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MOSFET升压斩波电路设计.doc

MOSFET升压斩波电路设计

eva爽
2018-01-20 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《MOSFET升压斩波电路设计doc》,可适用于高等教育领域

MOSFET升压斩波电路设计电力电子学课程设计说明书摘要在现在我们所使用到能源中电能占了很大的比重它具有成本低廉输送方便绿色环保控制方便能很容易转换成其他的信号等等。我们的日常生活已经离不开电了。在如今高能耗社会合理的利用电能提高电能品质和用电效率成为了全球研究的当务之急。而《电力电子技术》正是与这一主题相关联的。MOSFET升压斩波电路设计是里面的一部分它开关电源与线性电源相比具有绿色效率高控制方便智能化易实现计算机控制。MOSFET升压斩波电路又称为boost变换器它对输入电压进行升压变换。通过控制电路的占空比即通过MOSFET来控制升压斩波电路的输出电压。直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DCDC变换器,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件MOSFET在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。关键字电能MOSFET升压斩波电路升压变换变换器直流斩波技术电力电子学课程设计说明书目录一、引言二、设计要求、目的与内容设计要求设计目的设计内容三、升压斩波电路的原理及典型应用升压斩波电路工作原理升压斩波电路的典型应用四、参数选择和计算、电路设计及波形分析参数计算电路设计波形分析五、心得体会六、参考文献电力电子学课程设计说明书一、引言直流变换技术已被广泛的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世纪年代兴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。直流变换系统的结构如下图所示。由于变速器的输入是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能起到调压的作用同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。单相、三相不可控电流滤波电容DCDC变换器负载蓄电池二、设计要求与目的设计要求()理论设计:了解掌握降压斩波电路的工作原理设计降压斩波电路的主电路的工作原理设计降压斩波电路的主电路和控制电路包括:,IGBT额定电流、电压的选择,驱动电路、保护电路的设计。,各元器件参数的选择。()完成设计任务书的内容。设计目的培养文献检索的能力特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。培养运用知识的能力和工程设计的能力。提高课程设计报告撰写水平。深入理解MOSFET组成升压斩波电路的原理和应用。电力电子学课程设计说明书设计内容设计一个MOSFET升压斩波电路(纯电阻负载))输入直流电压:U=Vd)输出功率:W)开关频率:KHz)占空比:~)输出电压脉动率:小于。三、升压斩波电路的原理及典型应用升压斩波电路工作原理LVD()升压斩波电路及其工作波形ioiiuEoVCRiUGiGa)OtioIb)a)电路图b)波形Ot()工作原理电力电子学课程设计说明书假设C和L很大。电压处于通态时电源E向电感充电电流I恒定电容C向负载R供电输出电压U恒定。V处于断态时电源E和电感L同时向电容C充电并向负载提供o能量。(升压斩波电路典型应用用于直流电动机传动用作单相功率因数校正(PFC)电路用于其他交直流电源中四、参数计算、电路设计及波形分析(参数选择和计算()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VUo为。因此输出电压输出功率。又因为要求输出功率为UV,P,WooR可计算出负载电阻。电压控制电压源和脉冲电压源可组成MOSFET功率开关的驱R,,动电路。在控制开关开通期间电流从电源正极流出经过电感从开关流回电源负极。电容tonR向供电输出电压上正下负。电源电压全部加到电感两端在该电压作UUuU,CoiLi用下电感电流线性增长。在导通之间内电感电流增量为:iLtUUUoniii(),,,,,idttTLon,LLL在控制开关关断期间ti经二极管流出电感电压极性将变成左负右正认为电感offLR很大i不变。这样电源和电感同时给电容和负载供电负载两端电压仍是上正下CL负。电感电压电感电流i线性减小。在关断时间t内电感电流减小量uUU,,,LoffLio的绝对值为:TUUUU,,oioi,,,,,idtT(),L,tonLL当电路工作在稳态时电感电流i波形必然周期性重复开关导通期间电感电流i的LL电力电子学课程设计说明书增量等于开关断开时电感电流的减少量即i,,,iiLLL,联立()()式可得输出电压()UU,oi,,由上式可知是一个小于的数故输出电压比输入电压大。,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:()UUIt,UItoioffion解得UU,UItUUIt,,()ionoioffi,,下面确定电流连续的临界条件:如果在T时刻电感电流刚好降到。则为电流连续与断续的临界工作状态。此时iL(),,iiL升压斩波电路的输入输出功率分别为:、PUI,PUI,iiLoooU忽略损耗有于是()PP,,,IIIioLoo,,UiR联立式()()()得临界电感值为(),,,,()LTC确定电容的计算电容在关断期间释放的能量与开通期间吸收的电荷相等,,QIT,oITUT,,,Qoo则电压变化量(),,,,UoCCRCUT,o则(),C,RUo可决定脉动率。,UoR,T计算L:由式()周期可由开关频率得出为,,,,()KHzsLTCC,把U、、P代入上式得出当时工作在连续状态下。电感越,LH,LL,ooCC大时电感电流越平直。取。LmH,UT,o计算:由式()要求脉动率取计算,,,UUVC,,Coo,RUo,代入上式计算出滤波电容越大输出电压越平直可取电容。CF,CmF,电力电子学课程设计说明书(电路设计用Multisim软件画出电路图如下:由上图可看出输出功率接近输出电压接近基本符合要求。WV(波形分析占空比通过设置脉冲电压源参数来控制:电力电子学课程设计说明书用示波器观察脉冲波形如下:电力电子学课程设计说明书用示波器观察输出电压的波形如下:五、心得体会电力电子学课程设计说明书回顾起此次的电力电子课程之MOSFET升压斩波电路设计感慨颇多它使我有了很多的心得体会可以说这次MOSFET升压斩波电路设计是在自己用心努力和在老师的精心指导下共同完成的。在两个星期的日子里可以说自己每天都充满着压力与忙碌自己也的确从此次安排的课程设计中学到了很多东西。设计过程中因为是第一次做难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的不足之处对以前所学过的知识理解得不够深刻掌握得不够牢固。通过查阅大量有关资料并与同课题同学互相讨论交流经验和自学若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师使自己经历了不少艰辛但收获同样巨大学到了不少知识。通过本次课程设计让我更加的深刻的理解了斩波器的原理从而由斩波器这个小小的器件体会到了电力电子这门学科的重要性。课程设计不仅需要灵活的运用书本上以及课堂上的知识还需要自己运用电脑上网搜索相关信心和操作相关的软件来更好的达到设计的目的。这让我不仅巩固了老师所传授的书本上的知识而且锻炼了自己解决实际问题的能力。通过课程设计还拓宽了知识面学到了很多课本上没有的知识报告只有自己去做能加深对知识的理解任何困难只有自己通过努力去克服才能收获成功的喜悦。在此次电力电力课程设计我自学了Multisim软件。通过对电路图的研究也增强了自己的思考能力。另外在使用Multisim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。此次老师要求我们选择电子版的论文自己分别运用了运用了AUTOCADMultisim与OFFICEWORD等常用工具软件也练习了使用的熟练程度。此外对论文的的格式要求等有了比较清晰的认识也为了以后毕业论文的设计奠定了基础。总的来说自己的这次课程设计还算比较成功非常感谢位杨老师的耐心指导。我相信今后不管做什么课程设计只要认真思考认真去做相信都将会有所收获都会取得成功~六、参考文献王兆安刘进军电力电子技术M第五版北京:机械工业出版:樊立平王忠庆电力电子技术M北京:中国林业出版北京大学出版社,:曲学基曲敬铠于明扬电力电子整流计算及应用M北京:电子工业出版社:黄家善王廷才电力电子技术M北京:机械工业出版:何希才新型开关电源设计与应用(北京:科学出版社:阮新波严仰光直流开关电源的软开关技术(北京:科学出版社:汝全电子技术常用器件应用手册(机械工业出版社:

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