dc-dc變換電路分析

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1、湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱：電力電子技術(shù)題目：DC-DC變換電路分析專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：審批：任務(wù)書下達(dá)日期2012年12月24日設(shè)計(jì)完成日期2013年1月4日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一．設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、分析研究?jī)煞N不同的DC-DC變換電路（直流斬波、反激變換器）；2、用VISIO對(duì)設(shè)計(jì)的兩種電路進(jìn)行仿真；3、根據(jù)仿真結(jié)果分析，電路各元件參數(shù)選擇依據(jù)；4、完成報(bào)告撰寫。二．設(shè)計(jì)要求：1．設(shè)計(jì)思路清晰，給出各種情況下的整體設(shè)計(jì)框圖；2．給出具體設(shè)計(jì)思路和電路；3．分析各電路的原理，并進(jìn)行相應(yīng)的仿真；4．寫出設(shè)計(jì)報(bào)告；主要設(shè)計(jì)條件1、可提供

2、實(shí)驗(yàn)與仿真條件說明書格式1．課程設(shè)計(jì)封面；2．任務(wù)書；3．說明書目錄；4．每個(gè)電路總體思路，基本原理和框圖；5．驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)分析（驅(qū)動(dòng)電路電路圖）；6．電路實(shí)驗(yàn)、仿真等。7．分析總結(jié)；8．附錄（完整電路圖）；9．參考文獻(xiàn)；11、課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分表前言直流斬波電路（DCChopper）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，也稱為直接直流-直流變換器（DC/DCConverter）。直流斬波電路一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟姷那闆r，不包括直流-交流-直流的情況。習(xí)慣上，DC-DC變換器包括以上兩種情況。直流斬波電路的種類較多，包括6種基本

3、斬波電路：降壓斬波電路，升壓斬波電路，升降壓斬波電路，Cuk斬波電路，Sepic斬波電路和Zeta斬波電路，其中前兩種是最基本的電路。一方面，這兩種電路應(yīng)用最為廣泛，另一方面，理解了這兩種電路可為理解其他的電路打下基礎(chǔ)。反激變換器工作原理是：主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，二次側(cè)二極管關(guān)斷，變壓器儲(chǔ)能；主開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，二次側(cè)二極管導(dǎo)通，變壓器儲(chǔ)能向負(fù)載釋放。它和正激變換器不同，正激變換器的變壓器勵(lì)磁電感儲(chǔ)能一般很小，各繞組瞬時(shí)功率的代數(shù)和為零，變壓器只起隔離、變壓作用。而反激變換器的變壓器比較特殊，它兼起儲(chǔ)能電感的作用，稱為儲(chǔ)能變壓器（或電感-變壓器）。為防止負(fù)載電流

4、較大時(shí)磁心飽和，反激變換器的變壓器磁心要加氣隙，降低了磁心的導(dǎo)磁率，這種變壓器的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的。目錄一．降壓斬波電路61.1降壓斬波原理：61.2工作原理7二．直流斬波電路的建模與仿真102.1仿真模型及參數(shù)設(shè)置10三.反激變換器121.反激變換器的特點(diǎn)122.反激變換器的工作原理133.1斷續(xù)工作模式163.2路的仿真建模17四．課設(shè)體會(huì)與總結(jié)21一．降壓斬波電路1.1降壓斬波原理：降壓站波電路（BuckChopper）的原理圖及工作波形如下圖所示。該電路使用一個(gè)全控器件V，圖中為IGBT，也可使用其他器件，若采用晶閘管，需設(shè)置是晶閘管關(guān)斷的輔助電

5、路。圖中，在為V關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中的電感電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管VD。斬波電路的典型用途之一是拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，也可帶蓄電池負(fù)載，兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)，如圖中EM所示。若負(fù)載中無反電動(dòng)勢(shì)時(shí)，只需令EM=0.以下的分析及表達(dá)式均可適用。由圖b中V的柵射電壓uGE波形可知，在t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向載提供電，負(fù)載電壓u0=E，負(fù)載電流i0按指數(shù)曲線上升。負(fù)載電壓的平均值，和負(fù)載電流的平均值：式中為V處于通態(tài)的時(shí)間；為V處于斷態(tài)的時(shí)間；T為開關(guān)周期；為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比火導(dǎo)通比。根據(jù)對(duì)輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制的方式不同，斬波電路有三種控制

6、方式：1）保持開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不變，稱為PWM。2）保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)周期T，稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻型。3）和T都可調(diào)，使占空比改變，稱為混合型。1.2工作原理1）t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升2）t=t1時(shí)刻控制V關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小通常使串接的電感L值較大l基于“分段線性”的思想，對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行解析l從能量傳遞關(guān)系出發(fā)進(jìn)行的推導(dǎo)l由于L為無窮大，故負(fù)載電流維持為Io不變l電源只在V處于

7、通態(tài)時(shí)提供能量，為El在整個(gè)周期T中，負(fù)載消耗的能量為（RT+T）一周期中，忽略損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器該電路使用一個(gè)全控器件V，途中為IGBT，也可使用其他器件，若采用晶閘管，需設(shè)置晶閘管關(guān)斷的輔助電路。為在V關(guān)斷是給負(fù)載的電桿電流提供通道，設(shè)置了續(xù)流二極管VD。斬波電路的典型用途之一個(gè)拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，也可以帶蓄電池負(fù)載，兩種情況句會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)。在具有升降壓功能的非隔離式DC／DC變換器中，Buck-Boost變換器和Cuk變換器是負(fù)極性輸出，Sepic變換器和Zeta變換器是

8、正極性輸出，但這兩個(gè)變換器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，都需要兩個(gè)儲(chǔ)能電感，這必然導(dǎo)致變換器的損耗增加、效率變低，