I20，t=toff时刻i2=I10，由此可得：（2-5）（2-6）把上面两式用泰勒级数线性近似，得（2-7）该式表示了L为无穷大时电枢电流的平均值Io，即（2-8）对电流断续工作状态的进一步分析可得出：电流连续的条件为（2-9）根据此式可对电路的工作状态作出判断。设计内容及要求1、输入直流电压：Ud=50V；2、输出功率：150W；3、开关频率：10kHz；4、占空比：0.1~0.5；5、电阻性负载；6、输出电压脉率：小于10%。输出值的计算由电路原理分析可知：考虑10的裕量:控制电路图4.1SG35251脚：误差放大器的反相输入端；2脚：误差放大器的同相输入端；3脚：同步信号输入端，同步脉冲的频率应比振荡器频率fS要低一些；4脚：振荡器输出；5脚：振荡器外接电容CT端，振荡器频率fs＝1／CT（0.7RT+3R0）,R0为5脚与7脚之间跨接的电阻，用来调节死区时间，定时电容范围为0.001～0.1μF；6脚：振荡器外接定时电阻RT端，RT值为2～150kΩ；7脚：振荡器放电端，用外接电阻来控制死区时间，电阻范围为0～500Ω；8脚：软启动端，外接软启动电容，该电容由内部Vref的50μA恒流源充电；9脚：误差放大器的输出端；10脚：PWM信号封锁端，当该脚为高电平时，输出驱动脉冲信号被封锁，该脚主要用于故障保护；11脚：A路驱动信号输出；12脚：接地；13脚：输出集电极电压；14脚：B路驱动信号输出；15脚：电源，其范围为8～35V；16脚：内部＋5V基准电压输出。控制电路需要实现的功能是产生PWM信号，用于可控制斩波电路中主功率器件的通断，通过对占空比α的调节，达到控制输出电压大小的目的。此外，控制电路还具有一定的保护功能。 被实验装置的控制电路采用控制芯片SG3525为核心组成。芯片的输入电压为8V到35V。它的振荡频率可在100HZ到500KHZ的范围内调节。在芯片的CT端和放电端间串联一个电阻可以在较大范围内调节死区时间。此外此外，其软起动电路非常容易设计，只需外部接一个软起动电容即可。图4.2控制电路的protel设计触发电路和主电路外接220V交流电压经过变压器T1和不控整流电路得到50V的直流电压E作为BoostChopper的输入电压给BoostChopper供电。为使IGBT在过压时不至于损害和抑制IGBT的电流变化过快及其两端电压变化过快而给IGBT带来的损害，在主电路中为其加入缓冲电路和过压保护电路是必要的。触发电路以专用的PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波形，占空比受Uco的控制（如图1-13）。触发电路输出的矩形波经光耦合驱动电路控制主电路中IGBT的开通和关断。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节BoostChopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节BoostChopper输出电压。占空比越大，BoostChopper的输出电压值越大.图4.3boostchopper触发电路及主电路图元器件的选取及计算本硬件试验中缓冲电路选取的是充放电型RCDH缓冲电路，也是一种耗能型缓冲电路。其中应用元件需要要结合实际的情况进行选择。其中的吸收电容Cs的选择可以采用一下公式：Cs=（4-1）

电路中的电阻Rs不宜过大，如太大CS放电时间过长，电不能完全放掉。但Rs太小，在器件导通时，RsCSRs=1其中Ls—主电路电感，主要是没有续流时的杂散电感；UPK-Cs上的最大充电电压；U—电源电压；Io-负载电流;fIGBTG过压保护电路、触发电路和驱动电路中元器件的选取可才参照电力电子设备设计和应用技术手册等相关电力电子设计手册也可以在后面参考文献列出的相关手册中查找。仿真主电路原理图如图5.1所示其工作原理，前言中已说明，这里再补充说明电路中的几个模块。IGBT用理想的方波发生器触发，周期设为0.0001s，最大值设为10V，通过调占空比来调输出电压。其保护电路，触发电路将在protel中实现。示波器用来观察电感电流，电源电压波形和负载电压输出波形。图5.1主电路原理图占空比为30%，电感为27eH,电容为375eF,电阻为81：图5.2脉冲、电感电流和负载电压仿真图1占空比为40%，电感为27eH,电容为375eF,电阻为81：图5.3脉冲、电感电流和负载电压仿真图2占空比为50%，电感为27eH,电容为375eF,电阻为81：图5.4脉冲、电感电流和负载电压仿真图3结果分析从计算公式及仿真图分析得出：占空比α越大负载输出电压越大，调节时间越长；电容C值越大峰值时间越大，第一个峰值越大；电感L值越大峰值时间越大，调节时间越大。（4）学习心得此课程设计，使我有了很多的心得体会，可以说这次直流电机斩波电路的课程设计是在大家共同努力和在老师的精心指导下共同完成的。通过这次设计加深了我对这门课程的了解，以前总是觉得理论结合不了实际，但通过这次设计使我认识到了理论结合实际的重要性。但由于我知识的限制，设计还有很多不足之处，希望老师指出并教导。通过对电路图的研究，也增强了我们的思考能力。另外，在使用protel软件绘制电路图的过程中，我学到了很多实用的技巧，这也为以后的工作打下了很好的基础。从开始任务到查找资料，到设计电路图，到最后的实际接线过程中，我学到了课堂上学习不到的知识。上课时总觉得所学的知识太抽象，没什么用途，现在终于认识到它的重要性。课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。很感激学校给了我们这次动手实践的机会，让我们学生有了一个共同学习，增长见识，开拓视野的机会。我会