igbt升壓斬波電路設(shè)計(純電阻負載)

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1、中南大學(xué)電力電子課程設(shè)計課題名稱：IGBT升壓斬波電路設(shè)計(純電阻負載)學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院班級：電氣1103姓名：卞昌浩學(xué)號：0909111401目錄前言31、主電路的設(shè)計41.1工作原理41.2參數(shù)的計算52控制電路設(shè)計82.1?控制電路方案選擇82.2?SG3525的工作原理92.3?驅(qū)動電路設(shè)計92.4?保護電路設(shè)計102.4.1斬波器的散熱設(shè)計：102.4.2過電流保護電路：112.4.3IGBT的保護設(shè)計：113?系統(tǒng)仿真與分析133.1?仿真軟件Matlab簡介133.2?仿真模型的建立143.3?系統(tǒng)仿真結(jié)

2、果及分析14參考文獻16前言直流變直流是電力電子技術(shù)中變流技術(shù)的重要部分，廣泛應(yīng)用于電子領(lǐng)域。直流-直流變流電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。直接直流變流電路也稱斬波電路，它的功能就是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。本課程設(shè)計就是其中的一種斬波電路，即升壓斬波電路。?本課程設(shè)計采用IGBT全控型器件，采用專用PWM控制集成電路SG3525進行驅(qū)動，并利用MATLAB的Power?System工具箱進行主電路的仿真實驗，滿足了設(shè)計要求，是一次比較成功的設(shè)計

3、。??關(guān)鍵詞:??直流變直流；升壓斬波電路；IGBT；SG35251、主電路的設(shè)計?升壓斬波電路工作原理圖及其波形圖1所示圖1??升壓斬波電路工作原理圖及其波形圖1.1工作原理?在電路中V導(dǎo)通時，電流由E經(jīng)升壓電感L和V形成回路，電感L儲能；當V關(guān)斷時，電感產(chǎn)生的反電動勢和直流電源電壓方向相同互相疊加，從而在負載側(cè)得到高于電源的電壓，二極管的作用是阻斷V導(dǎo)通時電容的放電回路。調(diào)節(jié)開關(guān)器件V的通斷周期，可以調(diào)整負載側(cè)輸出電流和電壓的大小。?分析升壓斬波電路的工作原理時，首先假設(shè)電路中電感L值很大，電容C值也很大。當可控開關(guān)V處于

4、通態(tài)時，電源E向電感L充電，充電電流基本恒定為I1，同時電容C上的電壓向負載R供電。因C值很大，基本保持輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設(shè)V處于通態(tài)的時間為ton，此階段電感L上積蓄的能量為EIlton。當V處于斷態(tài)時E和L共同向電容C充電，并向負載R提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時間為toff,則在此期間電感L釋放的能量為(Uo-E)?Iltoff。當電路工作于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即?化簡得式中，T/toff≥1,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。又稱boost變換器（Boost?Co

5、nverter）。式（2）中T/toff表示升壓比，調(diào)節(jié)其大小，即可改變輸出電壓U0的大小。將升壓比的倒數(shù)記作β，即β=toff/T。則β和占空比α有如下關(guān)系α+β=1因此，式（2）可表示為：升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個原因:一是電感L儲能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容C可將輸出電壓保持住。在以上分析中，認為V處于通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實際上C值不可能為無窮大，在此階段其向負載放電，Uo必然會有所下降，故實際輸出電壓會略低于式（4）所得結(jié)果。不過，在電容C值足夠大時，誤差很

6、小，基本可以忽略。?如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負載R消耗，即??EIl=UoIo?(5)?該式表明，升壓斬波電路可看成是直流變壓器。1.2參數(shù)的計算?根據(jù)設(shè)計要求，我選擇選大小為50V的直流電壓源，選取升壓斬波電路的占空比為%10~90%。因此，輸出電壓55.56V~500V。又因為要求輸出功率1000W，可計算出負載電阻3.1Ω~250Ω。在控制開關(guān)開通期間ton，電流從電源正極流出，經(jīng)過電感從開關(guān)流回電源負極。電容C向R供電，輸出電壓Uo上正下負。電源電壓Ui全部加到電感兩端uL=Ui，在該電壓作用下，電

7、感電流iL線性增長。在導(dǎo)通之間內(nèi)，電感電流增量為：在控制開關(guān)關(guān)斷期間toff，iL經(jīng)二極管流出，電感電壓極性將變成左負右正，認為電感很大，iL不變。這樣，電源和電感同時給電容C和負載R供電，負載兩端電壓仍是上正下負。電感電壓，電感電流iL線性減小。在關(guān)斷時間toff內(nèi)，電感電流減小量的絕對值為：當電路工作在穩(wěn)態(tài)時，電感電流iL波形必然周期性重復(fù)，開關(guān)導(dǎo)通期間電感電流iL的增量等于開關(guān)斷開時電感電流iL的減少量，即聯(lián)立（1）（2）式可得輸出電壓由上式可知，是一個小于1的數(shù)，故輸出電壓比輸入電壓大。?從能量守恒角度分析（假設(shè)電感足

8、夠大，電流平直），電路達到穩(wěn)態(tài)時，電感在開關(guān)開通期間吸收的能量（UiIton）與開關(guān)關(guān)斷期間釋放的能量（(Ui-Uo)Itoff）相等。列出等式：解得下面確定電流連續(xù)的臨界條件：?如果在T時刻電感電流iL剛好降到0。則為電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界工作狀態(tài)。此時，升壓斬波電路的輸入輸