純電阻升降壓斬波器課程設計

1、<p>　　本科學生課程設計指導書</p><p>　　題 目 MOSFET升壓斬波電路（純電阻負載）</p><p>　　姓 名 </p><p>　　學 號 </p><p>　　班 級 電子信息科學與技術 <

2、;/p><p>　　指導教師 王淑玉 </p><p><b>　　引言3</b></p><p><b>　　一、設計目的：4</b></p><p><b>　　二、設計內(nèi)容：4</b></p><p>　　

3、三、工作原理及參數(shù)計算：4</p><p>　　四、 參數(shù)計算、電路設計及波形分析：6</p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p>　　摘要:在現(xiàn)在我們所使用到能源中，電能占了很大的比重，它具有成本低廉，輸送方便，綠色環(huán)保，控制方便能很容易轉(zhuǎn)換成其他的信號等等。我們的日常生活已經(jīng)離不開電了。在如今高能耗社會，合理的利

4、用電能，提高電能 品質(zhì)和用電效率成為了全球研究的當務之急。而《電力電子技術》正是與這一主題相關聯(lián)的。MOSFET升壓斬波電路設計是里面的一部分，它開關電源，與線性電源相比，具有綠色效率高，控制方便，智能化，易實現(xiàn)計算機控制。</p><p>　　MOSFET升壓斬波電路又稱為boost變換器，它對輸入電壓進行升壓變換。通過控制電路的占空比即通過MOSFET來控制升壓斬波電路的輸出電壓。直流斬波電路作為將直流電變成

5、另一種固定電壓或可調(diào)電壓的 DC-DC 變換器 ,在直流傳動系統(tǒng)、充電蓄電電路、開關電源、電力電子變換裝置及各種用電設備中得到普通的應用.隨之出現(xiàn)了諸如降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、復合斬波電路等多種方式的變換電路。直流斬波技術已被廣泛用于開關電源及直流電動機驅(qū)動中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件MOSFET在牽引電傳動電能傳輸與變換、有源濾波等領域得到了廣泛的應用。</p>

6、<p>　　關鍵字:電能, MOSFET升壓斬波電路升壓變換,變換器,直流斬波技術</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　直流變換技術已被廣泛的應用于開關電源及直流電動機驅(qū)動中，如不間斷電源（UPS）、無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機動車輛的無級變速及20世紀80年代興起的電動汽車的控制。從而使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應的性

7、能，并同時收到節(jié)約電能的效果。直流變換系統(tǒng)的結(jié)構如下圖-1所示。由于變速器的輸入是電網(wǎng)電壓經(jīng)不可控整流而來的直流電壓，所以直流斬波不僅能起到調(diào)壓的作用，同時還能起到有效地抑制網(wǎng)側(cè)諧波電流的作用。</p><p><b>　　一、設計目的：</b></p><p>　　1.培養(yǎng)文獻檢索的能力，特別是如何利用Internet檢索需要的文獻資料。</p>&l

8、t;p>　　2.培養(yǎng)綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。</p><p>　　3.培養(yǎng)運用知識的能力和工程設計的能力。</p><p>　　4.提高課程設計報告撰寫水平。</p><p>　　5.深入理解MOSFET組成升壓、降壓斬波電路的原理和應用。</p><p><b>　　二、設計內(nèi)容：</b><

9、/p><p>　　設計一個MOSFET升壓斬波電路（純電阻負載）</p><p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　1）輸入直流電壓：Ud=100V；</p><p>　　2）輸出功率： 300W；</p><p>　　3）開關頻率： 5KHz；</p>&

10、lt;p>　　4）占空比： 10%~90%；</p><p>　　5）輸出電壓脈動率：小于10%。 </p><p>　　三、工作原理及參數(shù)計算： </p><p><b>　　升壓斬波電路</b></p><p><b>　　原理圖如下：</b></p><p

11、><b>　　工作原理如下：</b></p><p>　　在控制開關開通期間，電流從電源正極流出，經(jīng)過電感從開關流回電源負極。電容向供電，輸出電壓上正下負。電源電壓全部加到電感兩端，在該電壓作用下，電感電流線性增長。在導通之間內(nèi)，電感電流增量為：</p><p>　　········

12、························（11）</p><p>　　在控制開關關斷期間，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，不變。這樣，電源和電感

13、同時給電容和負載供電，負載兩端電壓仍是上正下負。電感電壓，電感電流線性減小。在關斷時間內(nèi)，電感電流減小量的絕對值為：</p><p>　　·······················&

14、#183;·（12）</p><p>　　當電路工作在穩(wěn)態(tài)時，電感電流波形必然周期性重復，開關導通期間電感電流的增量等于開關斷開時電感電流的減少量，即</p><p>　　聯(lián)立（11）（12）式可得輸出電壓··············

15、3;······（13）</p><p>　　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。</p><p>　　從能量守恒角度分析（假設電感足夠大，電流平直），電路達到穩(wěn)態(tài)時，電感在開關開通期間吸收的能量（）與開關關斷期間釋放的能量（）相等。列出等式： 解得</p><p>　　下面確定電流連續(xù)的

16、臨界條件：</p><p>　　如果在時刻電感電流剛好降到0。則為電流連續(xù)與斷續(xù)的臨界工作狀態(tài)。此時··························&#

17、183;·······················（14）</p><p>　　升壓斬波電路的輸入輸出功率分別為：</p><p><b>　　、&

18、lt;/b></p><p>　　忽略損耗，有，于是····················（15）</p><p>　　聯(lián)立式（11）（14）（15）得臨界電感值為·

19、3;·······（16）</p><p><b>　　確定電容的計算</b></p><p>　　電容在關斷期間釋放的能量與開通期間吸收的電荷相等，</p><p>　　則電壓變化量·······

20、3;·················（17）</p><p>　　則··············

21、3;··································（18）</p>

22、<p><b>　　可決定脈動率。</b></p><p>　　參數(shù)計算、電路設計及波形分析：</p><p><b>　　升壓斬波電路</b></p><p>　　根據(jù)設計要求可選大小為的直流電壓源，選取降壓斬波電路的占空比為。則輸出電壓，輸出功率，要求輸出功率為，可計算出負載電阻。電壓控制電壓源和脈沖電壓

23、源可組成MOSFET功率開關的驅(qū)動電路。</p><p>　　計算：由式（16），周期可由開關頻率得出為，把、、代入上式得出，當時，工作在連續(xù)狀態(tài)下。電感越大時，電感電流越平直。取。</p><p>　　計算：由式（18），要求脈動率，取，計算，代入上式計算出，濾波電容越大，輸出電壓越平直，可取電容。</p><p>　　用Multisim軟件畫出電路圖如下：<

24、;/p><p>　　由上圖可看出，輸出功率接近，輸出電壓接近，基本符合要求。</p><p>　　占空比通過設置脈沖電壓源參數(shù)來控制：</p><p>　　用示波器觀察脈沖波形如下：</p><p>　　用示波器觀察輸出電壓的波形如下：</p><p><b>　　心得體會</b></p>

25、<p>　　通過本次課程設計讓我更加的深刻的理解了斬波器的原理，從而由斬波器這個小小的器件體會到了電力電子這門學科的重要性。課程設計不僅需要靈活的運用書本上以及課堂上的知識，還需要自己運用電腦上網(wǎng)搜索相關信心和操作相關的軟件來更好的達到設計的目的。這讓我不僅鞏固了老師所傳授的書本上的知識，而且鍛煉了自己解決實際問題的能力。</p><p><b>　　參考文獻</b></

26、p><p>　　[1]王兆安，劉進軍，電力電子技術[M].第五版.北京：機械工業(yè)出版，2009:119-123.</p><p>　　[2]樊立平，王忠慶，電力電子技術[M].北京：中國林業(yè)出版，北京大學出版社,2006:116-119.</p><p>　　[3]曲學基，曲敬鎧，于明揚，電力電子整流計算及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008:192-196.

27、</p><p>　　[4]黃家善，王廷才，電力電子技術[M].北京：機械工業(yè)出版，2000：193.</p><p>　　[5]何希才，新型開關電源設計與應用．北京：科學出版社，2001:168.</p><p>　　[6]阮新波，嚴仰光，直流開關電源的軟開關技術．北京：科學出版社，2000：166.</p><p>　　[7]汝全，電子技

28、術常用器件應用手冊．機械工業(yè)出版社，2000：136. </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我知道電力電子技術是一門基礎性和支持很強的技術，但我真正體會到這一點卻是在這次課設的過程中。通過本次課程設計 ，我對電力電子技術這門課有了很深的了解，對各個知識點有個更好的掌握。</p><p>　　本次設計，我所設計的是

29、三相橋式全控整流電路，開始設計時我遇到了很多的問題，使我有種很深的無助感。好在后來經(jīng)過仔細查閱資料，各類圖書，以及老師和同學的幫助，我順利完成了課設中的任務。</p><p>　　在此我要感謝我的指導老師xx老師對我的悉心指導，感謝xx老師在百忙之中給我的幫助。在課程設計的過程中我培養(yǎng)了自己獨立工作的能力，給自己的未來樹立了信心，我相信它會對我今后的工作、學習、生活產(chǎn)生重要影響，我相信這次的課程設計會讓我終身收益