升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置

1、遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué)電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）題目：題目：升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置院（系）：院（系）： 電氣工程學(xué)院電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 電氣電氣 學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 起止時(shí)間：起止時(shí)間：202015-12-24至至2016-1-3本科生課程設(shè)計(jì)（論文）I課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電氣注：成績(jī)：平時(shí) 20% 論文質(zhì)量 60% 答辯 20% 以百分制計(jì)算學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)

2、裝置課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能為了電力電子技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)此裝置，使學(xué)生通過該裝置測(cè)試、觀察升降壓直流斬波電路的各個(gè)參數(shù)及波形，應(yīng)用此裝置可驗(yàn)證升降壓壓斬波的相關(guān)理論知識(shí)。設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)1、方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。2、整流電路設(shè)計(jì)。3、通過計(jì)算選擇整流器件的具體型號(hào)。4、斬波電路設(shè)計(jì)。5、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇。6、繪制相關(guān)電路圖。7、進(jìn)行 matlab 仿真。8、完成設(shè)計(jì)說明書。要求要求1、文字在 4000 字左右。2、文中的理論分析與計(jì)算要正確。3、文中的圖表工整、規(guī)范。4、元器件的選擇符合要求。技

3、術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)1、交流電源：?jiǎn)蜗?220V。2、前級(jí)整流輸出電壓限制在 50V 以內(nèi)。3、斬波輸出電流最大值 2A。4、負(fù)載：純電阻。5、斬波輸出直流電壓在 10100V左右可調(diào)。進(jìn)度計(jì)劃第 1 天：集中學(xué)習(xí)；第 2 天：收集資料；第 3 天：方案論證；第 4 天：整流電路設(shè)計(jì)；第 5 天：斬波電路設(shè)計(jì)；第 6 天：驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)；第 7 天：元器件具體選擇；第 8 天：進(jìn)行 matlab 仿真；第 9 天：總結(jié)并撰寫說明書；第 10 天：答辯指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績(jī)： 年 月 日本科生課程設(shè)計(jì)（論文）II摘 要20 世紀(jì) 80 年代以來 ，信息電子技

4、術(shù)和電力電子技術(shù)在各自發(fā)展的基礎(chǔ)上相結(jié)合而產(chǎn)生了一代高頻化，全控型的電力電子器件，典型代表有門極可關(guān)斷晶閘管，電力晶體管，電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極晶體管。利用全控型器件可以組成變流器。直流直流（DCDC）是電力變換四大類之一，也指一種電壓（或電流）的直流變?yōu)榱硪环N電壓（或電流）的直流，可用斬波電路來實(shí)現(xiàn)。直流斬波電路種類：降壓斬波電路，升壓斬波電路，升降壓斬波電路，Cuk 斬波電路，Spic 斬波電路，Zeta 斬波電路等六種。升降壓直流斬波電路實(shí)驗(yàn)裝置是使學(xué)生通過該裝置測(cè)試、觀察升降壓直流斬波電路的各個(gè)參數(shù)及波形，應(yīng)用此裝置可驗(yàn)證升降壓斬波的相關(guān)理論知識(shí)。此裝置運(yùn)用了整流電路，驅(qū)動(dòng)電路和

5、斬波電路三大部分，將單相 220V 交流電壓變換為 10100V 直流可調(diào)電壓。關(guān)鍵詞：斬波電路；整流電路；驅(qū)動(dòng)電路；直流變直流（DCCD）本科生課程設(shè)計(jì)（論文）III目 錄第 1 章 緒論 .11.1 電力電子技術(shù)概況 .11.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容 .2第 2 章 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置電路設(shè)計(jì) .32.1 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置總體設(shè)計(jì)方案 .32.2 具體電路設(shè)計(jì) .32.2.1 主電路設(shè)計(jì) .32.2.2 整流電路 .32.2.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) .52.2.4 升降壓斬波電路的設(shè)計(jì) .72.2.5 保護(hù)電路設(shè)計(jì) .92.3 元件器參數(shù)計(jì)算與型號(hào)選擇 .92.3.1 整流電路的參數(shù)計(jì)算與選擇

6、 .92.3.2 升降壓斬波電路的參數(shù)計(jì)算與選擇 .102.3.3 元器件的型號(hào)選擇 .112.4 系統(tǒng)調(diào)試及仿真 .112.4.1 MATLAB/Simulink 仿真軟件簡(jiǎn)介 .112.4.2 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置總電路圖及仿真模型建立 .122.4.3 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置仿真波形及數(shù)據(jù)分析 .13第 3 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .16參考文獻(xiàn) .17本科生課程設(shè)計(jì)（論文）1第 1 章 緒論1.1 電力電子技術(shù)概況電力電子技術(shù)是建立在電子學(xué)、電工原理和自動(dòng)控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科。因它本身是大功率的電技術(shù)，又大多是為應(yīng)用強(qiáng)電的工業(yè)服務(wù)的，故常將它歸屬于電工類。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力

7、電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅。它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué)，它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。近代新型電力電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)。電力電子電路吸收了電子學(xué)的理論基礎(chǔ)，根據(jù)器件的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求，又開發(fā)出許多電能轉(zhuǎn)換電路。這些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護(hù)、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及外圍電路。顧名思義，可以認(rèn)為，所謂電力電子技術(shù)就是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。電子技術(shù)包括信息電子技術(shù)和信息電子技術(shù)和電力電子技術(shù)兩大分支。具體的說，電力電子技術(shù)就是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。目前所用電力電子器

8、件均由半導(dǎo)體制成，故也稱為電力半導(dǎo)體器件。電力電子技術(shù)所變換的“電力” ，功率可以大到數(shù)百兆瓦甚至吉瓦，也可以小至數(shù)瓦甚至毫瓦級(jí)。信息電子技術(shù)主要用于信息處理，而電力電子技術(shù)則主要用于電力變換，這是二者本質(zhì)上的不同。電力有交流和直流兩種。電力變換通?？煞譃樗拇箢?，即交流變直流（ACDC） ，直流變交流（DCAC） ，直流變直流（DCDC）和交流變交流（ACAC） 。交流變直流稱為整流，直流變交流稱為逆變。交流變交流可以是電壓或電力的變換，稱作交流電力控制，也可以是頻率或相數(shù)的變換。直流變直流是指一種電壓（或電流）的直流變?yōu)榱硪环N電壓（或電流）的直流，可用直流斬波電路實(shí)現(xiàn)。電力電子是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)

9、家安全領(lǐng)域的重要支撐技術(shù)。它是工業(yè)化和信息化融合的重要手段，它將各種能源高效率地變換成為高質(zhì)量的電能，將電子信息技術(shù)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相融合的有效技術(shù)途徑。同時(shí)，還是實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和提高人民生活質(zhì)量的重要技術(shù)手段，在執(zhí)行當(dāng)前國(guó)家節(jié)能減排、發(fā)展新能源、實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的基本國(guó)策中起著重要的作用。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）21.2 本文設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)題目為升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置 ，其功能實(shí)現(xiàn)是為了電力電子技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)此裝置，使學(xué)生通過該裝置測(cè)試、觀察升降壓直流斬波電路的各個(gè)參數(shù)及波形，應(yīng)用此裝置可驗(yàn)證升降壓壓斬波的相關(guān)理論知識(shí)。使同學(xué)可以更好的學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)這門課程。本課題給出的參數(shù)是：1、交流電源：?jiǎn)?/p>

10、相 220V。2、前級(jí)整流輸出電壓限制在 50V 以內(nèi)。3、斬波輸出電流最大值 2A。4、負(fù)載：純電阻。5、斬波輸出直流電壓在 10100V 左右可調(diào)。升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置電路設(shè)計(jì)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3第 2 章 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置電路設(shè)計(jì)2.1 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置總體設(shè)計(jì)方案升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置是應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的裝備，應(yīng)滿足便于操作，安全系數(shù)高等特點(diǎn)。其電源為單相 220V 交流電，所以需通過整流電路將其交流電變換為直流電后，直流變直流用升降壓直流斬波電路調(diào)節(jié)其電壓，實(shí)驗(yàn)裝置中還需加入驅(qū)動(dòng)電路，控制斬波電路的 IJBT 開通或關(guān)斷，繪制出合理的電路圖，最終在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試并更正。

11、交流交流 直流直流 直流直流圖圖 2.12.1 總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案2.2 具體電路設(shè)計(jì)構(gòu)成此實(shí)驗(yàn)裝置的總電路圖大概分為三大部分，分別為整流電路、斬波電路和驅(qū)動(dòng)電路。2.2.1 主電路設(shè)計(jì)整流電路、斬波電路和驅(qū)動(dòng)電路。依次將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，前?jí)整流輸出電壓限制在 50V 以內(nèi)，再將直流電通過升降壓斬波電路進(jìn)行升降壓的選擇，斬波輸出電流最大值 2A，斬波輸出直流電壓在 10100V 左右可調(diào)。2.2.2 整流電路整流電路尤其是單相橋式可控整流電路是電力電子技術(shù)中最為重要，也是應(yīng)用最為廣泛的電路。不僅應(yīng)用于工業(yè)，也廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸，電力系統(tǒng)，通信系統(tǒng)，能源系統(tǒng)等其他領(lǐng)域。本實(shí)驗(yàn)裝置采用

12、單相橋式全控整流電路（所接負(fù)載升降壓直流占波電路升降壓直流占波電路控制和驅(qū)動(dòng)電路控制和驅(qū)動(dòng)電路單相橋式整流電路單相橋式整流電路本科生課程設(shè)計(jì)（論文）4為純電阻負(fù)載） 。圖圖 2.22.2 單相橋式整流電路圖單相橋式整流電路圖當(dāng)變壓器 2 次級(jí)電壓 u2 為正半周時(shí)，即 a 端電壓為正， b 端電壓為負(fù)，二極管 VT1、VT3 承受正向電壓而導(dǎo)通，二極管VT2、VT4 承受反向電壓截止，電流通道為： aV1RV3b 完成回路，于是負(fù)載R 上得到一組半波電壓。當(dāng)U2 電壓為負(fù)半周時(shí)，變壓器次級(jí)的a 端電位為負(fù)， b端電位為正，二極管VT2、VT4 承受正向電壓而導(dǎo)通，而V1、V3 承受反向電壓截止

13、，電流通道為bV2RV4a 完成回路，負(fù)載上又得到一個(gè)與上半周相同方向的半波電壓。這樣，在一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載R 上得到了兩個(gè)半波。如下圖所示為單相橋式整流的電壓電流波形圖。圖圖 2.32.3 單相橋式整流電路電壓電流波形圖單相橋式整流電路電壓電流波形圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5整流電路平均電壓均值為：Ud=0.9U2 （2-1）流過晶閘管的電流平均值為 Id=Ud/R （2-2）向負(fù)載輸出的直流電流平均值為：Idvt=0.5Id （2-3）二極管所受的最大反向電壓 Uvtm=1.41U2 （2-4）題目中要求前級(jí)整流輸出電壓限制在 50V 以內(nèi)，輸入電壓 U1 為 220V，則輸入電壓 U2 最大

14、為 55V，變壓器匝數(shù)比 N1:N2=4:1。2.2.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路 使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗，對(duì)裝置的運(yùn)行效率，可靠性和安全性都有重要的意義。可分為：電壓型驅(qū)動(dòng)電路和電流型驅(qū)動(dòng)電路。用 IJBT 驅(qū)動(dòng)電路來控制主電路的升降壓斬波電路 IJBT 的開通和關(guān)斷。IGBT 是三端器件，具有柵極 g，集電極 c 和發(fā)射極 e。它是個(gè)場(chǎng)控器件，通斷由柵射極電壓 Uge 決定。Uge 大于開啟電壓 Uge(th)時(shí)，MOSFET 內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT 導(dǎo)通。通態(tài)時(shí)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻 R 減小，使通態(tài)壓降減小。當(dāng)柵射極間施加反壓或不加

15、信號(hào)時(shí)，MOSFET 內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT 關(guān)斷。本文用 M57962L 型 IJBT 驅(qū)動(dòng)器做驅(qū)動(dòng)電路，下圖所示： 圖圖 2.42.4 M57962LM57962L 型型 IJBTIJBT 驅(qū)動(dòng)器的原理圖驅(qū)動(dòng)器的原理圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）6圖圖 2.52.5 M57962LM57962L 型型 IJBTIJBT 驅(qū)動(dòng)電路圖驅(qū)動(dòng)電路圖 M57962L 工作程序：當(dāng)電源接通后，首先自檢，檢測(cè) IGBT 是否過載或短路。若過載或短路， IGBT 的集電極電位升高，經(jīng)外接二極管流入檢測(cè)電路的電流增加，柵極關(guān)斷電路動(dòng)作，切斷 IGBT 的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)在“8”腳輸出低電

16、平“過載/短路” 指示信號(hào)。lGBT 正常時(shí)，輸入信號(hào)經(jīng)光電耦合接口電路，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)級(jí)功率放大后驅(qū)動(dòng) IGBT。圖圖 2.62.6 M57962LM57962L 驅(qū)動(dòng)器芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)：將信息電子電路傳來的信號(hào)按控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換本科生課程設(shè)計(jì)（論文）7為加在電力電子器件控制端和公共端之間?？梢允蛊溟_通或關(guān)斷的信號(hào)：對(duì)半控型器件只需提供開通控制信號(hào)，對(duì)全控型器件則既要提供開通控制信號(hào)，又要提供關(guān)斷控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)。一般采用光隔離或磁隔離：光隔離一般采用光耦合器，磁隔離的元件通常是脈沖變壓器。2.2.4 升降壓斬波電路的設(shè)計(jì) 升

17、降壓斬波電路的原理圖如圖所示。設(shè)電路中電感 L 值很大，電容 C 值也很大。使電感電流 iL 和電容電壓及負(fù)載電壓 Uo 基本為恒值。圖圖 2.72.7 升降壓斬波電路原理圖升降壓斬波電路原理圖該升降壓占波電路由絕緣柵雙極晶體管來控制。 絕緣柵雙極晶體管簡(jiǎn)稱IGBT，是由 MOSFET 和晶體管技術(shù)結(jié)合而成的復(fù)合型器件，是 80 年代出現(xiàn)的新型復(fù)合器件，在電機(jī)控制、中頻和開關(guān)電源，以及要求快速、低損耗的領(lǐng)域備受青睞。IGBT 升降壓斬波電路就是直流斬波中最基本的一種電路，是用 IGBT 作為全控型器件的升降壓斬波電路，用于直流到直流的升降壓變換。IGBT 是 MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件

18、。它既有 MOSFET 易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管電壓、電流容量大等優(yōu)點(diǎn)。其頻率特性介于 MOSFET 與功率晶體管之間，可正常工作于幾十千赫茲頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。所以用 IGBT 作為全控型器件的升降壓斬波電路就有了 IGBT 易驅(qū)動(dòng)，電iLLLLi1i2本科生課程設(shè)計(jì)（論文）8壓、電流容量大的優(yōu)點(diǎn)。IGBT 降壓斬波電路由于易驅(qū)動(dòng)，電壓、電流容量大在電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中有廣闊的發(fā)展前景，也由于開關(guān)電源向低電壓，大電流和高效率發(fā)展的趨勢(shì)，促進(jìn)了 IGBT 降壓斬波電路的發(fā)展。該電路的基本工作原理是：當(dāng)可控開關(guān) IJBT 處于通態(tài)時(shí)，電源 E 經(jīng) I

19、JBT 向電感 L 供電使其儲(chǔ)存能量，此時(shí)電流為 i1。同時(shí)，電容 C 維持輸出電壓基本恒定并向負(fù)載 R 供電。此后，使 V 關(guān)斷，電感 L 中儲(chǔ)存的能量向負(fù)載釋放，電流為i2?？梢?，負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反。穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T 內(nèi)電感 L 兩端電壓 U 對(duì)時(shí)間的積分為零，即 ： （2- 0000offtTtonoffLonLTLtuEtdtudtudtuonon5）當(dāng) V 處于通態(tài)期間，；而當(dāng) V 處于斷態(tài)期間，。于是EuLuuoL （2-offoontUEt6）所以輸出電壓為 （2-EEtTtEttuononoffon107）本科生課程設(shè)計(jì)（論文）9圖圖 2.82.8

20、升降壓斬波電路工作波形圖升降壓斬波電路工作波形圖改變占空比，輸出電壓既可比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0時(shí)為降壓，當(dāng)1 時(shí)為升壓，因此該電路稱為升降壓斬波電路。2121也有文獻(xiàn)直接按英文稱之為 buck-boost 變換器（Buck-boost Converter） 。2.2.5 保護(hù)電路設(shè)計(jì)電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)良好外，采用合適的過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)也是必須的。抑制過電壓的方法：用非線性元件限制過電壓的幅度，用電阻消耗生產(chǎn)過電壓的能量，用儲(chǔ)能元件吸收生產(chǎn)過電壓的能量。對(duì)于非線性元件，不是額定電壓小，使用麻煩，就是不宜用于抑制頻繁出現(xiàn)過電壓的場(chǎng)合。

21、所以我們選用儲(chǔ)能元件吸收生產(chǎn)過電壓的能量的保護(hù)。使用 RC吸收電路，這種保護(hù)可以把變壓器繞組中釋放出的電磁能量轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能量?jī)?chǔ)存起來。由于電容兩端電壓不能突變，所以能有效抑制過電壓，串聯(lián)電阻消耗部分產(chǎn)生過電壓的能量，并抑制 LC 回路的震動(dòng)。保護(hù)電路如圖所示。圖圖 2.92.9 過電壓保護(hù)電路過電壓保護(hù)電路抑制過電流的方法：常見的過電流保護(hù)有：快速熔斷器保護(hù)，過電流繼電器保護(hù)，直流快速開關(guān)過電流保護(hù)?？焖偃蹟嗥鞅Ｗo(hù)是最有效的保護(hù)措施；過電流繼電器保護(hù)中過電流繼電器開關(guān)時(shí)間長(zhǎng)（只有在短路電流不大時(shí)才有用）直流快速開關(guān)過電流保護(hù)功能很好，但造價(jià)高，體積大，不宜采用。因此，最佳方案是用快速熔

22、斷器保護(hù)。圖圖 2.102.10 快速熔斷器快速熔斷器本科生課程設(shè)計(jì)（論文）102.3 元件器參數(shù)計(jì)算與型號(hào)選擇2.3.1 整流電路的參數(shù)計(jì)算與選擇 （1）由于任務(wù)書中要求前級(jí)整流輸出電壓限制在 50V 以內(nèi)，通過計(jì)算變壓器匝數(shù)比應(yīng)控制在 4：1 左右。U1=220V，U2=55V（2）考慮到二極管的安全裕量，額定電壓范圍是 157235.5V，額定電流的范圍是 68A。所以整流電路中UNIN二極管選擇為 IN4009 二極管。2.3.2 升降壓斬波電路的參數(shù)計(jì)算與選擇（1）由于斬波輸出最大電流為 2A，流過 VD 二極管、V 三極管的最大電流為2A。熔斷器的最大熔斷電流為 2A?？蛇x WIC

23、KMANN 181 2A 陶瓷管保險(xiǎn)絲。斬波電路通過控制占空比來實(shí)現(xiàn)升降壓，根據(jù)公式 （2-8） （2-9） IUIOE21 已知電源 E 最大值為 50V，輸出電壓 Uo 的范圍是 10V 至 100V，代入公式，經(jīng)計(jì)算占空比應(yīng)控制在 16.7至 66.7%。（2）另外，二極管允許通過的最大電流時(shí) 2A。流過 VD 二極管、V 三極管的最大電流為 2A。熔斷器的最大熔斷電流為2A。VD 二極管型號(hào)為 MR2400，V 三極管型號(hào)為 2N4400。II1215 .7855222maxUUVUUN5 .2351575 .78)32()32(maxAIIVTN864)25 . 1 ()25 . 1

24、 (NNUU2121=4：1本科生課程設(shè)計(jì)（論文）112.3.3 元器件的型號(hào)選擇表表 2.12.1 器件參數(shù)器件參數(shù)器件型號(hào)器件型號(hào)變壓器N1：N2=4：1電容C，C1二極管IN4009電阻R1二極管IN4009電阻R2二極管IN4009二極管MR2400二極管IN4009三極管 IJBT2N4400芯片M57962L電感L2.4 系統(tǒng)調(diào)試及仿真2.4.1 MATLAB/Simulink 仿真軟件簡(jiǎn)介MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。Simulink 是

25、MATLAB 軟件下的一個(gè)附加組件，是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的 MATLAB 軟件包。支持連續(xù)、離散以及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，同時(shí)它也支持具有不同部分擁有不同采樣率的多種采樣速率的仿真系統(tǒng)。在其下提供了豐富的仿真模塊。其主要功能是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、方針與分析，可以預(yù)先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，按仿真的最佳效果來調(diào)試及整定控制系統(tǒng)的參數(shù)。Simulink 仿真與分析的主要步驟按先后順序?yàn)闉?從模塊庫(kù)中選擇所需要的基本功能模塊，建立結(jié)構(gòu)圖模型，設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真并觀看輸出結(jié)果，針對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行分析和比較。 Simulink 模塊庫(kù)提供了豐富的描述系統(tǒng)特性的典型環(huán)節(jié)，有信號(hào)源

26、模塊庫(kù)(Source) ,接收模塊庫(kù)（Sinks） ，連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)（Continuous） ，離散系統(tǒng)模塊庫(kù)（Discrete） ，非連續(xù)系統(tǒng)模塊庫(kù)（Signal Routing） ，信號(hào)屬性模塊庫(kù)（Signal Attributes） ，數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊庫(kù)（Math Operations） ，邏輯和位操作庫(kù)（Logic and Bit Operations）等等，此外還有一些特定學(xué)科仿真的工具箱。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）122.4.2 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置總電路圖及仿真模型建立圖圖 2.112.11 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置總電路圖升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置總電路圖圖圖 2.122.12 升降壓直流

27、斬波實(shí)驗(yàn)裝置仿真模型圖升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置仿真模型圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）132.4.3 升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置仿真波形及數(shù)據(jù)分析圖圖 2.132.13 單相橋式整流電路濾波電壓波形單相橋式整流電路濾波電壓波形圖圖 2.142.14 占空比為占空比為 66.666%66.666%時(shí)輸出最大電流時(shí)輸出最大電流 i i 波形圖波形圖本科生課程設(shè)計(jì)（論文）14圖圖 2.152.15 占空比為占空比為 66.666%66.666%時(shí)輸出電壓時(shí)輸出電壓 UoUo 波形圖波形圖圖圖 2.162.16 占空比為占空比為 16.666%16.666%時(shí)輸出電壓時(shí)輸出電壓 UoUo 波形圖波形圖數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分

28、析：打開仿真參數(shù)窗口，選擇 ode23tb 算法，相對(duì)誤差設(shè)置為 1e-03，開始仿真時(shí)間設(shè)置為 0，停止仿真時(shí)間設(shè)置為 0.1 s，控制脈沖周期設(shè)置為 0.001 s(頻率為 1 000Hz)，變壓器電壓 U1=220v，U2=55v，交流電源為 220v，C=1F，整流電源濾本科生課程設(shè)計(jì)（論文）15波之后的電壓為 50.5265v。C1=1e-3F，R=50 歐姆，L=1e-3H，二極管導(dǎo)通電壓0.7v，控制脈沖占空比為 16.666%時(shí)電 9.5450v10.4569v 和 66.666%時(shí)95.4658v104.3654v，波形為上圖所示。占空比 16.666%66.666%變化時(shí)電

29、壓從 10100v 可調(diào)，電阻 R=50 歐姆，最大電壓為 100v，所以電阻 R 流過的最大電流為 2A。本科生課程設(shè)計(jì)（論文）16第 3 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)電力電子技術(shù)有了更深的認(rèn)識(shí)，讓我進(jìn)一步了解了電力電子器件。在這次課程設(shè)計(jì)中我主要擔(dān)任電路仿真的工作，雖然在此期間遇到了很多困難，重復(fù)了很多遍都沒有仿成功，但是經(jīng)過查找資料，向同學(xué)請(qǐng)教，之后得到你要的結(jié)果時(shí)，那種喜悅感，那種興奮感如果沒有這一過程是無法體會(huì)的。仿真讓我進(jìn)一步學(xué)習(xí)了 MATLAB 軟件，學(xué)會(huì)了很多關(guān)于仿真的知識(shí)。當(dāng)然，此過程少不了同學(xué)合作。這次的設(shè)計(jì)也讓我認(rèn)識(shí)到了理論與實(shí)際結(jié)合的重要性。升降壓直流斬波實(shí)驗(yàn)裝置電路主要分為三個(gè)部