電力電子課程設(shè)計--直流降壓斬波電路

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1、等級:湖南工程學院課程設(shè)計課程名稱電力電子技術(shù)課題名稱直流降壓斬波電路專業(yè)自動化班級1102學號201101020237姓名楊程指導(dǎo)教師唐勇奇2013年12月30日22湖南工程學院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱：電力電子技術(shù)題目：直流降壓斬波電路專業(yè)班級：自動化1102學生姓名：楊程學號：201101020237指導(dǎo)老師：唐勇奇審批：任務(wù)書下達日期2013年12月23日設(shè)計完成日期2013年12月30日22設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求一．設(shè)計內(nèi)容：1．電路功能：1)電網(wǎng)工頻交流先整流為固定直流，在通過直流斬波電路，得到所需的直流；2)電路由主電路與控制電路組成，主電路主要環(huán)節(jié)：整流電路、斬波電路

2、?？刂齐娐分饕h(huán)節(jié)：脈沖發(fā)生電路、驅(qū)動電路。3)功率變換電路中的開關(guān)器件采用IGBT或MOSFET。4)系統(tǒng)具有完善的保護2.系統(tǒng)總體方案確定3.主電路設(shè)計與分析1）確定主電路方案2）主電路元器件的計算及選型3）主電路保護環(huán)節(jié)設(shè)計4.控制電路設(shè)計與分析1）檢測電路設(shè)計2）功能單元電路設(shè)計3）觸發(fā)電路設(shè)計4）控制電路參數(shù)確定二．設(shè)計要求：1．設(shè)計思路清晰，給出整體設(shè)計框圖；2．單元電路設(shè)計，給出具體設(shè)計思路和電路；3．分析所有單元電路與總電路的工作原理，并給出必要的波形分析。4．繪制總電路圖5．寫出設(shè)計報告；22主要設(shè)計條件1．設(shè)計依據(jù)主要參數(shù)1）輸入電壓：三相（AC）380（1

3、+15%）2）第一組（降壓組）輸出電壓0~300V（DC）第二組（升壓組）輸出電壓0~800V（DC）3）輸出電流：30A4）功率因數(shù)：≥0.82.可提供實驗與仿真條件說明書格式1．課程設(shè)計封面；2．任務(wù)書；3．說明書目錄；4．設(shè)計總體思路，基本原理和框圖（總電路圖）；5．單元電路設(shè)計（各單元電路圖）；6．電路改進、實驗及仿真等。7．總結(jié)與體會；8．附錄（完整的總電路圖）；9．參考文獻；10、課程設(shè)計成績評分表22進度安排第一周星期一:課題內(nèi)容介紹和查找資料；星期二:總體電路方案確定星期三:主電路設(shè)計星期四:控制電路設(shè)計星期五:控制電路設(shè)計；第二周星期一:控制電路設(shè)計星期二：電

4、路原理及波形分析、實驗調(diào)試及仿真等星期四~五:寫設(shè)計報告，打印相關(guān)圖紙；星期五下午:答辯及資料整理參考文獻1．王兆安，電力電子技術(shù)（第4版）．機械工業(yè)出版社，2008.2．劉星平．電力電子技術(shù)及電力拖動自動控制系統(tǒng)．校內(nèi)，2009.3.浣喜明，姚為正．電力電子技術(shù)．高等教育出版社，2008.4．劉祖潤，胡俊達．畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)．機械工業(yè)出版社，1995.5.林飛，杜欣．電力電子應(yīng)用技術(shù)的MATLAB仿真．中國電力出版社，2009.6．鐘炎平．電力電子電路設(shè)計．華中科技大學出版社，2010.7．徐德鴻．現(xiàn)代電力電子器件原理與應(yīng)用技術(shù)．機械工業(yè)出版社，2011.22目錄第1章總體方案7

5、第2章主電路設(shè)計82.1工作原理82.2參數(shù)分析92.3元件型號選擇10第3章控制電路設(shè)計103.1控制電路方案選擇103.2工作原理12第4章驅(qū)動電路設(shè)計134.1驅(qū)動電路方案選擇134.2工作原理14第5章保護電路設(shè)計155.1過壓保護電路155.2過流保護電路17第6章系統(tǒng)仿真186.1電路總圖186.2MATLAB的仿真結(jié)果196.3仿真結(jié)果分析20第7章課程設(shè)計總結(jié)20第8章參考文獻2122第1章總體方案電力電子器件在實際應(yīng)用中，一般是由控制電路，驅(qū)動電路，保護電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個系統(tǒng)。由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號，

6、通過驅(qū)動電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷來完成整個系統(tǒng)的功能，當控制電路所產(chǎn)生的控制信號能夠足以驅(qū)動電力電子開關(guān)時就無需驅(qū)動電路。根據(jù)降壓斬波電路設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計主電路、控制電路、驅(qū)動及保護電路，設(shè)計出降壓斬波電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1降壓斬波電路結(jié)構(gòu)框圖在圖1結(jié)構(gòu)框圖中，控制電路是用來產(chǎn)生降壓斬波電路的控制信號，控制電路產(chǎn)生的控制信號傳到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路把控制信號轉(zhuǎn)換為加在開關(guān)控制端，可以使其開通或關(guān)斷的信號。通過控制開關(guān)的開通和關(guān)斷來控制降壓斬波電路的主電路工作。控制電路中的保護電路是用來保護電路的，防止電路產(chǎn)生過電流現(xiàn)象損害電路設(shè)備。22第2章主電路設(shè)計

7、2.1工作原理根據(jù)所學的知識，直流降壓斬波主電路如圖2所示：圖2主電路圖直流降壓斬波主電路使用一個全控器件IGBT控制導(dǎo)通。用控制電路和驅(qū)動電路來控制IGBT的通斷，當t=0時，驅(qū)動IGBT導(dǎo)通，電源E向負載供電，負載電壓=E，負載電流按指數(shù)曲線上升。電路工作時波形圖如圖3所示：圖3降壓電路波形圖22當時刻，控制IGBT關(guān)斷，負載電流經(jīng)二極管續(xù)流，負載電壓近似為零，負載電流指數(shù)曲線下降。為了使負載電流連續(xù)且脈動小，故串聯(lián)L值較大的電感。至一個周期T結(jié)束，再驅(qū)動IGBT導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程