IGBT降壓斬波電路設(shè)計(純電阻負(fù)載).doc

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1、.課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:IGBT降壓斬波電路設(shè)計（純電阻負(fù)載）??????設(shè)計條件：1、輸入直流電壓：Ud=150V2、輸出功率：250W3、開關(guān)頻率4KHz4、占空比5%~50%5、輸出電壓脈率：小于5%要求完成的主要任務(wù):1、根據(jù)課程設(shè)計題目，收集相關(guān)資料、設(shè)計主電路、控制電路；2、用MATLAB/Simulink對設(shè)計的電路進行仿真；3、撰寫課程設(shè)計報告——畫出主電路、控制電路原理圖，說明主電路的工作原理、選擇元器件參數(shù)，說明控制電路的工作原理、繪出主電路典型波形

2、，繪出觸發(fā)信號（驅(qū)動信號）波形，并給出仿真波形，說明仿真過程中遇到的問題和解決問題的方法，附參考資料；4、通過答辯。時間安排：2012.12.24-12.29指導(dǎo)教師簽名：年月日系主任（或責(zé)任教師）簽名：年月日..目錄1原理分析及電路設(shè)計11.1IGBT降壓斬波電路組成11.2主電路工作原理及結(jié)構(gòu)說明12各模塊電路設(shè)計32.1主電路帶純電阻負(fù)載32.2控制電路42.3驅(qū)動電路62.4保護電路72.5各器件參數(shù)確定83系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析103.1建立仿真電路模型103.2設(shè)置仿真參數(shù)113.3仿真結(jié)果分析

3、143.4結(jié)論16心得體會17參考文獻18..IGBT降壓斬波電路設(shè)計1原理分析及電路設(shè)計1.1IGBT降壓斬波電路組成直流-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，IGBT降壓斬波電路是直接直流變流電路。直流降壓斬波電路不需要輸入輸出間的隔離。直流電壓變換電路主要可控器件為全控器件IGBT，其所帶負(fù)載可為阻性感性以及容性。與一般電子電路結(jié)構(gòu)類似，直流降壓斬波電路主要分為三個部分，分別為主電路模塊，控制電路模塊和驅(qū)動電路模塊。電路的結(jié)構(gòu)框圖

4、如圖1所示。圖1電路結(jié)構(gòu)框圖除了上述主要結(jié)構(gòu)之外，還必須考慮電路中電力電子器件的保護，以及控制電路與主電路的電器隔離。1.2主電路工作原理及結(jié)構(gòu)說明典型降壓斬波電路的原理圖如圖2所示。..圖2降壓斬波電路原理圖典型降壓斬波電路主電路由直流電源,全空型器件IGBT-V,普通單向?qū)ǘO管VD及電感組成。其中IGBT作為開關(guān)器件使用，二極管起續(xù)流的作用，同時為了使負(fù)載電流脈動小，電感的L的值一般非常大。如圖3所示，IGBT在控制電路觸發(fā)信號的作用下導(dǎo)通與關(guān)斷。導(dǎo)通時，二極管截止，電流流過大電感L，電源給電感

5、L充電，同時為負(fù)載供電。而IGBT截止時，電感L開始放電為負(fù)載供電，二極管VD導(dǎo)通，形成回路L-R--VD。通過控制觸發(fā)電路的觸發(fā)時間，IGBT以這種方式不斷重復(fù)導(dǎo)通和關(guān)斷，而電感L足夠大，使得負(fù)載電流連續(xù)，而電壓斷續(xù)。從輸出電壓波形圖上計算輸出電壓平均值，可知輸出電壓的平均值減小了。輸出電壓與輸入電壓之比α由控制信號的占空比來決定。因此可以通過控制觸發(fā)電路觸發(fā)信號的參數(shù)來控制α的大小，從而控制輸出電壓的大小。因為，所以輸出電壓始終小于輸入電壓，該電路為降壓斬波電路。降壓斬波的典型波形如下圖所示。圖3降

6、壓斬波電路工作波形圖..降壓斬波電路可以帶多種，帶不同的負(fù)載則工作在不同的狀態(tài)?？蓭Ц行?、容性、阻性以及帶反電動勢負(fù)載。圖3為典型降壓斬波電路反電動勢負(fù)載的工作波形。反電動勢負(fù)載有電流斷續(xù)和電流連續(xù)兩種工作狀態(tài)。分別如圖3中a）和b）所示。由輸出電壓的波形圖可知，在電流斷續(xù)與連續(xù)的情況下輸出電壓的平均值都與負(fù)載無關(guān)，其大小為：（1）表示導(dǎo)通的時；表示截止的時間；表示導(dǎo)通時間占空比。對于輸出電流，當(dāng)時電流連續(xù)，輸出電流平均值大小為：（2）當(dāng)Uo

7、流斷續(xù)的現(xiàn)象。一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的現(xiàn)象，因此需要通過控制信號占空比的調(diào)節(jié)來維持負(fù)載的電流。當(dāng)電流斷續(xù)，反之則電流連續(xù)。其中。2各模塊電路設(shè)計2.1主電路帶純電阻負(fù)載帶純電阻負(fù)載降壓斬波電路如圖4所示。圖4帶電阻降壓斬波電路..（1）工作原理：當(dāng)觸發(fā)脈沖使V導(dǎo)通時,電源E向負(fù)載供電，續(xù)流二極管VD因承受反向電壓而關(guān)斷，因此形成回路E-V-L-R-E。同時電容C被充電，電感L在蓄積能量。在V導(dǎo)通的時間回路電流增大，由于電感值很大，所以在回路中形成的的電流的大小幾乎無變化。輸出電壓為,極性為上正下負(fù)。當(dāng)觸

8、發(fā)脈沖使V關(guān)斷時，電源E不再向負(fù)載供電時。由于電感的電流不能突變，此時二極管VD承受反壓導(dǎo)通續(xù)流，使回路中的電流逐漸減小，消耗在負(fù)載電阻上。當(dāng)電感的的能量釋放到使流過電感的電流小于時，電容C開始放電，與流過電感的電流疊加保持負(fù)載電流基本不變。整個關(guān)斷過程即是電感通過回路L-R-VD-L釋放能量和電容通過回路C-R-C放電的過程，在V關(guān)斷時間留過負(fù)載電阻的電流和其兩端的電壓基本不變。在上述兩種工作狀態(tài)下降壓斬波電路的工作波形如圖5所示。圖5降