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摘要
本次课程设计题目要求为三相电压源型SPWM逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。
本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个部分电路以及元器件的取舍，比如驱动电路、抗干扰电路、正弦信号产生电路等，其中部分电路的绘制采用了Proteus软件，最后结合Matlab Simulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。
关键词：三相电压源型逆变电路 Matlab 仿真
\
…
目录
摘要 (1)
1 设计原理 (3)
…
SPWM控制原理分析 (3)
PWM的基本原理 (3)
SPWM逆变电路及其控制方法 (3)
IGBT简介 (4)
逆变电路 (5)
三相电压型桥式逆变电路 (6)
2 设计方案 (9)
逆变器主电路设计 (9)
—
脉宽控制电路的设计 (10)
SG3524芯片 (10)
利用SG3524生成SPWM信号 (11)
驱动电路的设计 (13)
IR2110芯片 (13)
驱动电路 (14)
3 软件仿真 (14)
Matlab软件 (14)
）
建模仿真 (15)
4 心得体会 (19)
参考文献 (20)
附录 (21)
：
三相电压源型SPWM逆变器的设计1 设计原理
SPWM控制原理分析
PWM的基本原理
!
PWM(Pulse Width Modulation)控就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术最重要的理论基础是面积等效原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
SPWM控制技术是PWM控制技术的主要应用，即输出脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效。
SPWM 逆变电路及其控制方法
SPWM 逆变电路属于电力电子器件的应用系统，因此，一个完整的SPWM 逆变电路应该由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断，来完成整个系统的功能。
目前应用最为广泛的是电压型PWM 逆变电路,脉宽控制方法主要有计算机法和调制法两种，但因为计算机法过程繁琐，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位发生变化时，结果都要变化，而调制法在这些方面有着无可比拟的优势，因此，调制法应用最为广泛。
所为调制法，就是把希望输出的波形作为调制信号t u
，把接收调制的信号作为载波c u
，通过信号波的调制得到所期望的PWM 波形。本次课程设计任务要求
设计三相电压源型SPWM 逆变电路，输出PWM 电压波形等效为正弦波，因而信号波采用正弦波，载波采用最常用的等腰三角形。
单相桥式电路既可以采取单极性调制，也可以采用双极性调制，而三相桥式PWM 逆变电路，一般采用双极性控制方式。所为单极性控制方式，就是在信号波t u 的半个周期内三角波载波c u
只在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM 波形也只在单个极性范围变化的控制方式，和单极性PWM 控制方式相对应的是双极性控制方式。
…
采用双极性方式时，在
t
u 的半个周期内，三角波载波不再是单极性的，而是有正有负，
所得到的PWM 波也是有正有负。在
t
u 的一个周期内，输出的PWM 波只有d U 两种电平，而
不像单极性控制时还有零电平。仍然在调制信号t
u 和载波信号
c
u 的交点时刻控制各开关器
件的通断。在
t
u 的正负半周，对各个开关器件的控制规律相同。
IGBT 简介
绝缘栅双极晶体管（IGBT ）本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区
之间多了一个 P 型层。根据国际电工委员会的文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。
IGBT的结构剖面图如图1所示。它在结构上类似于MOSFET ，其不同点在于IGBT是在N沟道功率MOSFET 的N+基板（漏极）上增加了一个P+ 基板（IGBT 的集电极），形成PN结j1 ，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与MOSFET相似。
图1 IGBT结构剖面图
》
由图可以看出，IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ，其简化等效电路如图3所示。图中Rdr是厚基区GTR的扩展电阻。IGBT是以GTR 为主导件、MOSFET 为驱动件的复合结构。
IGBT的特性和参数特点可以总结为：
1）IGBT开关速度高，开关损耗小；
2）在相同电压和电流定额的情况下，IGBT的安全工作区比GTR大，而且具有耐脉冲电流冲击的能力；
3）IGBT的通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域；
4) 与电力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐压和通流能力还可以进一步提高，同时可以保持开关频率高。
逆变电路
'
逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从
而使负载上得到的实际电压为正弦波，逆变电路是由4个IGBT管（VT1、VT2、VT3、VT4）组成的全桥式逆变电路组成，如图2所示。
图2 逆变电路
当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。此外，逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。本次课程设计任务要求为电压型逆变电路的设计。
电压型逆变电路有以下主要特点：
1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻态。
2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗角情况不
同而不同。
3）当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥
各臂都并联了反馈二极管。
】
三相电压型桥式逆变电路
用三个单相逆变电路可以组合成一个三相逆变电路。但在三相逆变电路中，
应用最为广泛的还是三相桥式逆变电路。采用IGBT作为开关器件的三相电压型桥式逆变电路如图3所示，可以看成是由三个半桥逆变电路组成。
图3 三相电压型桥式逆变电路
电路的直流侧通常只有一个电容器就可以了，但为了方便分析，画作串联的两个电容器并标出假想中点N'。和单相半桥、全桥逆变电路相同，三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式也是180?导电方式，即每个桥臂的导电角度为180?，同一相（即同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度以此相差120?。这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。可能是上面一个臂下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行，因此也被称为纵向换流。
以下分析三相电压型桥式逆变电路的工作波形。对于U相输出来说，当桥臂1导通时，2
UN d
u U
'
=，当桥臂4导通时，2
UN d
u U
'
=-。因此，UN
u
'的波形是
幅值为/2
d
U的矩形波。V、W两相的情况和U相类似，VN
u
'、WN
u
'的波形形状和UN
u
'相同，只是相位依次差120°。负载线电压可由下式求出：
?
?
?
?
?
-
=
-
=
-
=
UN'
WN'
WU
WN'
VN'
VW
VN'
UN'
UV
u
u
u
u
u
u
u
u
u
?
设负载中点N与直流电源假想中点N'之间的电压为NN
u
'，则负载各相的相电压分别为：
?
?
?
?
?
-
=
-
=
-
=
'
NN
WN'
WN
NN'
VN'
VN
NN'
UN'
UN
u
u
u
u
u
u
u
u
u
三相电压型桥式逆变电路的工作波形如图4所示。
~
]
图4 三相电压型桥式逆变电路的工作波形
下面对三相桥式逆变电路的输出电压进行定量分析。把输出线电压 展开成傅里叶级数得：
111
(sin sin 5sin 7sin11......)5711
d
UV u t t t t ωωωωπ
=
--+
1sin (1)sin k
d n t n t n ωωπ??=
+-????
∑ 式中，61n k =±，k 为自然数。
&
输出线电压有效值
UV
U 为
0.816UV
d U U =
= O
O O
^
O O
O
O
VN u 'WN u '
UV
u NN u 'UN
u U i d
i UN u '
基波幅值
1UV m
U 和基波有效值
1
UV U 分别为
1 1.1d
UV m d U U π
=
=
；10.78UV d d U U =
=
=
接下来，我们再对负载相电压UN u 进行分析。把UN u
展开成傅里叶级数得
2111(sin sin 5sin 7sin11......)5711
d UN U u t t t t ωωωωπ=++++
21
=
sin sinn d n U t t n ωωπ+∑（）
式中，61n k =±，k 为自然数。
-
负载相电压有效值
UN
U 为
0.471UN
d U U =
=
基波幅值
1UN m
U 和基波有效值1
UN U 分别为
120.637d
UN m d U U U π
=
=
；10.45UN d U U =
=
2 设计方案
逆变器主电路设计
图5是SPWM 逆变器的主电路设计图。图中Vl —V6是逆变器的六个功率开关器件，各由一个续流二极管反并联，整个逆变器由恒值直流电压U 供电。一组三相对称的正弦参考电压信号由参考信号发生器提供，其频率决定逆变器输出的基波频率，应在所要求的输出频率范围内可调。参考信号的幅值也可在一定范围
内变化，决定输出电压的大小。三角载波信号c U
是共用的，分别与每相参考电
压比较后，给出“正”或“零”的饱和输出，产生SPWM 脉冲序列波。da U ，db U
，dc
U 作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。
…
当ru 2un d U U U <=-时，给V4导通信号，给V1关断信号un 2d U U =-，给
V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是VD1(VD4)导通。d U 和wn U
'的PWM 波形只有/2d U ±两种电平。当c ru U U >时，给V1导通信号，给V4关断信
号，/2un d U U '=-。uv U
的波形可由vn un U U ''-得出，当1和6通时，d uv U U =，
当3和4通时，d uv U U =-，当1和3或4和6通时，uv U
=0。输出线电压PWM 波由d U ±和0三种电平构成负载相电压PWM 波由(±2/3) d U ，(±1/3) d U 和0共5种
电平组成。
图5 SPWM 逆变器的主电路设计图
防直通的死区时间同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定。死区时间会给输出的PWM 波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。
脉宽控制电路的设计 SG3524芯片
SG3524芯片是集成PWM 控制器，其引脚图和内部框图分别如图6、图7所示。
~
图6 SG3524引脚图
图7 SH3524内部框图
SG3524工作过程是这样的：
直流电源Vs从脚15接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的＋5V基准电压。＋5V再送到内部（或外部）电路的其他元器件作为电源。
振荡器脚7须外接电容CT，脚6须外接电阻RT。振荡器频率f由外接电阻RT和电容CT决定，f=RTCT。振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相端，比较器的反向端接正弦波调制信号，通过芯片内置的比较器完成载波和调制波的比较，产生SPWM信号。
！
利用SG3524生成SPWM信号
调制波及载波的产生
正弦波信号t u由函数发生器ICL8038产生。
图8 ICL8038用于正弦波信号发生
正弦波的频率由
1
R、
2
R和C来决定，
12
0.15
f=
+
R R
（）C
，为了调试方便，将
1
R、2
R都用可调电阻，
2
R和R是用来调整正弦波失真度用的。
通过查询资料得知，当f=50z
H时，取
12
+=9.7
R R KΩ，其中=0.22F
Cμ。
;
正弦波信号产生后，一路经过精密全波整流，得到正弦波r
u，另外两路得到与正弦波同频率、同相位的方波和三角波。
ICL8038的引脚图如图9所示。
图9 ICL8038引脚图
载波可以是等腰三角波或者锯齿波，由于SH3524可以直接产生锯齿波，所以，直接用SG3524本身产生的锯齿波作为载波即可。
SPWM 信号的产生
ICL8038产生的正弦波
r
u 与1V 基准经过加法器后得到d u ，d u
输入到SG3524的脚1，脚2与脚9相连，这样d u
和锯齿波将在SG3524内部的比较器进行比较
产生SPWM 信号。
？
左电桥的控制信号可以由正弦信号与直流电压通过电压比较器产生，本次课程设计采用LM339芯片，其引脚图如图10所示。
图10 LM339引脚图
LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，可以任意选用，该电压比较器主要有以下几个特点：
1）失调电压小，典型值为2mV ；
2）电源电压范围宽，单电源为2-36V ，双电源电压为±1V—±18V； 3）对比较信号源的内阻限制较宽； 4）共模范围很大，为0~（）V ；
(
5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压； 6）输出端电位可灵活方便地选用。
驱动电路的设计
IR2110芯片
由于LM3S1138产生的SPWM信号不能直接驱动IGBT，故逆变桥的驱动采用专用芯片IR2110。
IR2110是一种双通道、栅极驱动、高压高速、单片式集成功率驱动模块，具有体积小(DIP14)、集成度高(可驱动同一桥臂两路)、响应快(典型ton/toff=120/94ns)、偏置电压高(<600 V)、驱动能力强等特点，同时还具有外部保护封锁端口，常用于驱动MOSFET和IGBT等电压驱动型功率开关器件。
IR2110包括逻辑输入、电平转换、保护、上桥臂输出和下桥臂输出。逻辑输入采用施密特触发电路，以提高抗干扰能力。由IR2110构成的驱动电路如图11所示。
￥
图11 IR2110构成的驱动电路
驱动电路
IR2110自身的保护功能非常完善：对于低压侧通道，利用2片IR2110驱动全桥逆变电路的电路图如图12所示。
图12 全桥驱动电路
为改善PWM控制脉冲的前后沿陡度并防止振荡，减小IGBT集电极的电压尖脉冲，一般应在栅极串联十几欧到几百欧的限流电阻。IR2110的最大不足是不能产生负偏压，由于密勒效应的作用，在开通与关断时，集电极与栅极间电容上的充放电电流很容易在栅极上产生干扰。针对这一点，本次课设在驱动电路中的功率管栅极限流电阻R1、R2上反向并联了二极管D4、D5。
/
3 软件仿真
Matlab软件
Matlab软件提供的仿真工具箱Simulink是一个功能十分强大的仿真软件，它可以根据用户的需要方便的为系统建立模型，并且十分直观，仿真精度高，结果准确。特别是其电力系统模块库PSB中包含了大量的电力电子功能模块，为我们仿真提供了极大的便利。
Matlab提供了系统模型图形输入工具——Simulink工具箱。在Matlab中的电力系统模块库PSB以Simulink为运算环境，涵盖了电路、电力电子、电气传
动和电力系统等电工学科中常用的基本原件和系统仿真模型。它由以下6个子模块组成：电源模块库、连接模块库、测量模块库、电力电子模块库、电机模块库、基本件模块库。在这6个基本模块库的基础上，根据需要还可以组合出常用的、复杂的其他模块添加到所需的模块库中，为电力系统的研究和仿真带来更多的方便。
建模仿真
SPWM控制方式下的三相逆变电路主电路如图13所示：
`
图13 三相逆变电路主电路
图14 Discreat PWM Generator参数设置
设置参数，即将调制度m设置为，调制波频率设为40Hz，如图14所示。载波频率设为基波的30倍（载波比N=30），即1500Hz，仿真时间设为，在powergui 中设置为离散仿真模式，采样时间设为1e-006s。
根据设计任务要求，直流电源电压为400V，要求输出三相180V、40Hz的交流电，带对称RL负载（星形接法），其中R的值为2Ω、L 的值为1 0mH，其参数设置图如图15所示。
|
图15 直流电压、三相负载参数设置
运行仿真图形，并点击示波器可得输出交流电压，交流电流波形如图16、图17所示：
图16 SPWM方式下三相交流电压输出波形
图16 SPWM方式下三相电流输出波形
从仿真结果可以得出，本次课程设计基本达到任务要求，三相输出电压约为180V，40HZ，交流电为正弦波满足条件。
）
…
4 心得体会
，
经过这次的电力电子课程设计后，我从中学到了很多东西。在我们学了《电路》、《电力电子技术基础》之后，对专业课程基础知识已经有了最基本的掌握和接触。在经过独立设计，我成功的完成了本次设计。对于我个人而言，我熟练的掌握了设计三相电压型逆变电路的一般方法，还进一步熟悉了其原理。开始拿到课题难免会感到陌生，不过经过自己亲手实践后才发现，只有经过实践运用得来的知识，才是真正属于自己的东西。
这其中还尤为深刻的就是要养成科学严谨的实验习惯，这样做起来才会更有条理性。要把所学的知识灵活运用，必须要翻阅大量的资料并且要多多请教同学和老师，有很多的知识是平时不会注意的，但到了实际操作时就会因为那么一点小欠缺而不能完成。
我们需要有扎实的知识基础，要熟练地掌握课本上的知识，这样才能对试验中出现的问题进行分析解决。要有耐心和毅力。理论只有与实践结合才能把所学知识灵活运用，本次课程设计我收获很大，既把课本上的理论知识给巩固了，也在实际操作中把所学知识与实际的电路很好的联系起来，并且从客观上理解所学知识。
这次设计中不但对以前的知识进行了巩固，而且还学会了更多的新知识，比如仿真软件Matlab软件、protues软件，提高了思维、强化了动手能力，能够更好的适应独立自主完成任务的挑战，为以后的就业打下了基础。
本论文基本是按照实际工作而作的，也记录了我在这期间进行探索的每一步。从开始的稚嫩到现在的自信，这都是经过本次课设之后带给我的最大的改变。这很大程度上提高了我对专业的兴趣和掌握能力，也为以后的专业学习夯实了基础。
电力电子技术试题 第1章电力电子器件 1.电力电子器件一般工作在__开关__状态。 2.在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要为__通态损耗__，而当器件开关频率较高 时，功率损耗主要为__开关损耗__。 3.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、 _主电路_三部分组成， 由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_ 、 _ 双极型器件_ 、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.电力二极管的主要类型有_普通二极管_、_快恢复二极管_、 _肖特基二极管_。 7.肖特基 二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为 __正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__ 。 | 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系， 其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。 16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以 上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属 于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_ GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双 极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有 __ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于电压驱动 的是电力MOSFET 、IGBT _，属于电流驱动的是_晶闸管、GTO 、GTR _。 . 第2章整流电路 1.电阻负载的特点是_电压和电流成正比且波形相同_，在单相半波可控整流电阻性负载电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是_0-180O_。 2.阻感负载的特点是_流过电感的电流不能突变，在单相半波可控整流带阻感负载并联续 流二极管的电路中，晶闸管控制角α的最大移相范围是__0-180O _ ，其承受的最大正反向电压均为___，续流二极管承受的最大反向电压为___（设U2为相电压有效值）。 3.单相桥式全控整流电路中，带纯电阻负载时，α角移相范围为__0-180O _，单个晶闸管 所承受的最大正向电压和反向电压分别为__ 和_；带阻感负载时，α角移相范围为_0-90O _， 单个晶闸管所承受的最大正向电压和反向电压分别为___和___；带反电动势负载时，欲使电阻上的电流不出现断续现象，可在主电路中直流输出侧串联一个_平波电抗器_。 4.单相全控桥反电动势负载电路中，当控制角α大于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-α-_; 当控制角小于不导电角时，晶闸管的导通角=_π-2_。
电子技术课程设计一、课程设计目的： 1．电子技术课程设计是机电专业学生一个重要实践环节，主要让学生通过自己设计并制作一个实用电子产品，巩固加深并运用在“模拟电子技术”课程中所学的理论知识； 2．经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、答辩等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的一般设计方法、设计步骤和设计工具，提高模拟电子线路的设计、制作、调试和测试能力； 3．课程设计是为理论联系实际，培养学生动手能力，提高和培养创新能力，通过熟悉并学会选用电子元器件，为后续课程的学习、毕业设计、毕业后从事生产和科研工作打下基础。 二、课程设计收获： 1.学习电路的基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2.完成指定的设计任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡； 3.学会设计报告的撰写方法。 三、课程设计教学方式： 以学生独立设计为主，教师指导为辅。 四、课程设计一般方法 1. 淡化分立电路设计，强调集成电路的应用 一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的，在进行电子系统设计时，既要考虑总体电路的设计，同时还要考虑各个单元电路的选择、设计以及它们之间的相互连接。由于各种通用、专用的模拟、数字集成电路的出现，所以实现一个电子系统时，根据电子系统框图，多数情况下只有少量的电子电路的参数计算，更多的是系统框图中各部分电子电路要正确采用集成电路芯片来实现。 2. 电子系统内容步骤： 总体方案框图---单元电路设计与参数计算---电子元件选择---单元电路之间连接---电路搭接调试---电路修改---绘制总体电路---撰写设计报告(课程设计说明书) （1）总体方案框图： 反映设计电路要求，按一定信息流向，由单元电路组成的合理框图。 比如一个函数发生器电路的框图： （2）单元电路设计与参数计算---电子元件选择： 基本模拟单元电路有：稳压电源电路，信号放大电路，信号产生电路，信号处理 电路（电压比较器，积分电路，微分电路，滤波电路等），集成功放电路等。 基本数字单元电路有：脉冲波形产生与整形电路（包括振荡器，单稳态触发器，施密特触发器），编码器，译码器，数据选择器，数据比较器，计数器，寄存器，存储器等。 为了保证单元电路达到设计要求，必须对某些单元电路进行参数计算和电子元件 选择，比如：放大电路中各个电阻值、放大倍数计算；振荡电路中的电阻、电容、振荡频率、振荡幅值的计算；单稳态触发器中的电阻、电容、输出脉冲宽度的计 算等；单元电路中电子元件的工作电压、电流等容量选择。
一总体方案设计级总体框图 1、1总体方案设计 根据任务湖中的，本次设计的是dcdc降压变换器。DC-DC变换 器有两类：一类由两级电路组成DC-AC-DC变换，第一级为逆变，实现DC-AC变换，第二级为整流，实现AC-DC变换。另一类变 换器由晶体管和二极管开关组合成PWM开关，将输入直流电 压斩波后，再经滤波后输出。由于第一类比较复杂，方针起来 比较麻烦。第二类简单方便，比较贴合课本中的知识。第二类 dcdc降压电路有以下几种： BUCK PWM变换器在CCM下的工作原理（如图2-2）：一个开 关周期内，开关晶体管的开，关过程将直流输入电压斩波，形 成脉宽为onT的方波脉冲（onT为开关管导通时间）。当开关晶 体管导通时，二极管关断，输入端直流电流电源Vi将功率传送 到负载，并使用电感储能（电感电流上升）：当开关晶体管关断 时，二极管导通，续流，电感储能向负载释放（电感电流下降）。 一个开关周期内，电感电流的平均值等于负载电流OI（忽略滤 波电容C的ESR）。根据原理和电路拓扑可以推导出工作在CCM 下的DC-DC PWM变换器的输出-输入电压变换比: DVi Vo （2-1）
占空比D总是小于1的，所以BUCK变换器是一种降压变换器。 升降压型BUCK-BOOST技术 图2-4 升降压反极性（BUCK-BOOST）变换器电路拓扑 如图2-4所示，极性反转型（BUCK-BOOST）变换器主电路如用 元器件与BUCK，BOOST变换器相同，由开关管，储能电感，整 流二极管及滤波电容等元器件组成。这种电路具有BUCK变换 器降压和BOOST变换器升压的双重作用。升压还是降压取决与 PWM驱动脉冲的占空比D。虽然输入与输出共用一个连接端，但输出电压的极性与输入电压是相反的，故称为降压反极性变 换器。，根据我们的设计要求，是要求把12-18V的直流电压转 换到5V的直流电压，那么分析后可得降压型BUCK转换技术最 适合这次设计。 1、2总体框图设计
《电力电子装置及系统》 课程设计 题目：基于UC3842的单端反激 开关电源的设计 学院电力学院 专业电子科学与技术 姓名 学号 指导教师 完成时间2016.11.25
目录 摘要 (1) 第一章：开关电源的概述 1.1：开关电源的发展历史 (2) 1.2：开关稳压电源的优点 (2) 1.2.1：内部功率损耗小，转换效率高 (2) 1.2.2：体积小，重量轻 (3) 1.2.3：稳压范围宽 (3) 1.2.4：滤波效率大为提高，滤波电容的容量和体积大为减小 (3) 1.2.5：电路形式灵活多样，选择余地大 (3) 1.3：开关稳压电源的缺点 (3) 1.3.1：开关稳压电源存在着较为严重的开关噪声和干扰 (4) 1.3.2：电路结构复杂，不便于维修 (4) 1.3.3：成本高，可靠性低 (4) 第二章：UC3842的原理及技术参数 2.1：UC3842的工作原理 (5) 2.2：UC3842的引脚及技术参数 (6) 第三章：单端反激开关电源 3.1：单端反激开关电源的原理 (7) 3.2：反激式开关电源设计 (9) 3.2.1：输出直流电压隔离取样反馈外回路 (9) 3.2.2：初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路 (11) 总结 (13) 参考文献 (13)
基于UC3842的单端反激开关电源的设计 摘要 开关电源是一种利用现代电子技术，控制开关晶体管和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，也是一种效率很高的电源变换电路，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和MOSFET构成。具有高频率，高功率密度，高可靠性等优点。 本文主要介绍一种以UC3842作为控制核心，根据UC3842的应用特点，设计了一种基于UC3842为控制芯片，实现输出电压可调的开关稳压电源电路。 关键词：开关电源脉冲宽度调制 UC3842
电子技术课程设计PWM调制解调器 班级：电信1301 姓名：曹剑钰 学号：3130503028
一、设计任务与要求 1.要求 设计一款PWM（脉冲宽度调制）电路，利用一可调直流电压调制矩形波脉冲宽度（占空比）。 信号频率10kHz； 占空比调制范围10%~90%； 设计一款PWM解调电路，利用50Hz低频正弦信号接入调制电路，调制信号输入解调电路，输入与原始信号等比例正弦波。 2.提高要求： 设计一50Hz正弦波振荡电路进行PWM调制。 3.限制： 不得使用理想运放、二极管、三极管、场效应管； 基本要求的输入电压使用固定恒压源接自行设计的电路实现可调； 同步方波不得利用信号发生器等软件提供设备产生。 二、总体方案设计 1.脉宽调制方案： 方案一：三角波脉宽调制，三角波电路波形可以由积分电路实现，把方波电压作为积分电路的输入电压，经过积分电路之后就形成三角波，再通过电压比较器与可调直流电压进行比较，通过调节直流电源来调制脉宽。 方案二：锯齿波脉宽调制，锯齿波采用定时器NE555接成无稳态多谐振荡器，和方案一相似，利用直流电压源比较大小调节方波脉宽。 方案三：利用PC机接口控制脉宽调制的PWM电路。 比较：方案一结构简单，思路清晰，容易实现，元器件常用 方案二与方案一相似，缺点是调整脉冲宽度不如方案一 方案三元器件先进，思路不如方案一清晰简单，最好先择了方案一 2.正弦波产生方案： 方案一：RC正弦波振荡电路。 RC正弦波振荡电路一般用来产生1Hz--10MHz范围内的低频信号，由RC 串并联网络组成，也称为文氏桥振荡电路，串并联在此作为选频和反馈网络。电路的振荡频率为f=1/2πRC，为了产生振荡，要求电路满足自激震荡条件，振荡器在某一频率振荡的条件为：AF=1.该电路主要用来产生低频信号。
电力电子技术课程设计 题目：直流降压斩波电路的设计 专业：电气自动化 班级：14电气 姓名：周方舟 学号： 指导教师：喻丽丽
目录 一设计要求与方案 (4) 二设计原理分析 (4) 2.1总体结构分分析 (4) 2.2直流电源设计 (5) 2．3主电路工作原理 (6) 2.4触发电路设计 (10) 2.5过压过流保护原理与设计 (15) 三仿真分析与调试 (17) 3.1M a t l a b仿真图 (17) 3.2仿真结果 (18) 3.3仿真实验结论 (24) 元器件列表 (24) 设计心得 (25) 参考文献 (25) 致 (26) 一．设计要求与方案 供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。 设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生
学号： 课程设计 题目AC-DC-DC电源(36V，300W)设计 学院自动化学院 专业电气工程及其自动化 班级电气 班 姓名 指导教师许湘莲 2013 年 6 月18 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：许湘莲工作单位：武汉理工大学 题目: AC-DC-DC电源(36V，300W)设计 初始条件： 设计一个AC-DC-DC电源，具体参数如下：单相交流输入220V/50Hz，输出直流电压36V,纹波系数<5%，功率300W。 要求完成的主要任务: （1）对AC-DC-DC 电源进行主电路设计； （2）控制方案设计； （3）给出具体滤波参数的设计过程； （4）在MATLAB/Simulink搭建闭环系统仿真模型，进行系统仿真；（5）分析仿真结果，验证设计方案的可行性。 时间安排： 2013年6月8日至2013年6月18日，历时一周半，具体进度安排见下表 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要 (1) AC-DC-DC电源(36V，300W)设计 (2) 1 设计任务及要求 (2) 1.1．技术要求 (2) 1.2．设计内容 (2) 2电路总体方案及原理 (2) 2.1 开关电源的简介 (2) 2.2设计方案 (2) 3主电路设计及参数计算 (3) 3.1整流电路的设计 (3) 3.2降压斩波电路设计 (4) 3.3控制方案的设计 (6) 3.4主电路参数的计算 (7) 3.4.1主电路参数计算 (7) 3.4.2 滤波参数的计算 (8) 4 系统建模与仿真 (8) ４.1开环系统的仿真 (8) 4.2闭环系统的仿真 (11) 5结果分析 (12) 6总结与体会 (13) 参考文献 (14)
电子技术课程设计的基本方法和步骤
电子技术课程设计的基本方法和步骤 一、明确电子系统的设计任务 对系统的设计任务进行具体分析, 充分了解系统的性能、指标及要求, 明确系统应完成的任务。 二、总体方案的设计与选择 1、查阅文献, 根据掌握的资料和已有条件, 完成方案原理的构想; 2、提出多种原理方案 3、原理方案的比较、选择与确定 4、将系统任务的分解成若干个单元电路, 并画出整机原理框图, 完成系统的功能设计。 三、单元电路的设计、参数计算与器件选择 1、单元电路设计 每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务, 详细拟订出单元电路的性能指标, 与前后级之间的关系, 分析电路的组成形式。具体设计时, 能够模拟成熟的先进电路, 也能够进行创新和改进, 但都必须保证性能要求。而且, 不但单元电路本身要求设计合理, 各单元电路间也要相互配合, 注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2、参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求, 就需要用电子技术知识对参数进行计算, 例如放大电路中各电阻值、放大倍数、振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理, 正确利用计算公式, 计算的参数才能满足设计要求。 参数计算时, 同一个电路可能有几组数据, 注意选择一组能完成
电路设计功能、在实践中能真正可行的参数。 计算电路参数时应注意下列问题: （1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。 （2）元器件的极限必须留有足够的裕量, 一般应大于额定值的 1.5倍。 （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3、器件选择 ( 1) 阻容元件的选择 电阻和电容种类很多, 正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同, 有些电路对电容的漏电要求很严, 还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高, 例如滤波电路中常见大容量( 100~3000uF) 铝电解电容, 为滤掉高频一般还需并联小容量( 0.01~0.1uF) 瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件, 并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。 ( 2) 分立元件的选择 分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二极管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。选择的器件类型不同, 注意事项也不同。 ( 3) 集成电路的选择 由于集成电路能够实现很多单元电路甚至整机电路的功能, 因此选用集成电路设计单元电路和总体电路既方便又灵活, 它不但使系统体积缩小, 而且性能可靠, 便于调试及运用, 在设计电路时颇受欢迎。选用的集成电路不但要在功能和特性上实现设计方案, 而且要满足功耗、电压、速度、价格等方面要求。 4、注意单元电路之间的级联设计, 单元电路之间电气性能的 相互匹配问题, 信号的耦合方式
电力电子课程设计 学院：电气信息工程学院 专业： 学号： 姓名：
一． 设计要求 (1)根据给定的参数范围,设计BOOST 电路的参数； (2)根据给定的参数范围,设计CUK 电路的参数； (3)利用MATLAB 对上述电路图仿真实验得出波形； (4)在实验室平台上试验,观测数据与波形,并与仿真图形进行比对； (5)撰写实验报告； 二． 电路设计 1.电路工作原理 （1）Boost 电路 Boost 电路原理图 基本原理 假设L ，C 值很大。当可控开关V 处于通态的时候，电源E 向电感L 充电，充电的电流基本恒定不变I 1，同时电容C 向负载R 放电。因为C 很大，基本保持输出电压U 0不变。当可控开关处于断态的时候，E 和电感L 上积蓄的能量共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。当电路工作处于稳态时，一个周期T 中电感L 积蓄的 能量与释放的能量相等，即： 化简得： ()off o on t I E U t EI 11-=E t T E t t t U off off off on o =+=
基本数值计算： 输出电压U 0与输入电压E 关系： 01 1 1U E E βα==- 输出电流I0与输入电流I1的关系： 01021U I I E E β== 输出电流I0与输出电压U0的关系： 001U E I R R β== （2）Cuk 电路 Cuk 电路原理图 基本原理 当可控开关V 处于通态的时候，E-L1-V 回路和R-L2-C-V 回路分别流过电流。当V 处于断态的时候，E-L1-C-VD 回路和R-L1-VD 回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压极性相反。
设计任务书1 舞台灯光控制电路的设计与分析√ 一、设计任务 设计一个舞台灯光控制系统，通过给定电位器可以实现灯光亮度的连续可调。灯泡为白炽灯，可视为纯电阻性负载，灯光亮度与灯泡两端电压（交流有效值或直流平均值）的平方成正比。 二、设计条件与指标 1.单相交流电源，额定电压220V； 2.灯泡：额定功率2kW，额定电压220V； 3.灯光亮度调节范围（10~100）%； 4.尽量提高功率因数，并减小谐波污染； 三、设计要求 1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较并确定主电 路结构和控制方案； 2.设计主电路原理图和触发电路的原理框图； 3.参数计算，选择主电路元件参数； 4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化； 5.典型工况下的谐波分析与功率因数计算； 6.撰写课程设计报告。 四、参考文献 1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社； 2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学出 版社。
设计任务书2 永磁直流伺服电机调速系统的设计√ 一、设计任务 设计一个永磁直流伺服电机的调速控制系统，通过电位器可以调节电机的转速和转向。电机为反电势负载，在恒转矩的稳态情况下，电机转速基本与电枢电压成正比，电机的转向与电枢电压的极性有关。电机的电枢绕组可视为反电势与电枢电阻及电感的串联。 二、设计条件与指标 1.单相交流电源，额定电压220V； 2.电机：额定功率500W，额定电压220V dc，额定转速 1000rpm，Ra=2，La=10mH； 3.电机速度调节范围（10~100）%； 4.尽量减小电机的电磁转矩脉动； 三、设计要求 1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较确定主电路 结构和控制方案； 2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要 的保护电路； 3.参数计算，选择主电路元件参数分析主电路工作原理； 4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化； 5.撰写课程设计报告。 四、参考文献 1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社； 2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学出 版社；
电气工程学院 电力电子课程设计 设计题目:MOSFET降压斩波电路设计专业班级：电气0907 学号：09291210 姓名：李岳 同组人：刘遥（09291212 ） 指导教师： 设计时间：2012年6月25日-29日 设计地点：电气学院实验中心
电力电子课程设计成绩评定表 指导教师签字： 年月日
电力电子课程设计任务书 学生姓名：李岳，刘遥专业班级电气0907 指导教师： 一、课程设计题目： MOSFET降压斩波电路设计（纯电阻负载） 设计条件：1、输入直流电压：U d=100V 2、输出功率：300W 3、开关频率5KHz 4、占空比10%~90% 5、输出电压脉率：小于10% 二、课程设计要求 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真； 3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，还要有仿真结果； 4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案； 5. 撰写课程设计报告——画出主电路、控制电路原理图，说明主电路的工作原理、选择元器件参数，说明控制电路的工作原理、绘出主电路典型波形（比较实际波形与理论波形），绘出触发信号（驱动信号）波形，说明调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。 三、进度安排
2．执行要求 电力电子课程设计共6个选题，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同，甚至完全一样。 四、课程设计参考资料 [1]王兆安，黄俊.电力电子技术（第四版）.北京：机械工业出版社，2001 [2]王文郁.电力电子技术应用电路.北京：机械工业出版社，2001 [3]李宏.电力电子设备用器件与集成电路应用指南.北京：机械工业出版社，2001 [4] 石玉、栗书贤、王文郁.电力电子技术题例与电路设计指导. 北京：机械工业出版社，1999 [5] 赵同贺等.新型开关电源典型电路设计与应用.北京：机械工业出版社，2010 摘要 关键词：整流、无源逆变、晶闸管
电力电子应用课程设计 课题：50W三绕组复位正激变换器设计 班级电气学号 姓名 专业电气工程及其自动化 系别电气工程系 指导教师 淮阴工学院 电气工程系 2015年5月
一、设计目的 通过本课题的分析设计，可以加深学生对间接的直流变流电路基本环节的认识和理解，并且对隔离的DC/DC电路的优缺点有一定的认识。要求学生掌握单端正激变换器的脉冲变压器工作特性，了解其复位方式，掌握三绕组复位的基本原理，并学会分析该电路的各种工作模态，及开关管、整流二极管的电压电流参数设计和选取，掌握脉冲变压器的设计和基本的绕制方法，熟悉变换器中直流滤波电感的计算和绕制，建立硬件电路并进行开关调试。 需要熟悉基于集成PWM芯片的DCDC变换器的控制方法，并学会计算PWM控制电路的关键参数。输入：36～75Vdc，输出：10Vdc/5A 二、设计任务 1、分析三绕组复位正激变换器工作原理，深入分析功率电路中各点的电压 波形和各支路的电流波形； 2、根据输入输出的参数指标，计算功率电路中半导体器件电压电流等级， 并给出所选器件的型号，设计变换器的脉冲变压器、输出滤波电感及滤波电容。 3、给出控制电路的设计方案，能够输出频率和占空比可调的脉冲源。 4、应用protel软件作出线路图，建立硬件电路并调试。 三、总体设计 3.1 开关电源的发展 开关电源被誉为高效节能电源，代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。 开关电源分为DC/DC和AC/DC两大类。前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。开关电源的核心是电力电子变换器。按转换电能的种类，可分为直流-直流变换器（DC/DC变换器），是将一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器；逆变器，是将直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器；整流器是将交流电转换成直流电的电能变换器和交交变频器四种。 开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领
电力电子课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计 学院：电子与电气工程学院 年级专业：201５级电气工程及其自动化 姓名： 学号: 指导教师：高婷婷,林建华 成绩:
摘要 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要同时也是应用得最为广泛的电路，不仅用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统,能源系统及其他领域,因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用，因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 关键词：电力电子,三相，整流
目录 1 设计的目的和意义………………………………………１ 2 设计任务与要求 (1) 3 设计方案 (1) ?３.1三相全控整流电路设计 (1) 3.1.１三相全控整流电路图原理分析 (2) ?3.１.2整流变压器的设计 (2) ?3．1.3晶闸管的选择 (3) 3.2 保护电路的设计 (4) 3．2.1变压器二次侧过压保护 (4) ?3．2.2 晶闸管的过压保护………………………………………………４ 3.2．3 晶闸管的过流保护………………………………………………５ 3.3 触发电路的选择设计 (5) 4 实验调试与分析 (6) 4.１三相桥式全控整流电路的仿真模型 (6)
4.2仿真结果及其分析……………………………………………７ 5 设计总结 (8) 6 参考文献 (9)
1 设计的目的和意义 本课程设计属于《电力电子技术》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握《电力电子技术》,更进一步的掌握和了解他三相桥式全控整流电路。通过设计基本技能的训练,培养学生具备一定的工程实践能力。通过反复调试、训练、便于学生掌握规范系统的电子电力方面的知识，同时也提高了学生的动手能力。 2 设计任务与要求 三相桥式全控整流电路要求输入交流电压2150,10,0.5U V R L H ==Ω=为阻 感性负载。 １.写出三相桥式全控整流电路阻感性负载的移相范围,并计算出直流电压的变化范围 2.计算α=60°时，负载两端电压和电流，晶闸管平均电流和有效电流。 3.画出α=60°时，负载两端 d U 和晶闸管两端 1 VT U 波形。 4.分析纯电阻负载和大电感负载以及加续流二极管电路的区别。 5.晶闸管的型号选择。 ３ 设计方案 ３.１三相全控整流电路设计
电力电子技术习题集 习题一 1. 试说明什么是电导调制效应及其作用。 2. 晶闸管正常导通的条件是什么，导通后流过的电流由什么决定晶闸管由导通变为关断的条件是什么，如何实现 3. 有时晶闸管触发导通后，触发脉冲结束后它又关断了，是何原因 4. 图1-30中的阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，其最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值、有效值。如不考虑安全裕量，额定电流100A 的晶闸管，流过上述电流波形时，允许流过的电流平均值I d 各位多少 (f) 图1-30 习题1-4附图 5. 在图1-31所示电路中，若使用一次脉冲触发，试问为保证晶闸管充分导通，触发脉冲宽 度至少要多宽图中，E =50V ；L =；R =; I L =50mA （擎住电流）。 图1-31习题1-5附图 图1-32习题1-9附图 6. 为什么晶闸管不能用门极负脉冲信号关断阳极电流，而GTO 却可以 7. GTO 与GTR 同为电流控制器件，前者的触发信号与后者的驱动信号有哪些异同 8. 试比较GTR 、GTO 、MOSFET 、IGBT 之间的差异和各自的优缺点及主要应用领域。 9. 请将VDMOS （或IGBT ）管栅极电流波形画于图1-32中，并说明电流峰值和栅极电阻有 何关系以及栅极电阻的作用。 10. 全控型器件的缓冲吸收电路的主要作用是什么试分析RCD 缓冲电路中各元件的作用。 11. 限制功率MOSFET 应用的主要原因是什么实际使用时如何提高MOSFET 的功率容量 习题二
1．具有续流二极管的单相半波可控整流电路，带阻感性负载，电阻为5，电感为，电源电压的有效值为220V，直流平均电流为10A，试计算晶闸管和续流二极管的电流有效值，并指出晶闸管的电压定额（考虑电压2-3倍裕度）。 2．单相桥式全控整流电路接电阻性负载，要求输出电压在0～100V连续可调，输出电压平均值为30 V时，负载电流平均值达到20A。系统采用220V的交流电压通过降压变压器供电，且晶闸管的最小控制角αmin＝30°，（设降压变压器为理想变压器）。试求： （1）变压器二次侧电流有效值I2； （2）考虑安全裕量，选择晶闸管电压、电流定额； （3）作出α＝60°时，u d、i d和变压器二次侧i2的波形。 3．试作出图2-8所示的单相桥式半控整流电路带大电感负载，在α＝30°时的u d、i d、i VT1、i VD4的波形。并计算此时输出电压和电流的平均值。 4．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2 ，L值极大，反电动势E＝60V，当α＝30°时，试求： （1）作出u d、i d和i2的波形； （2）求整流输出电压平均值U d、电流I d，以及变压器二次侧电流有效值I2。 5. 某一大电感负载采用单相半控桥式整流接有续流二极管的电路，负载电阻R=4Ω，电源电 压U2=220V，α=π/3，求： (1) 输出直流平均电压和输出直流平均电流； (2) 流过晶闸管（整流二极管）的电流有效值； (3) 流过续流二极管的电流有效值。 6．三相半波可控整流电路的共阴极接法和共阳极接法，a、b两相的自然换相点是同一点吗如果不是，它们在相位上差多少度试作出共阳极接法的三相半波可控的整流电路在α＝30°时的u d、i VT1、u VT1的波形。 7. 三相半波可控整流电路带大电感性负载，α＝π/3，R=2Ω，U2=220V，试计算负载电流I d， 并按裕量系数2确定晶闸管的额定电流和电压。 8．三相桥式全控整流电路，U2＝100V，带阻感性负载，R＝5 ，L值极大，当α＝60°，试求：（1）作出u d、i d和i VT1的波形； （2）计算整流输出电压平均值U d、电流I d，以及流过晶闸管电流的平均值I dVT和有效值 I VT； （3）求电源侧的功率因数； （4）估算晶闸管的电压电流定额。 9．三相桥式不控整流电路带阻感性负载，R＝5 ，L＝∞，U2＝220V，X B= ，求U d、I d、I VD、I2和γ的值，并作出u d、i VD1和i2的波形。 10．请说明整流电路工作在有源逆变时所必须具备的条件。 11．什么是逆变失败如何防止逆变失败 12. 三相全控桥变流器，已知L足够大、R=Ω、U2=200V、E M= -300V，电动机负载处于发电制 动状态，制动过程中的负载电流66A，此变流器能否实现有源逆变求此时的逆变角β。13．三相全控桥变流器，带反电动势阻感负载，R＝1 ，L＝∞，U2＝220V，L B=1mH，当E M ＝－400V，β＝60°时求U d、I d和γ的值，此时送回电网的有功功率是多少 14．三相桥式全控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波其中最大的是哪一次变压器二次电流中含有哪些次数的谐波其中主要的是哪几次 15．试计算第4题中i2的3、5、7次谐波分量的有效值I23、I25、I27，并计算此时该电路的输
电子技术 课程设计 成绩评定表 设计课题：串联型连续可调直流稳压正电源电路学院名称： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计地点：31-225 设计时间：2014-7-7～2014-7-14
电子技术 课程设计 课程设计名称：串联型连续可调直流稳压正电源电路专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计地点：31-225 课程设计时间：2014-7-7～2014-7-14
电子技术课程设计任务书
目录 前言 (5) 1串联型连续可调直流稳压正电源 (5)
1.1 设计方案 (5) 1.2 设计所需要元件 (7) 2 设计原理 (8) 2.1 电源变压部分 (9) 2.2 桥式整流电路部分 (10) 2.3 电容滤波电路部分 (11) 2.4 直流稳压电路部分 (12) 2.5 原理及计算 (14) 3 电路仿真 (15) 4 电路连接测试 (16) 4.1使用仪器 (16) 4.2.测试结果 (16) 5 设计体会 (17) 参考文献 (19) 串联型连续可调直流稳压正电源电路 引言 随着社会的发展，科学技术的不断进步，对电子产品的性能要求也更高。我们做为21世纪的一名学电子的大学生，不仅要将理论知识学
会，更应该将其应用与我们的日常生活中去，使理论与实践很好的结合起来。电子课程设计是电子技术学习中的一个非常重要的实践环节，能够真正体现我们是否完全吸收了所学的知识。 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。 本次设计的题目为设计一串联型可调直流稳压正电源：先是经过家用交流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流在桥堆的输出端加两个电容C1、C2进行滤波，滤波后再通过LM7812（具体参数参照手册）输出一个固定的12V电压，这样就可以在一路输出固定的电压。在LM7812的输出端加一个电阻R3，调整端加一个固定电阻R1和一电位器R2，这样输出的电压就可以在5~12V范围内可调。 经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试，经过自己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型输出直流稳压输出正电源电路设计出来了。 1串联型连续可调直流稳压正电源 1.1 设计方案 本电路由四部分组成：变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路。 （1）变压电路：本电路使用的降压电路是单相交流变压器，选用电压和功率依照后级电路的设计需求而定。 （2）整流电路：整流电路的主要作用是把经过变压器降压后的交流电通过整流变成单个方向的直流电。但是这种直流电的幅值变化很大。它主要是通过二极管的截止和导通来实现的。常见的整流电路主要有半波整流电路、桥式整流电路等。我们选取桥式整流电路实现设计中的整流功能。 （3）半波整流：
电力电子技术课程设计 报告书 专业班级：16电气2班 姓名：王浩淞 学号：2016330301054 指导教师：雷美珍
目录 1、webench电路设计 1.1设计任务要求 输入电压为（8V-10V），输出电压为5V，负载电流为1A 1.2设计方案分析 图1.3.1主电路原理图 图1.3.2元器件参数 图1.3.3额定负载时工作值
图1.3.4输出电流和系统效率间的关系 如图1.3.4所示，在输出电流相同的情况下，输入电压越小，系统的稳态效率越高，因此提高效率的最直接方式就是降低系统的输入电压，其次在输入电压相同的情况下，我们可以调节输出电压的大小，使系统效率达到最大，例如当输入电压为9.0V时，根据图像输出电流为0.40A的时候效率最高。第二种方法是改变元器件的参数，通过使用DCR(直流电阻)小的电感元件来实现输出纹波电压降低。 1.3主芯片介绍 TPS561201和TPS561208采用SOT-23封装，是一款简单易用的1A同步降压转换器。这些器件经过优化，可以在最少的外部元件数量下工作，并且还经过优化以实现低待机电流。这些开关模式电源（SMPS）器件采用D-CAP2模式控制，可提供快速瞬态响应，并支持低等效串联电阻（ESR）输出电容，如特种聚合物和超低ESR陶瓷电容，无需外部补偿元件。TPS561201以脉冲跳跃模式工作，在轻负载操作期间保持高效率。TPS561201和TPS561208采用6引脚1.6×2.9（mm）SOT（DDC）封装，工作在-40°C至125°C的结温范围内。 1.4电气仿真结果分析
图1.4.1启动仿真图1.4.2稳态仿真 图1.4.3暂态仿真图1.4.4 负载暂态仿真 二、基于电力系统工具箱的电力电子电路仿真 2.1 设计要求和方案分析 本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一Simulink，进行系统的设计与仿真系统主要包括：Boost升压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。Boost升压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻，模拟显示中的一般负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可。负载为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在Simulink中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用Simulink 提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个Boost 变换器的研究与设计。 2.2 simulink仿真模型分析 电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。占空比越大，Boost Chopper的输出电压值
摘要 本次课程设计彩灯控制器是对模拟电子技术、数字电子技术的实践性的应用。该彩灯设计主要由几个器件构成，分别是移位寄存器、计数脉冲、分频器、数据选择器等器件。通过着几个主要器件来实现对彩灯的设计和控制。彩灯的设计主要有三部分组成。即时钟脉冲产生电路模块、彩灯开关控制模块以及花样输出电路模块。其中时钟脉冲由555定时器构成的多谐振荡器产生。彩灯开关电路设计模块应用数据选择器74LS163。花样输出由移位寄存器74LS194和发光二极管组成。为了验证设计的准确性，我们在Proteus环境下进行仿真和调试。通过验证进一步确定其设计的可行性。 关键词：彩灯；时钟脉冲产生电路模块；彩灯开关控制；花样输出电路
目录 摘要.............................................................................................................I 1 前言 (1) 1.1 序言 (1) 1.2目前彩灯的应用情 (1) 1.3主要工作概述 (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1方案比较 (3) 2.2方案论证 (4) 2.3方案选择 (4) 3 单元电路设计 (5) 3.1时钟信号发生器 (5) 3.2 序列信号发生 (7) 3.3 移位输出显示电路 (11) 4 调试与试验 (14) 4.1 Proteus软件介绍 (14) 5 proteus仿真图 (15) 6致谢和心得体会 (16) 参考文献 (17)
1前言 1.1 序言 集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。在设计中更多的使用规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简洁，而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此，用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场,彩灯更是成为不可缺少的一道景观，小型的彩灯多采用霓虹灯电路。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，也可以做成各种各样和多种色彩的灯管或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，常采用长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过复杂的编程。流水灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化。本文所要设计的彩灯是用八个发光二极管代替的，能通过外部开关的操作，来实现彩灯亮点的左移、右移、全亮、全灭的效果。因此其会在越来越多的场合中使用，这使本设计具有很大的现实意义。这种控制电路可靠性，灵活性高，使用范围广，特别适合中小城市的交通灯、霓虹灯等的应用。而且，它对其他类似系统的开发具有一定的借鉴意义。 1.2目前彩灯的应用情况 LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。彩灯广泛应用于流水灯、跑马灯、鸳鸯戏水灯、流水灯、控制功能，并给出了具体的硬件电路和相应的程序。此课题设计具有很大现实意义，LED彩灯广泛应用于商业街广告灯，也可作为歌厅、酒吧照明等。 1.3主要工作概述 本文所要设计的八路彩灯的功能要求是通过手动开关操作，实现彩灯的两亮两灭