_______________________________________________________________________________
目录
1 开关电源 (2)
1.1开关电源的概念 (2)
1.1.1 PWM技术简介 (2)
1.1.2 降压型DC-DC开关电源原理简介 (3)
1.2 开关电源的发展简介 (5)
1.3 开关电源的发展展望 (6)
2 主电路图设计 (7)
2.1 三相整流部分 (8)
2.2 直流斩波电路部分 (9)
2.2.1 参数计算 (10)
2.2.2 斩波仿真电路 (10)
2.3 主电路仿真 (11)
3 控制电路部分 (12)
3.1 设计思想 (12)
3.2 设计电路图 (13)
4 最终设计方案 (15)
总结 (17)
参考文献 (18)
附录 (19)
_______________________________________________________________________________ AC-DC-DC电源(120V，500W)设计
1 开关电源
1.1开关电源的概念
开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源电路主要由整流滤波电路、DC-DC控制器（内含变压器）、开关占空比控制器以及取样比较电路等模块组成。
1.1.1 PWM技术简介
脉冲宽度调制（PWM），是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
脉冲宽度调制（PWM ）基于采样控制理论中的一个重要结论，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。在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率.PWM 运用于开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期（T=ton+toff ），再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton ，最终控制输出电压（或电流）的稳定。
PWM 的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。 对噪声抵抗能力的增强是PWM 相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM 用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM 可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC 或LC 网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。
1.1.2 降压型DC-DC 开关电源原理简介
将一种直流电压变换成另一种固定的或可调的直流电压的过程称为DC-DC 交换完成这一变幻的电路称为DC-DC 转换器。根据输入电路与输出电路的关系，DC-DC 转换器可分为非隔离式DC-DC 转换器和隔离式DC-DC 转换器。降压型DC-DC 开关电源属于非隔离式的。
降压型DC-DC 转换器主电路图如图1-1所示：
图1-1 降压型斩波电路
VD Uin VT L C R Uo Io
其中，功率IGBT 为开关调整元件，它的导通与关断由控制电路决定；L 和C 为滤波元件。驱动VT 导通时，负载电压Uo=Uin ，负载电流Io 按指数上升；控制VT 关断时，二极管VD 可保持输出电流连续，所以通常称为
续流二极管。负载电流经二极管VD 续流，负载电压Uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。为了使负载电流连续且脉动小，通常串联L 值较大的电感。至一个周期T 结束，在驱动VT 导通，重复上一周期过程。当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。负载电压的平均值为
式中，ton 为VT 处于导通的时间，toff 为VT 处于关断的时间；T 为开关管控制信号的周期，即ton+toff ；α为开关管导通时间与控制信号周期之比，通常称为控制信号的占空比。从该式可以看出，，占空比最大为1，若减小占空比，该电路输出电压总是低于输入电压，因此将其称为降压型DC-DC 转换器。负载电流的平均值为
若负载中电感值较小，则在VT 管断后，负载电流会在一个周期内衰减为零，出现负载电流断续的情况。因此有降压DC-DC 开关电源有非连续电流模式（DCM ）和连续电流模式（CCM)两种工作模式。波形图如下所示：
in on in off on on in o U T
t U t t t U U α==+=R
U I o o
=
1.2 开关电源的发展简介
能源在每个国家中的地位都是举足轻重，关乎兴衰的，所以如何开发并合理利用能源是一个重要的课题。特别对于我国这样的能源消耗大国和贫乏国，更是如此。我国、美国和俄罗斯等大国始终把能源技术列为国家关键性的科技领域。能源技术的其中一个重要方面就是电力电子技术，这是一门结合了微电子学、电机学、控制理论等多种学科的交叉性边沿学科，它利用功率半导体器件对电网功率、电流、电压、频率、相位进行精确控制和处理，使得电力电子装置小型高频化、智能化，效率和性能得以大幅度提高。
开关电源技术属于电力电子技术，它运用功率变换器进行电能变换，经过变换电能，可以满足各种对参数的要求。这些变换包括交流到直流(AC-DC，即整流)，直流到交流(DC-AC，即逆变)，交流到交流(AC-AC，即变压)，直流到直流(DC-DC)。广义地说，利用半导体功率器件作为开关，将一种电源形式转变为另一种电源形式的主电路都叫做开关变换器电路；转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节则称为开关电源（SwitchingPower Supply)。由于其高效节能可带来巨大经济效益，因而引起社会各方面的重视而得到迅速推广。
电源管理芯片实际上也是指具有自动控制环路和保护电路的DC-DC变换芯片，是开关电源的核心控制芯片。电源管理芯片在90年代中后期问世，由于替换了大部分分立器件，使开关电源的整体性能得到大幅度提高，同时降低了成本，因而显示出强大的生命力。
我国开关电源起源于1970年代末期，到1980年代中期，开关电源产品开始推广应用。那时的开关电源产品采用的是频率为20 kHz以下的PWM技术，其效率只能达到60%~70%。经过20多年的不断发展，新型功率器件的研发为开关电源的高频化莫定了基础，功率MOSFET和IGBT的应用使中、小功率开关电源工作频率高达到400kHz(AC/DC)和1MHz(DC/DC)。软开关技术的出现，真正实现了开关电源的高频化，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了开关电源的效率。目前，采用软开关技术的国产开关电源，其效率已达到93%。但是，目前我国的开关电源技术与世界上先进的国家相比仍有较大的差距。
1.3 开关电源的发展展望
1.半导体和电路器件是开关电源发展的重要支撑。
2.高频、高效、低压化、标准化是开关电源主要发展趋势：
1）低电压化
半导体工艺等级在未来十年将从0.18微米向50纳米工艺迈进，芯片所需最低电压最终将变为0.6V，但输出电流将朝着大电流方向发展。
2）高效化
应用各种软开关技术，包括无源无损软开关技术、有源软开关技术，如ZVS/ZCS谐振、准谐振；恒频零开关技术；零电压、零电流转换技术及目前同步整流用MOSFET代替整流二极管都能大大地提高模块在低输出电压时的效率，而效率的提高使得敞开式无散热器的电源模块有了实现的可能。
3）大电流、高密度化
4）高频化
为了缩小开关电源的体积，提高电源的功率密度并改善其动态响应，小功率
DC－DC变换器的开关频率已将现在的200～500kHz提高到1MHz以上，但高频化又会产生新的问题，如开关损耗以及无源元件的损耗增大，高频寄生参数以及高频电磁干扰增大等。
5) 在封装结构上正朝着薄型，甚至超薄型方向发展。
2 主电路图设计
设计任务要求设计一个AC-DC-DC电源，具体参数如下：三相交流输入，相电压220V/50Hz，输出直流电压120V,纹波系数<5%，功率500W。因此，主电路设计分为AC-DC变换和DC-DC变换两个部分，即三相整流部分和直流斩波部分。
交流220V经过一个滤波整流电路后得到直流电压，送入DC-DC降压斩波电路，控制电路提供控制信号控制IGBT的关断，调节直流电压的占空比，最后经过LC滤波电路的到所需电压。通过对输出电压的取样，比较和放大，调节控制脉冲的宽度，以达到稳压输出的目的。开关电源原理框图如下图2-1所示：
图2-1 开关电源原理框图
整流部分是利用具有单向导通性的二极管构成桥式电路来实现的；滤波部分是利用电容电感器件的储能效应，构成LC电路来实现的；降压部分是利用降压斩波电路来实现，控制方式为脉宽调制控制（PWM），即在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。本次设计的开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期（T=ton+toff），再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton，最终控制输出电压（或电
流）的稳定。
2.1 三相整流部分
整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。整流电路按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数分为单相电路和多相电路。本设计采用晶体二极管组成的三相全桥不可控整流电路，如图2-2所示，三相交流电通过整流电路后的波形如图2-3所示。另外，由电容和电感组成的LC电路起滤波作用，最终整流部分如图2-4所示。
图2-2 三相全桥不可控整流电路
图2-3 三相交流电经整流波形
图2-4 三相整流部分仿真图
其中：L1=1mH ，C1=330uF 。
2.2 直流斩波电路部分
将整流后的得到的直流电压送入降压斩波电路，通过脉宽调制控制调节输出电压平均值，在经过LC 滤波电路是电压稳定。降压斩波电路设计如下图2-5所示：
图2-5 降压斩波电路图
脉宽调制控制型号有IGBT 驱动电路发出；RCD 保护电路用以缓冲IGBT
在高脉宽调制控制C2RCD 保护电路
L2VD R2+
12o in U U o
U +
_
Io2
频工作环境下关断时因为正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。
2.2.1 参数计算
估算直流母线电压、占空比，并计算L2、C2、R 的参数。
直流母线电压：
要求输出电压为120V ，因而占空比为：
输出电流：
电感：（PWM 调制波频率为10kHZ ）
电容：（根据纹波要求计算）
电阻：
2.2.2 斩波仿真电路
根据直流斩波原理图和所计算的参数，在MATLAB 上仿真的斩波电路图如下图2-6所示：
V U t td u U i i 51338035.135.1)(sin 231323
1=?===?ωωπ
ππ%4.23234.0513
12010====U U D A U P I 167.4120
500===H I D T U I U U DT I U U DT L S S LB S 3E 10.110000
167.42%)4.231(1202)1(2)(2)(00001012-=??-?=-=-=-=F U L D T U C S 6E 70.810000
)2120%5(1010.18%)4.231(1208)1(230202-=??????-?=???-??=-Ω===80.28167
.412000I U R
图2-6 斩波仿真电路图
2.3 主电路仿真
由上述分析，我们能在MATLAB上获得主电路仿真电路图，如图2-7所示：
图2-7 主电路仿真图
仿真输出电压波形如下图所示：
时间/s
稳定后，输出电压最大值为V0max=126V ，输出电压最小值为V0min=114V 。ΔV=12V ，ΔV/2V0=5%，正好符合设计要求。但是，从输出电压整体波形上来看，该电路经0.35S 左右才达到稳定且波动较大。因此，设计中加入反馈系统，能使系统更快达到稳定，并且波形更平稳。
3 控制电路部分
3.1 设计思想
输出电压的大小由占空比的大小来控制，因此我们考虑比较反馈大小来控制占空比大小，从而达到控制输出电压的目的。当输出电压大于要求电压时，通过控制电路减小占空比，从而能够减小输出电压；当输出电压小于要求电压时，通过控制电路增大占空比，从而能够增大输出电压。
输
出
电
压
值/V
3.2 设计电路图
反馈控制电路仿真如图3-1所示，将输出电压值作为反馈控制电路的输入与给定值进行比较，将差值放大后来改变占空比值从而改变占空比。
图3-1 反馈控制电路仿真图
锯齿波参数如下图3-2所示：
图3-2 锯齿波参数
当输入等于120时，输出的波形如下图3-3所示：
图3-3 当输入等于120时占空比为0.404
当输入大于120如输入为121时，输出波形占空比减小，如图3-4所示，从而减小输出。
图3-4 当输入大于120时占空比减小
当输入小于120如输入为119时，输出波形的占空比增大，如图3-5所示，从而增大输出。
图3-5 当输入小于120时输出占空比增大
4 最终设计方案
为减小纹波系数并且使输出尽快稳定，加入了反馈控制电路，通过改变占空比来控制IGBT 的导通，从而使输出电压尽可能平稳。最终设计方案见附录。 加入反馈的最终输出电压波形如图4-1所示。
图4-1 有反馈输出电压波形 输
出
电
压
值\V
时间/S
稳定后，输出电压最大值为V0max=122.5V，输出电压最小值为V0min=119.5V。ΔV=3V，ΔV/2V0=1.25%<5%，符合设计要求。
总结
通过本次课程设计，使我更加深刻地理解了直流斩波电路以及开关电源，了解了开关电源的基本结构、设计过程和实现的功能。使我了解到开关电源在电子设备、电力设备和通信系统的直流供电中得到广泛应用，在高频开关电源中，DC-DC变换是其核心。随着半导体技术的发展，高集成度，功能强大的大规模集成电路不断出现，使电子设备不断缩小，重量不断减轻，相应地要求系统供电电源的体积和重量相应减小，如何减小开关电源的体积，提高其效率，是将在在设计开关电源的过程需要着重考虑的一个方面。
本文首先对开关电源的发展历史、当下发展状况以及将来的发展趋势作了简要的介绍，随后阐述了降压型AC-DC开关电源的核心部分——DC-DC转换器（降压斩波电路）的拓扑结构及其工作原理，描述了DC-DC转换器的控制方法——脉宽调制控制（PWM），并详细介绍了该控制方法的基本原理。在此基础上设计了一款基于电压控制模式的PWM降压型AC-DC开关电源，设计的内容包括主电路的设计、控制及驱动电路的设计和保护电路的设计，每个部分均给出设计电路图，重点分析了主电路的工作原理，并给出设计参数。
参考文献
[1]. 王兆安、黄俊. 电力电子技术. 机械工业出版社.2000
[2]. 赵同贺.开关电源设计技术与应用实例. 人民邮电出版社.2007
[3]. (美) Raymond A. Mack Jr. 开关电源入门.人民邮电出版社.2007
[4]. 童诗白、华成英.模拟电子技术（第四版）.高等教育出版社.2006
[5]. 王水平. PWM控制与驱动器使用指南及应用电路. 西安电子科技大学出办社.2005
[6]. 王兆安.电力电子交流技术(第4版).机械工业出版杜.2007
[7].脱立芳.降压型PWMDC_DC开关电源技术研究.西安电子科技大学硕士学位论文.2008
附录
最终电路方案仿真图如下所示：
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
《电力电子技术》 课程设计报告 题目：基于Matlab的电力电子技术 仿真分析 专业：电气工程及其自动化 班级：电气2班 学号：Z01114007 姓名：吴奇 指导教师：过希文 安徽大学电气工程与自动化学院 2015年 1 月7 日
中文题目 基于Matlab 的电力电子技术仿真分析 一、设计目的 （1）加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； （2）掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力； （3）学习Matlab 仿真软件及各模块参数的确定。 二、设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： （1）根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，设计电路原理图； （2）利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。 （3）用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压、电流的波形图。 三、设计内容 （1）设计一个降压变换器（Buck Chopper ），其输入电压为200V ，负载为阻感性带反电动势负载，电阻为2欧，电感为5mH ，反电动势为80V 。开关管采用IGBT ，驱动信号频率为1000Hz ，仿真时间设置为0.02s ，观察不同占空比下（25%、50%、75%）的驱动信号、负载电流、负载电压波形，并计算相应的电压、电流平均值。 然后，将负载反电动势改变为160V ，观察电流断续时的工作波形。（最大步长为5e-6，相对容忍率为1e-3，仿真解法器采用ode23tb ） （2）设计一个采用双极性调制的三相桥式逆变电路，主电路直流电源200V ，经由6只MOSFET 组成的桥式逆变电路与三相阻感性负载相连接，负载电阻为1欧，电感为5mH ，三角波频率为1000Hz ，调制度为0.7，试观察输入信号（载波、调制波）、与直流侧假想中点N ‘的三相电压Uun ’、Uvn ’、Uwn ’，输出线电压UV 以及负载侧相电压Uun 的波形。 四、设计方案 实验1：降压变换器 dc-dc 变流电路可以将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又称为斩波电路，功能是将直流电变为另一直流电。本次实验主要是在Matlab 中设计一个降压斩波电路并仿真在所给条件下的波形和数值与理论计算相对比。降压斩波电路原理图如下所示，该电路使用一个全控型器件V ，这里用IGBT ，也可采用其他器件，例如晶闸管，若采用晶闸管，还需设置使晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，图中用m E 表示。若无反电动势，只需令0m E ，以下的分析和表达式中均适用。
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；
课程设计说明书N O.1 直流斩波电路给蓄电池充电设计 一、设计目的 1、直流斩波电路的选择 2、主电路的设计 3、晶闸管电流、电压额定的选择 ４、驱动电路的设计 5、保护电路的设计 ?6、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 7、掌握两种基本斩波电路的工作状态 ８、了解电路图的波形情况 二、设计方案 1主电路的设计 图１主电路图 图１为直接接电网的直流斩波电路的结构图。开关器件 V 采用 IＧBT,驱动电路采用EＸB8４1，PＷM 脉宽调制电路采用 494 芯片 ,负载为蓄电池和滤波电抗器L2。LEM微电流传感器。 PWM 电路的输出u 为频率恒定脉宽可调的脉冲列信号。脉宽受 u 控制，u 最大为1５V，最小值为零伏。随 u 的减小 ,u 的脉宽增加。ｕ经驱动电路中的光电隔离后变换成波形与 u 相同的驱动信号u 。但u 的高电平为＋15Ｖ，低电平为－１5V。
沈阳大学 课程设计说明书NＯ.2
沈阳大学课程设计说明书N O.3
图四驱动电路 3.供电电路设计 图五供电电路 沈阳大学
课 程设计说明书 N O.4 4．IG ＢT 的保护措施 ４.１ 过电压保护 (1)设置过电压洗手电路，针对直接接电网的斩波电路。可在电解电容器两端并联无感电容座位高频下的过电压吸收电路。 (2） 主电路各元件之间的连线应尽量短。因为在高速开关状态,过长的连线会导致因存在较大的线路电感而产生感应过电压。经验表明,将滤波电解电容C.开关管V 和续流二极管VD 三个元件做在一块印刷电路板上是明智的选择。 4.２ 过电流保护 （1)在驱动电路中已含有过载检测电路,过载时发出过载信号，通过PWM 电路封锁脉冲、 (2)在IGBT 回路中设置电流检测元件LE Ｍ，将检出的电流信号Ｕ0经过一个高速比较器得到一个过载信号。此信号送给ＰW Ｍ电路,以便发出封锁脉冲指令。实践表明,此方法有效。 其中，保护电路设计如下： 图六保护电路 三、 设计结果与分析 在 u 为高电平时 ,ＩGBT 导通 ,斩波器输出电源电压 Ｕ 。在 ｕ 为低电平时 ,斩波器输出电压为零。于是在负载两端得到脉冲电压u ,ｕ 波形如图 2 所示。 为 I ＧBT 导通时间 , 为 ＩG ＢT 关断时间。输出的电压u 的平均值为 s on U T t U 0 式中:
课程设计说明书 设计题目：单相交流调压技术 专业班级： 2009级电气工程及其自动化 姓名：王昊 学号： 0915140068 指导教师：褚晓锐 2011年12月23日 （提交报告时间）
一.课程设计题目：单项交流调压技术的工程应用 二.课程设计日期: 2011年12月19日 三．课程设计目的： “电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 四．课程设计要求： :按课程设计指导书提供的课题，根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、方案的经济技术论证。 2、主电路设计。 3、通过计算选择整流器件的具体型号。 4、确定变压器变比及容量。 5、确定平波电抗器。 7、触发电路设计或选择。 8、课程设计总结。 9、完成4000字左右说明书，有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。 设计技术参数工作量工作计划 1、单相交流220V电源。 2、交流输出电压U d 在0～220V连续可调。 3、交输出电2000W。1、方案的经济技术论证。 2、主电路设计。 3、通过计算选择整流器件的 具体型号。 第一周： 周一：收集资料。 周二～三：方案论证。 周四：主电路设计。
4、触发电路设计。 5、绘制主电路图。 周五：理论计算。 第二周： 周一：选择器件的具体型号 周二～三：触发电路设计。。 周四～五：总结并撰写说明书。 五．课程设计内容： 设计方案图及论证 将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程，凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。结构原理简单。该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的，为一台电阻炉提供电源。输入的电压为单相交流220V ，经电路变换后，为连续可调的交流电。 各部分电路作用 220V 交流输入部分作用：为电路提供电源，主要是市电输入。 调压环节的作用：将交流220V 电源经过变压器、整流器等电路转换为连续可调的交 220V 交流输入 调压环节 输出连续可调的交流电 触发电路
姓名: 李渺 学号: 1002160112 系（院）: 邮电与信息工程学院专业: 电气自动化 班级: 01班 授课老师: 胡为兵 总成绩:
变频技术简介 设计说明，含设计题目，作用，设计依据（技术要求） 正文 小结 参考资料 一、变频技术简介 随着科学的发展，变频器的使用也越来越广泛，不管是工业设备上还是家用电器上都会使用到变频器，可以说，只要有三相异步电动机的地方，就有变频器的存在，要熟练地使用变频器，还必须掌握三相异步电动机的特性，因为变频器与三相异步电动机有着密切的联系。 1、变频调速基本原理 交流变频调速器（简称变频器）是建立在微处理器、电力电子学、电机学、现代控制理论基础之上的现代机电一体化高新技术产品。其工作原理是将三相工频交流电整流成直流电，再由直流电转换成交流电（交－直－交）。根据要求，可以从0～50Hz（或更高频率）之间输出任意频率。因此，通过对变频器输出频率的控制，实现交流电动机的调速，最终达到对传动负载的精确定量控制。：是应用当今国际最新变频技术产品——交流变频调速器，对交流电机进行无级调速控制的高新技术。变频调速控制系统主要由电控设备、变频器、交流电动机、传动机械及传感器等部分组成。变频控制系统可进行开环控制，也可进行闭环控制。开环系统的控制是通过设定值的改变，来实现对被控制对象输出值的直接控制。闭环控制系统是通过被控制对象反馈系统与设定值的动态比较，自动调节被控电机的转速，从而实现对被控制对象输出的控制。 2、变频调速的特点 变频调速的主要特点是通过变频器改变输出频率及输出电压，实现交流电机转速或被控对象输出的控制。此外，还具有以下优点： ①．由于变频器在启动过程中，输出频率由0Hz平滑地逐渐上升，电压从0V按比例上升到额定电压，电机无任何启动冲击，避免了由于电机启动产生的大电流对电机、电网、电气元件及所拖动机械设备的冲击和损坏。变频器在停止过程中，输出频率由运行频率平滑地逐渐下降到0Hz，电压从运行电压按比例逐渐到0V，实现了电动机软停止。 ②．变频启动可防止运输机械类载重物体受冲击和翻滚，提高传动设备的使用寿命。
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
1 综述 随着电子技术的发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，对电源的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整稳压电源,是连续控制的线性稳压电源，这种传统稳压电源技术比较成熟。并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等特点。但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器和隔离之用，滤波器的体积和重量也很大。而调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定,其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有４5%左右,另外,由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，于是它很难满足电子设备发展的要求。从而促成了高效率、体积小、重量轻的开关电源的迅速发展。开关型稳压电源就是采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。 １.1主要技术指标 1）交流输入电压AC２２0V±２0%; 2）直流输出电压４～16V可调； 3）输出电流０~４0Ａ； 4）输出电压调整率≤1%； 5）纹波电压Ｕp≤50mV； 6)显示与报警具有电流/电压显示功能及故障告警指示。
2基本工作原理及原理框图 ２20V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后，得到约300V的直流电压加到半桥变换器上，用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号去驱动功率MＯS管，通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压，经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。该电源的原理框图如图２-1所示。 图2-１整体电源的原理框图
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：电力电子技术 设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计 院系：电气工程系 班级：0706111 设计者：王勃 学号：1070610602 指导教师：李久胜 设计时间：2010年11月 哈尔滨工业大学教务处
哈尔滨工业大学课程设计任务书
H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源的设计 技术指标：被控直流永磁电动机参数：额定电压20V，额定电流1A，额定转 速2000rpm。驱动系统的调速范围：大于1：100。驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。详细设计要求见附录2. 1.整体方案设计 本文设计的H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源由四部分组成：主电路，H 型单极模式同频可逆PWM控制电路，IPM接口电路及稳压电源。同时具有软启动功能，软启动时间为2s左右。控制原理如图1所示： 功率转换电路 图1 直流PWM驱动电源的控制原理框图 脉宽调制电路以SG3525为核心，产生频率为5KHz的方波控制信号，占空比可调。经用门电路实现的脉冲分配电路，转换成两列对称互补的驱动信号，同时具有5us的死区时间，该信号驱动Ｈ型功率转换电路中的开关器件，控制直流永磁电动机。稳压电源采用LM2575-ADJ系列开关稳压集成电路，通过调整电位器，使其稳定输出15V直流电源。 2.主电路设计 2.1主电路设计要求 直流PWM驱动电源的主电路图如图2所示。此部分电路的设计包括整流电路和H桥可逆斩波电路。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。四只功率器件构成H 桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到不同的直流电压。 主电路部分的设计要求如下： 1）整流部分采用4 个二极管集成在一起的整流桥模块。 2）斩波部分H 桥不采用分立元件，而是选用IPM（智能功率模块）PS21564来实现。该模块的主电路为三相逆变桥，在本设计中只采用其中U、V 两相即可。
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。
电力电子课程设计开关 电源设计 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
西安石油大学 课程设计 电子工程学院自动化专业1101班 题目开关电源设计 学生 指导老师 二○一四年五月 《电力电子》课程设计任务书
目录 任务书 1.课题任务 (4) 参数指标 (4) 设计要求 (4) 2.设计内容与方案 (4) 基本结构 (4)
输入整流电路设计 (4) (4) (5) (5) DC变换器设计 (5) 变换器总体概述 (5) 半桥式DC/DC典型电路 (6) 输出滤波整流电路设计 (6) (6) 整流输出二极管计算 (7) 主电路原理图 (7) 3.主电路元器件清单 (8) 4控制和保护电路结构框图 (8) (8) 控制变换原理 (9) 的封装图 (9) 保护电路 (10) 5设计总结 (10) 6参考文献 (10) 1.课题任务 参数指标: 设计0~24V开关电源，原始数据及主要技术指标： （1）输入交流电压范围：175~245V，50Hz；
（2）输出直流电压范围：0~24V； （3）输出最大功率：500W； （4）开关工作频率：20KHz； （5）输出电压稳定度：﹤%； （6）电源效率：h>85% 设计要求： （1）主电路的选型； （2）主电路元器件参数的确定； （3）控制和保护电路结构框图的设计; （4）整理设计结果，提交设计报告. 2.设计内容与方案 输入整流电路设计 单相桥式输入整流电路设计 整流是将交流电变成脉动直流电的过程。电源变压器输出的交流电经整流电路得到一个大小变化但方向不变的脉动直流电。整流电路是由具有单向导电性的元件例如二极管、晶间管等整流元件组成的。 设计要求主电路为桥式二极管整流，单相桥式整流电路分为单相桥式半控整流电路和单相桥式全波整流电路两种，半控整流电路为了防止失控现象，必须加续流二极管，而单相桥式全控整流电路此电路对每个导电回路进行控制，无须用续流二极管，也不会失控现象，也不存在变压器直流磁化问题，变压器的利用率高，基于
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
一、设计课题：DC/DC PWM控制电路的设计 二、设计要求： 1、设计基于PWM芯片的控制电路，包括外围电路。按照单路输出方案进行设计，开关频率设计为10KHZ；具有软启动功能、保护封锁脉冲功能，以及限流控制功能。电路设计设计方案应尽可能简单、可靠。 2、实验室提供面包板和器件，在面包板或通用板上搭建设计的控制电路。 3、设计并搭建能验证你的设计的外围实验电路，并通过调试验证设计的正确性。 4、扩展性设计：增加驱动电路部分的设计内容。 5、Buck电路图如下图： Buck电路图 三、设计方案 本次课程设计基于PWM芯片TL494进行设计，通过查阅该芯片的相关资料，了解其各引脚功能，结合设计要求进行电路设计。首先建立最基本的电路，然后在其上面进行改进，得到进一步满足条件与
实际应用的电路，根据原理图在实验板上搭建电路进行试验，得出结果进行分析验证，最后得出DC/DC PWM控制电路。 四、设计原理图 如图所示为设计原理图，通过调节电位器Rp进行控制输出，从Vo端得到输出驱动电压的波形。 设计原理图 五、TL494各引脚功能 TL494的个引脚功能图如下表 TL494引脚功能表 引脚号功能引脚号功能 1 误差放大器1的同相输入端9 末极输出三极管发射极端 2 误差放大器1的反相输入端10 末极输出三极管发射极端
3 输出波形控制端11 末极输出三极管集电极端 4 死区控制信号输入端12 电源供电端 5 振荡器外接震荡电容连接端13 输出控制端 6 振荡器外接震荡电阻连接端14 基准电压输出端 7 接地端15 误差放大器2的反相输入端 8 末极输出三极管集电极端16 误差放大器2的同相输入端 六、各部分功能及工作原理 首先设计其振荡电路，根据振荡公式f=1.1/（R3XC2）=10Khz，取R3=1KΩ,则电容C2=0.1uF；然后，将同样大小的电容电阻串联并加以电压接地后，在电容电阻中间引出一根信号线作为第四脚的输入端，作为死区控制信号的输入。 接着，通过示波器测量振荡电路的波形如图所示: 震荡电路波形图 根据实验所测得的波形图及TL494芯片的内部结构, 可得振荡电路的峰值为2.88V，若要对其输出波形进行控制，则在第三脚接入的电压需小于 2.88-0.7=2.18V，即第三脚输入电压变化范围约为0-2.2V。如原理图所示，将1KΩ电阻与1-10KΩ电位器按照如原理图
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
成都理工大学工程技术学院T h e E n g i n e e r i n g&T e c h n i c a l C o l l e g e o f C h e n g d u U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y 电力电子技术课程设计报告 姓名 学号 年级 专业 系（院） 指导教师
三相半波整流电路的设计 1设计意义及要求 1.1设计意义 整流电路是出现最早的电力电子电路，将交流电变为直流电，电路形式多种多样。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小时，应采用三相整流电路。其交流侧由三相电源供电。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、以及双反星形可控整流电路、十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。 1.2初始条件 设计一三相半波整流电路，直流电动机负载，电机技术数据如下：220nom U V =， I =308A nom ，=1000r/min nom n ，C =0.196V min/r e ，0.18a R =。 1.3要求完成的主要任务 1）方案设计 2）完成主电路的原理分析 3）触发电路、保护电路的设计 4）利用MATLAB 仿真软件建模并仿真，获取电压电流波形，对结果进行分析 5）撰写设计说明书
2方案设计分析 本文主要完成三相半波整流电路的设计，通过MATLAB软件的SIMULINK模块建模并仿真，进而得到仿真电压电流波形。 分析采用三相半波整流电路反电动势负载电路，如图1所示。为了得到零线，变压器二次侧必须接成星形，而一次侧接成三角形，避免3次谐波流入电网。三个晶闸管分别接入b c a、、三相电源，它们的阴极连接在一起，称为共阴极接法，这种接法触发电路有公共端，连线方便。 图1 三相半波整流电路共阴极接法反电动势负载原理图 直流电动机负载除本身有电阻、电感外，还有一个反电动势E。如果暂不考虑电动机的电枢电感时，则只有当晶闸管导通相的变压器二次电压瞬时值大于反电动势时才有电流输出。此时负载电流时断续的，这对整流电路和电动机负载的工作都是不利的，实际应用中要尽量避免出现负载电流断续的工作情况。 3主电路原理分析及主要元器件选择 3.1主电路原理分析 主电路理论图如图1所示。假设将电路中的晶闸管换作二极管，并用VD表示，该电路就成为三相半波不可控整流电路。此时，三个二极管对应的相电压中哪一个的值最大，则该相对应的二极管导通，并使另两相的二极管承受反压关断，输出整流电压即为该相的相电压。在相电压的交点处，均出现了二极管换相，即电流由一个二极管向另一个二极管转移，称这些交点为自然换相点。自然换相点是各相晶闸管能触发导通的最早时刻，将其作 α=。，要改变触发角只能是在此基础上增大它，即为计算各晶闸管触发角α的起点，即0 沿时间坐标轴向右移。
课程设计名称：.... 电力电子技术题目： 专业：自动化 班级：自动化12-2班 姓名：王军 学号：1205010219 精品文本
课程设计任务书
间：2014年12月30日
辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表
第一章主要技术数据和可控整流电路的选择 1.1主要技术数据 输入交流电源：三相380V 10%、f=50Hz、直流输出电流连续的最小值为5A。 电动机额定参数：额定功率P N =10kw、磁极对数P=2、额定转速n N=1000r/min,额 定电压U MN=220V、额定电流I MN=54.8A、过载倍数15 1.2可控整流电路的选择 晶闸管可控整流电路型式较多，各种整流电路的技术性能和经济性能个不相同。单 相可控整流电路电压脉动大、脉动频率低、影响电网三相平衡运行。 三相半波可控整流电路虽然对影响电网三相平衡运行没有影响，但其脉动仍然较 大。此外，整流变压器有直流分量磁势，利用率低。当整流电压相同时，晶闸管元件的反峰压比三相桥式整流电路高，晶闸管价格高三相半波可控整流电路晶闸管数量比三相桥式可控整流电路少，投资比三相桥式可控整流电路少。 三相桥式可控整流电路它的脉动系数比三相半波可控整流电路少一半。整流变压器没有直流分量磁势，变压器利用率高，晶闸管反峰压低。这种可控整流电路晶闸管数量是三相半波可控整流电路的两倍。总投资比三相半波可控整流电路多。 从上面几种可控整流电路比较中可以看到：三相桥式可控整流电路从技术性能和经 济性能两项指标综合考虑比其它可控整流电路优越，故本设计确定选择三相桥式可控整 流电路。如 图（1-1）所示
电力电子技术课程设计任务大全
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《电力电子技术》课程设计任务书（一） 小功率晶闸管整流电路设计 一、设计的技术数据及要求 1、电路输出的直流电压和电流应满足负载要求； 2、电路应具有一定的稳压和保护功能，同时还具有较高的防止过电压和过电流的抗干扰能力； 3、触发电路满足要求； 4、电网供电电压：三相380V，电动机负载，工作于电动状态。 直流电机参数： 型号额定功率 （KW） 额定电压 （V） 额定电流 （A） 额定转速 （r/min） 电枢回路电感 （mH） Z3-52 7.5 220 40.8 1500 4.42 二、设计内容及要求 1、方案论证及选择； 2、主电路设计（包括整流变压器电压及容量计算，晶闸管元件选择，电 抗器容量等计算）； 3、控制电路设计（触发电路的选择与设计）； 4、保护电路设计（包括过流和过压保护等）； 5、总结及心得体会； 6、参考文献设计； 7、完成电路原理图1份。 《电力电子技术》课程设计任务书（二） 小功率晶闸管整流电路设计 一、设计的技术数据及要求 1、电路输出的直流电压和电流应满足负载要求； 2、电路应具有一定的稳压和保护功能，同时还具有较高的防止过电压和过电流的抗干扰能力； 3、触发电路满足要求。 4、电网供电电压：单相220V，电动机负载，工作于电动状态。 直流电机参数： 型号额定功率 （KW） 额定电压 （V） 额定电流 （A） 额定转速 （r/min） 电枢回路电感 （mH） Z3-52 3 220 17.4 750 17.69
课程设计说明书 题目名称：10～40V降压直流斩波电路实验装置 系部：电力工程系 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师：张海丽 完成日期：
新疆工程学院 课程设计评定意见 设计题目10～40V降压直流斩波电路实验装置 系部电力工程系专业班级 学生姓名学生学号 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）： 年月日
评定意见参考提纲： 1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2、学生的勤勉态度。 3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
新疆工程学院 电力工程系(部)课程设计任务书 学年第学期年月日 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）
摘要 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路，直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。 TDC-1型学习机是为了配合高等工科院校及高等专科技术学校的“电力电子”或“半导体变流技术”等课程中的直流斩波电路实验并根据当今电力电子技术的发展方向及应用而设计的新型实验装置。该学习机面板上画有原理图。各测试点均装有测试探头可以钩住的端子。测试电压及波形十分方便。使学生在实验课中安全、方便、直观地观察到各种电压、电流的波形及数据。 关键词：直流电力电子变换电路
电力电子课程设计报告 目前电子课程设计教学方式方法面临的问题进行了分析，提出了分层次、环环相扣、逐步深入的新的教学层次结构，设计了以增强学生的工程实践能力为目的，以培养创新意识和创新能力为核心的新的教学模式。下面是小编整理的电力电子课程设计报告，欢迎来参考！ 电子课程设计是在先修理论课：电路理论、模拟电子、数字电子，以及与其相对应的实验课：电路理论实验、模拟电子实验、数字电子实验的基础上开设的一门以培养学生的设计能力、综合应用能力和工程实践能力为目标的必修课。 我国经济、科技的发展和国际范围内电子技术的发展、电子新产品的涌现，对电子类人才的培养提出了一个更高的标准和要求。而我国传统的教育思想和教学方法中重知识、轻能力，重理论、轻实践的教育思想已经不能适应现阶段人才培养的需要。实践教学对于提高学生的综合素质，培养学生的创新精神和实践能力具有特殊的作用。 以“走出去，用得上”为目标，顺应现代科技的发展态势出发，采取工程集成的教学观点，加强课程设计的数字化、综合化、系统化实验。
重视设计方法学的变革，逐步培养学生熟练应用现代互设计工具，增强学生应用大规模复杂系统的能力。 在理论课教学和基础实验教学中，注重加强基础拓展知识面，增强学生的工程实践能力。 以人为本，把情感因素考虑进去，充分发展个性，因材施教。把培养创新意识和创新能力放在核心地位。 打破院系甚至学校的壁垒，充分利用现有资源，本着“宁可用坏，不许放坏”的原则，为学生提供尽量多的 实践环境和实践仪器设备。 分层次。把理论教学、基础实验教学和课程设计融为一体，做到一条龙、不断线、重基础、分层次。在新的教学模式中，电子技术分为三个层次：基础理论教学，基础实验教学，综合应用实验教学和科技创新实验教学。其中电子设计课程属于第三层即综合应用层。 教学内容有着必然的连续性，“我要的是葫芦”使不得，既不能像传统的教学体制中重理论、轻实践，但也不能“改革过度”，片面强调实验的重要性。学理论是为了应用，实验也是为了应用，仅仅是在实践中所起的作用不尽相同而已。 基础实验教学又分为两个小的层次：基础实验和设计型实验。基础实验是为了验证理论，使学生对理论有更深的理