電力電子技術(shù)項目實訓指導書VIP

佛山科學技術(shù)學院項目實訓指導書主編：屈莉莉 自動化系二0一三年十二月一項目實訓總學時：3周 總學分：3二適用專業(yè)：電氣工程及其自動化三考核方式及方法：檢查學生所建立的電力電子變換器主電路和控制電路模型，編寫總結(jié)報告，答辯。四題目：（三選一）（一）設計一個DC/DC Buck變換器的主電路和控制電路，利用MATLAB/PSIM 仿真軟件，對所設計的電路進行仿真驗證。基本參數(shù)為：輸入電壓為200V ，輸出電壓為50V ，紋波電壓為輸出電壓的0.2% ，負載電阻為20，開關(guān)管選用MOSFET，工作頻率為20KHz。要求：1.設計主電路，根據(jù)Buck 變換器的工作原理1）設計電感和電容參數(shù)；2）建立DC/DC Buck變換器仿真模型；3）研究MOSFET門極觸發(fā)脈沖Vg、電感電壓VL、電感電流iL、輸出電壓VO、MOSFET 電流iQ1、二極管電流iD1的波形，并對結(jié)果進行分析；4）將開關(guān)管工作頻率改為50 KHz，電感改為約臨界電感值的一半進行對比研究和分析。2. 設計控制電路，保證輸入電壓或負載變化 20%時，輸出電壓保持不變，且紋波控制在 2%以內(nèi)。根據(jù)電壓負反饋控制的基本原則，確定補償網(wǎng)絡傳遞函數(shù)的形式和參數(shù)大小，并用波特圖驗證所設計的閉環(huán)控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定。圖1 電壓控制型DC/DC Buck變換器原理圖（二）設計一個DC/DC Boost變換器的主電路和控制電路，利用MATLAB/PSIM 仿真軟件，對所設計的電路進行仿真驗證?；緟?shù)為：輸入電壓為3-6V ，輸出電壓為15V ，紋波電壓為輸出電壓的0.2% ，負載電阻為10，開關(guān)管選用MOSFET，工作頻率為40KHz。要求：1.設計主電路，根據(jù)Boost變換器的工作原理1）電感電流連續(xù)情況下，設計仿真參數(shù)；2）建立DC/DC Boost變換器仿真模型；3）研究MOSFET門極觸發(fā)脈沖Vg、電感電壓VL、電感電流iL、輸出電壓VO、MOSFET 電流iQ1、二極管電流iD1的波形，并對結(jié)果進行分析。4）將電感值分別減小為臨界電感的一半和二分之一，仿真分析電感電流斷續(xù)時的Boost 變換器工作情況。2. 設計控制電路，保證輸入電壓或負載變化 20%時，輸出電壓保持不變，且紋波控制在 2%以內(nèi)。根據(jù)電壓負反饋控制的基本原則，確定補償網(wǎng)絡傳遞函數(shù)的形式和參數(shù)大小，并用波特圖驗證所設計的閉環(huán)控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定。（三）設計一個DC/DC Buck- Boost變換器的主電路和控制電路，利MATLAB/PSIM 仿真軟件，對所設計的電路進行仿真驗證。基本參數(shù)為：輸入電壓為20V ，輸出電壓為10 V 40V ，紋波電壓為輸出電壓的0.2% ，負載電阻為10，開關(guān)管選用MOSFET，工作頻率為20KHz。要求：1.設計主電路，根據(jù)Buck- Boost變換器的工作原理1）電感電流連續(xù)情況下，設計主電路參數(shù)；2）建立DC/DC Buck- Boost變換器仿真模型；3）研究MOSFET門極觸發(fā)脈沖Vg、電感電壓VL、電感電流iL、輸出電壓VO、MOSFET 電流iQ1、二極管電流iD1的波形，并對結(jié)果進行分析；4）仿真分析電感電流斷續(xù)時的電路工作情況。2. 設計控制電路，保證輸入電壓或負載變化 20%時，輸出電壓保持不變，且紋波控制在 2%以內(nèi)。根據(jù)電壓負反饋控制的基本原則，確定補償網(wǎng)絡傳遞函數(shù)的形式和參數(shù)大小，并用波特圖驗證所設計的閉環(huán)控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定。五設計內(nèi)容與時間安排：由于任務較重，同學們務必抓緊時間，并充分利用業(yè)余時間查找資料，進行調(diào)試工作，下面提供大致安排，供參考：1每個同學選定題目，獨立查閱文獻資料； （1天） 2熟悉仿真軟件。 （1天） 3主電路參數(shù)設計； （2天）4建立主電路仿真模型和完成開環(huán)狀態(tài)下仿真驗證； （3天） 5控制電路參數(shù)設計； （2天）6建立控制電路仿真模型和完成閉環(huán)狀態(tài)下仿真驗證； （3天） 7編寫不少于3000字的項目總結(jié)報告及提供仿真模型（電子版）； （2天）8總結(jié)與答辯。 （1天） 六設計說明書主要內(nèi)容：1 課程設計的主要內(nèi)容和任務；2 主電路工作原理分析；3 主電路參數(shù)設計；4 主電路仿真模型及開環(huán)狀態(tài)下仿真結(jié)果分析；5 控制電路工作原理分析；6 控制電路參數(shù)設計；7 控制