(完整word版)直流斩波电路设计与仿真.

天津理工大学自动化学院课程设计报告题目：直流斩波电路的仿真分析与实现学生姓名学号届2011级班级电气3班指导教师杜明星专业电气工程及其自动化说明1. 课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中任务书、指导书由教师完成。

按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。

2. 学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。

3. 设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容。

4. 设计报告字数应在3000-4000字，图纸设计应采用电子绘图。

文字规范，正文采用宋体、小四号，1.25倍行距。

5.课程设计成绩由平时表现（30%）、设计报告（40%）和答辩成绩（30%）组成。

课程设计评语及成绩汇总表课程设计任务书、指导书课程设计题目：直流斩波电路的仿真分析与实现Ⅰ.课程设计任务书Ⅱ.课程设计指导书1）掌握电力电子电路中元器件选择的计算方法，并针对技术参数要求，合理选择主电路元器件，并保证系统安全可靠运行；2）根据电力电子课程中直流斩波器的原理及功率器件驱动的策略，依据直流斩波电路的工作任务，完成系统电路原理图的绘制；3）在不同占空比的情况下，完成电路的仿真实验。

通过对仿真实验结果的分析，使同学们更加熟练地掌握教材中斩波电路波形的产生原因；4）通过改变负载的数值，得到相应的仿真波形，以实现对负载的全面认识。

在何种情况下，阻感负载才能称作大电感负载；5）熟悉MatLab/Simulink的编程环境，掌握利用该软件仿真电力电子电路的方法。

三、课程设计进度安排起迄日期工作内容2013.6.17-6.21 熟悉Buck电路与Boost电路的工作原理。

2013.6.22-6.25 完成主电路元件的计算和选择。

2013.6.26-6.29 完成电路原理图的设计与绘制。

2013.6.30-7.3 完成Buck电路的仿真与调试。

2013.7.4-7.8 完成Boost电路的仿真与调试。

项目一 降压式直流斩波电路建模仿真实训一、 降压式直流斩波电路（buck ）（1）原理图用IGBT 作为电路的控制开关，用上一个二极管起续流作用，在加上L-C 低通滤波电路组成Buck 电路 。

如图1-1。

+-U0E图1-1（2）建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图1-3。

图1-3脉冲参数，振幅1V，周期0.002，初始占空比为10% 如图1-4图1-4电源参数，电压100v 如图1-5所示。

图1-5 IGBT参数，如图1-6所示。

图1-6电感参数设为0.1H，如图1-7所示图1-7电感参数设为0.1H，如图1-8所示图1-8（3）仿真参数设置设置触发脉冲的占空比分别为30%、50%、60%、90%。

与其产生的相应波形分别如图1-9、图1-10、图1-11、图1-12。

在波形图中第一列波形为流过二级管的电流波形，第二列波形为流过IBGT的电流波形，第三列波形为IGBT的电压波形，第四列波形为负载电流波形，第五列波形为负载的电压波形。

图1-9图1-10图1-11图1-12（4）小结当输入电压E不变时，输出电压随占空比D的线性变化而线性变化，而与电路其他参数无关。

输出电压U0=DE，即占空比越大，输出电压越大，最大等于E。

项目二升压式直流斩波电路建模仿真实训二、 升压式直流斩波电路（boost ）（1）原理图升压式直流斩波电路与降压式直流斩波电路最大的不同，控制开关IGBT 与负载R 呈并联形式连接。

如图2-1。

-U0E图2-1（2）建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图2-2。

图2-2仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图2-3。

直流斩波电路的仿真分析与实现设计方案Ⅰ.课程设计任务书Ⅱ.课程设计指导书Buck电路与Boost电路的仿真分析与设计一、降压斩波电路设计1.设计要求与方案1.1设计要求利用MOSFET设计一降压变流器。

输入电压E42V，输出电压Ud12V，输出电流为3A，最大输出纹波电压为50mV，工作频率f＝100Hz。

负载电阻为10Ω电感2mH。

1.2设计方案电力电子器件在实际应用中一般是由控制电路、驱动电路、保护电路及以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。

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路电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能。

根据MOSFET降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动电路及保护电路其结构框图如图1-1所示。

在图1-1结构框图中控制电路用来产生MOSFET降压斩波电路的控制信号控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET 控制端与公共端之间可以使其开通或关断的信号。

通过控制MOSFET的开通和关断来控制MOSFET降压斩波电路工作。

控制电路中保护电路是用来保护电路防止电路产生过电流、过电压现象而损坏电路设备。

2 降压斩波主电路设计2.1 电力MOSFET降压斩波主电路在电力系统中直接承担电能的变换或控制任务的电路称为主电路。

MOSFET 降压斩波电路的主电路图如下图2-1所示。

该电路使用一个全控型器件—电力MOSFET，且为了给负载中的电感电流提供通道设置有续流二极管VD。

电路通过在电力MOSFET管的控制端输入控制信号以得到所需要的输出电压，实现降压。

2.2 电路原理分析直流降压斩波电路使用一个全控型的电压驱动器件MOSFET，用控制电路和驱动电路来控制MOSFET 的导通或关断。

当t0时，MOSFET 管被激励导通，电源E 向负载供电，负载电压为Ud=E ，负载电流io 按指数曲线上升；当t=t1时，控制MOSFET 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压Ud 近似为零负载，电流呈指数曲线下降。

（一）降压式直流斩波电路工作原理该电路使用全控型器件V,若为晶闸管，须设置使晶闸管关断的辅助电路,为在V关断时给负载中的电感电流提供通道,设置了续流二极管VD, 斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载,两种情况下负载中均会出现反电动势,如图中E M所示,若负载中无反电动势时,只需另其为0,以下的分析及表达式均可适用。

（1）t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压U0=E，负载电流i0按指数曲线上升。

（2）t=t1时控制V关断，二极管VD续流,负载电压U0近似为零，负载电流呈指数曲线下降。

通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。

图2-1 降压斩波电路原理图图2-2 电流连续时工作波形图2-3 电流断续时的工作波形电流连续时负载侧输出电压平均值和电流平均值分别为：上式中t on 为开通时间，t off 为关断时间，T 为开关周期，α为导通占空比。

U 0最大为E ，减小占空比，U 0将减小，因此称为降压斩波电路。

（二）升压式直流斩波电路工作原理图2-4升压式直流斩波电路原理图该电路也是使用一个全控型器件，以下来分析电路的工作原理：首先假设电路中的电感L 值很大，电容C 值也很大，V 处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流I1恒定，电容C 向负载R 供电，输出电压U 0恒定。

V 处于断态时，电源E 和电感L 同时向电容C 充电，并向负载提供能量。

其工作的原理波形图如下所示 设V 通态的时间为t on ，此阶段L 上积蓄的能量为t on Ei 1 设V 断态的时间为t off ，则此期间电感L 释放能量为（u 0-E)i 1t off ，稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等，即：（式3）化简得：其中所以输出电压为：（式5） （式4）（式1）（式2）升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压，关键有两个原因：一是L 储能之后具有使电压泵升的作用，二是电容C 可将输出电压保持住。

基于MATLAB 的升压－降压式变换器的仿真一、摘要直流斩波电路就是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压，也称DC/VC 变换.使用直流斩波技术，不仅可以实现调压功能，而且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因素的目的。

直流斩波技术主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。

直流斩波包括降压斩波电路、升压斩波电路和升降压斩波电路.而利用升压--降压变换器,既可以实现升压,也可以实现降压。

二、设计目的通过对升压—降压（Boost —Buck ）式变换器电路理论的分析，建立基于Simulink 的升压-降压式变换器的仿真模型,运用绝缘栅双极晶体管（IGBT ）对升压－降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析与研究。

通过仿真分析也验证所建模型的正确性。

三、设计原理升压-降压式变换器电路图如右图所示。

设电路中电感L 值很大,电容C 值也很大，使电感电流L i 和电容电压0u 基本为恒值。

设计原理是：当可控开关V 出于通态时，电源经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为1i ，方向如图1—1中所示。

同时，电容C 维持输出电压基本恒定并向负载R 供电。

此后，使V 关断，电感L 中贮存的能量向负载释放，电流为2i ，方向如图1—1中所示。

可见,负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，因此该电路也称作反极性斩波电路.稳定时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零则 ： 00=⎰dt u T L当V 处于通态期间时，E u L =；而当V 处于端态期间时,=L u 0u -。

于是，=on Et off t U 0，所以输出电压为：E E t t U off on βα==其中β=1—α,若改变导通比α，则输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。

当0〈α<0。

5时为降压，当0.5<α〈1时为升压,如此可以实现升压—降压的变换，该电路称作升降压斩波电路即升降压变换器。

图中给出了电源电流1i 和负载电流2i 的波形,设两者的平均值分别为1I 和2I ， 当电流脉动足够小时，有=21I I offon t t 可得如下11002I I t t I n ff αβ== 如果V 、VD 为没有损耗的理想开关时，则: =1EI 20I U ， 其输出功率和输入功率相等，可将其看作直流变压器。

电力电子电路建模与仿真实验实验二DC/DC直流斩波电路的仿真姓名：所在院系：班级：学号：一、实验目的1 进一步掌握PSIM软件的使用方法。

2 学习常用直流斩波电路的建模与仿真方法。

3 加深理解各斩波电路的工作原理和不同变换特性。

二、实验内容、步骤与结果1 降压斩波电路（1）、按图2-1设计仿真电路，设置电路参数，使其工作在连续模式，记录开关电压，输出电压与电流的波形及相应的仿真参数。

图2-1（电路原理图）连续电路参数：L =1H ；R =100欧；F=50HZ；E=100V;占空比：0.8；仿真时间t=0.1s。

仿真波形：图2-1-1（连续模式）（2）、改变电路参数，使其工作在非连续模式，在记录开关电压、输出电压与电流的波形及相应得的真参数。

非连续电路参数：L =0.1H ；R =100欧；F=50HZ；E=200V;占空比：0.6；仿真时间t=1s。

仿真波形：图2-1-2（非连续电路续模式）（3）、测量输出电压的直流分量，分析它与占控比的关系，并与理论值进行对比。

电压的直流分量与波形：80V实验结果分析：(1)电压的直流分量计算公式：U o=t ont on+t off E=t onTE=αE其中a=0.8,且E=100故理论计算值U0=80实际测量值U0=80可见直流电压分量与占空比成正比。

实际测量值与理论计算值相差无几，极为接近。

说明仿真是很准确的，结果真实可信。

2 升压斩波电路（1）、按图2-2设计仿真电路，设置电路参数，使其工作在连续模式，记录开关电压，输出电压与电流的波形及相应的仿真参数。

图2-2（电路原理图及改进电路）连续电路参数L =20mH ；R =20欧姆；C=220uF；F=1000HZ；E=100V;占空比：0.5 ；仿真时间t=50ms。

图2-2-1(连续模式)（2）、改变电路参数，使其工作在非连续模式，在记录开关电压、输出电压与电流的波形及相应得的真参数。

断续电路参数：L =1H ；R =500欧；C=100u；F=1000HZ；E=100V;占空比：0.8；仿真时间t=0.1S。

一、设计项目与要求1、输入直流电压U i=60V,R=8Ω；2、输出电压范围为0-100V，试选用合适斩波电路；3、计算占空比α=23%和α=59%时，负载两端输出电压和电流；4、画出α=23%和α=59%时斩波电路的电压电流波形分析图；5、IGBT的工作特性分析。

二、电路原理图设计2.1主电路的设计斩波电路:将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。

也称为直流-直流变换器(DC/DCConverter)。

一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流-交流-直流。

升降压斩波斩波电路结构Boost型升降压斩波变换器的特点是输出电压可以低于电源电压，也可以高于电源电压，是将降压斩波和升压斩波电路结合的一种直接变换电路。

主要由功率开关、二极管、储能电感、输出滤波电容等组成。

本次课题是在输入直流电压为60V时，想要输出电压的范围为0-100V，故而要选择的斩波电路应为升降压斩波斩波电路。

图1升降压斩波电路原理图2.2触发电路设计斩波器触发电路由三部分组成，图2为斩波器触发电路的原理图。

第一部分为由幅值比较电路U1和积分电路U2组成一个频率和幅值均可调的锯齿波发生器。

电位器RP1用来调节锯齿波的上下位置，电位器RP2用来调节锯齿波的频率，频率从100到700Hz可调。

由于晶闸管的开关速度及LC振荡频率所限，所以在斩波实验中我们一般选用200Hz这一范围。

第二部分是比较器部分。

比较器U3输入的一路是锯齿波信号，另一路是给定的电平信号，输出为前沿固定后沿可调的方波信号。

改变输入的电平信号的值，则相应改变了输出方波的占空比。

第三部分是比较器产生的方波送到4098双单稳电路U4，单稳电路则在方波的前沿和后沿分别产生两个脉冲，如图4所示，其后沿脉冲随方波的宽度变化而移动，前沿脉冲相位则保持不变，输出的脉冲经三极管放大通过脉冲变压器输出。

将上述两脉冲分别送至主晶闸管及辅助晶闸管，其中方波前沿触发脉冲G1、K1接主晶闸管VT1，而后沿触发脉冲G2、K2接辅助晶闸管VT2。

电力电子技能课程安排报告之阳早格格创做姓名：教号：班级：指挥教授：博业：安排时间：目录一．落压斩波电路 (6)二．直流斩波电路处事本理及输出输进关系 (12)三．统制真止 (19)四．直流斩波电路的修模与仿真 (29)五．课设体验与归纳 (30)六．参照文件 (31)纲要介绍了一种新颖的具备降落压功能的DC／DC变更器的安排与真止，简直天分解了该DC／DC变更器的安排(拓扑结构、处事模式战储能电感参数安排)，仔细天叙述了该DC／DC变更器统制系统的本理战真止，末尾给出了尝试停止关键词汇：DC／DC变更器，落压斩波，降压斩波，储能电感，直流启关电源，PWM；直流脉宽调速一．落压斩波电路落压斩波本理：式中t为V处于通态的时间；off t为V处于断态的时间；T为启关周on期； 为导通占空比，简称占空比火导通比.根据对于输出电压仄衡值举止调制的办法分歧，斩波电路有三种统制办法：1）脆持启关周期T稳定，安排启关导通时间t稳定，称为onPWM.2）脆持启关导通时间t稳定，改变启关周期T，称为频次调on制或者调频型.3）t战T皆可调，使占空比改变，称为混同型.on处事本理1）t=0时刻启动V导通，电源E背背载供电，背载电压u o=E，背载电流i o按指数直线降下2）t=t1时刻统制V关断，背载电流经二极管VD绝流，背载电压u o近似为整，背载电流呈指数直线下落.为了使背载电流连绝且脉动小常常使串接的电感L值较大●鉴于“分段线性”的思维，对于落压斩波电路举止剖析●从能量传播关系出收举止的推导●由于L为无贫大，故背载电流保护为I o稳定●电源只正在V处于通态时提供能量，为E0I on t●正在所有周期T中，背载消耗的能量为（RI T+M E0I T）一周期中，忽略耗费，则电源提供的能量与背载消耗的能量相等输出功率等于输进功率，可将落压斩波器瞅做直流落压变压器该电路使用一个齐控器件V，途中为IGBT，也可使用其余器件，若采与晶闸管，需树坐晶闸管关断的辅帮电路.为正在V关断是给背载的电杆电流提供通讲，树坐了绝流二极管VD.斩波电路的典型用途之一个拖动直流电效果，也不妨戴蓄电池背载，二种情况句会出现反电动势.IGBT是强电流、下压应用战赶快末端设备用笔直功率MOSFET的自然进化.由于真止一个较下的打脱电压BVDSS需要一个源漏通讲，而那个通讲却具备很下的电阻率，果而制乐成率MOSFET具备RDS(on)数值下的个性，IGBT与消了现有功率MOSFET的那些主要缺面.虽然最新一代功率MOSFET器件大幅度矫正了RDS(on)个性，然而是正在下电通常，功率导通耗费仍旧要比IGBT 技能超过很多.较矮的压落，变更成一个矮VCE(sat)的本领，以及IGBT的结构，共一个尺度单极器件相比，可支援更下电流稀度，并简化IGBT启动器的本理图.一个晶闸管直流调速系统是由转速的给定、检测、反馈、仄波电抗器、可控整流器、搁大器、直流电效果等关节组成.那些关节皆是根据用户央供最先被采用而决定下去的，从而形成了系统的固有部分.仅有那些固有部分所组成的系统是易以谦脚死产板滞的周到央供的，特天是对于系统动背本能的央供，偶尔以至是不宁静的，为了安排一个固态，动背皆适用的调速系统，越收是达到动背本能的央供，还必须对于系统举止矫正.也便是正在上述固有部分所组成的调速系统中其余加一个矫正关节，使系统的动背本能也能达到指目标央供.本文中的单关环可顺ＰＷＭ调速系统，采与集成统制器SG3524爆收占空比可调的PWM波，它的里里包罗缺面搁大器,限流呵护关节,比较器,振荡器,触收器,输出逻辑统制电路战输出三极管等关节，是一个典型的本能劣良的启关电源统制器,输出级是由ＩＧＢＴ形成的功率统制器，从而启动它励直流电效果，达到速度统制的脚段.由于电路有启关频次下的个性，所以直流脉宽调速系统与V-M系统相比，正在许多圆里具备较大的劣良性，比圆主电门路路简朴，需用的功率元件少，矮速本能佳，稳速粗度下，果而调速范畴宽，启关频次下，电流简单连绝，谐波少，电机耗费战收热皆较少，调速拆置效用战电网功率果素下，系统的频戴宽、赶快本能佳、动背抗扰本领强等等二．直流斩波电路处事本理及输出输进关系2.1 升压斩波电路（Boost Chopper ）降压斩波电路假设L 战C 值很大.处于通态时，电源E 背电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 背背载R供电，输出电压0u 恒定.断态时，电源E 战电感L 共时背电容C 充电，并背背载提供能量. 设V 通态的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t Ei 1设V 断态的时间为off t ，则此功夫电感L 释搁能量为off t i E u 10)(-稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释搁能量相等：on t Ei 1=off t i E u 10)(-化简得 E t T E t t t u off off off on =+=0 off t T——降压比；降压比的倒数记做β，即off t T =β β战α的关系：a +β=1所以输出电压为三、 统制真止统制系统的安排不妨采与模拟统制规划战数字统制规划，那里以模拟统制规划叙述该DC ／DC 变更器统制系统的真止，如图3所示.检统制电路由二级PI 安排器、PWM 波爆收电路、启动电路、障碍测与呵护电路等组成.二级PI安排器是统制电路的核心统制单元，二级均为戴限幅输出的PI安排器，前级是电压安排器，后级是电流安排器，前后级串联形成了以输出电压为主统制对于象、输出电流为副统制对于象的单关环统制系统.电压环的效用是宁静输出电压，正在输进电压或者背载扰动效用下包管输出宁静.电流环是正在稳态时跟随电压环，从而使系统动背赞同快，安排本能佳，也易于真止限流战过流呵护.由于电压安排器的输出动做电流安排器的给定，故电压安排器的限幅值决断了电流安排器的最大输出电流.别的，电流安排器的限幅值节制了最大输出电压，预防了输出电压过下的非仄常状态，从而包管了系统的仄安稳当.PWM波爆收电路控制二种PWM启关规划的真止，以谦脚变更器落压处事模式战降压处事模式的央供.由于需要爆收二路统制旗号，果此必须协共主变更电路举止特殊的电路安排，以办理统制逻辑的调配问题.如图3所示，电流安排器输出支到比较器IC 、IC2共相端，由一个三角波爆收器爆收的三角波支到反相端，二路旗号相比较叠加赢得PWM 波.分解可知，二种分歧的PWM 启关规划不妨通过对于支到比较器IC 、IC4反相端的三角波加上分歧的偏偏移电压战去真止.当电流安排器输出电压矮于5 V 时，比较器IC 与三角波有接面，输出PWM 波，该波形用于启动T ，而比较器IC4与三角波不接面，故无脉冲输出，T2停止；当电流安排器输出电压下于5 V时，比较器IC4与三角波有接面，输出PWM 波，该波形用于启动T ，而比较器IC 输出下电仄，T 1处于齐导通状态；而且，落压工做模式战降压处事模式的切换是仄滑过度的.那样，便得到了逻辑上合乎央供的二路统制旗号，而后再经启动电路去启动二个启关管T1战T2.为了普及系统的稳当性，还安排了障碍检测与呵护电路，包罗过流呵护、过压呵护、过热呵护等.那主要利用比较器对于电流、电压、温度等的检测值与设定的呵护值比较，一朝爆收超限局里，坐时爆收相映的呵护动做.四．直流斩波电路的修模与仿真4.1仿真模型及参数树坐(1)由IGBT形成直流落压斩波电路(Buck Chop-per)的修模战参数树坐图2为由IGBT组成的Buck直流变更器仿真模型，IGBT按默认参数树坐，并与消慢冲电路，即Rs=5 ΩQ，Cs=0；电压源参数与Us=200 V，E=80 V；背载参数与R=10 Ω，L=5 mH.运止停止五．课设体验与归纳那次课程安排毕竟乐成完毕了，正在安排中逢到了很多编程问题，最后在教授的勤劳指挥下，毕竟游顺而解.共时，正在教授的身上尔教得到很多真用的知识，正在次尔表示感动！共时，对于给过尔帮闲的所有共教战诸位指挥教授再次表示忠心的感动，通过那二周的电力电子课程安排，不然而对于MATLAB硬件有了进一步的相识，对于BUCK落压电路也有的深进的认识战明白.BUCK变更器电路正在电力电子教习中便利害常要害典型的电路，通过那次的课程安排仿，对于电路的个性，劣缺面有了越收深刻的明白.刚刚启初，对于很多元件的采用皆不领会，通过教授的知讲战共教的帮闲，教会了怎么样更佳的安排电路采用粗确的元器件.通过正在真验室测得的波形战仿果然波形举止对于比，虽然存留一些好别，然而是基础上仍旧普遍的.通过那次的课程安排，创制MATLAB硬件功能非常强盛.通常正在教习中不克不迭够深进明白的知识，通过动脚，会有更佳的认知.本次课程安排虽然不少，然而是它给咱们戴去了很多支获.末尾，感谢教授的耐性指挥战共组共教的大举支援，使尔正在本次安排中将逢到的问题皆办理了，乐成的完毕了本次课程安排，并从中教习到了更多的知识.再次感动正在本次安排中赋予尔帮住的人，开开您们！六．参照文件1.王兆安．黄俊．电力电子技能，第4版，板滞工业出版社，20002.弛乃国．电源技能．北京：华夏电力出版社，19983.何希才．新式启关电源安排与应用．北京：科教出版社，20014.阮新波，宽俯光．直流启关电源的硬启关技能．北京：科教出版社，20005. 陈汝齐．电子技能时常使用器件应用脚册【M】．板滞工业出版社6.陈礼明．本质直流斩波电路中若搞问题的浅析．梅山科技，2005．。

直流斩波电路原理实验报告新颖完整实验报告：直流斩波电路原理及实验一、实验目的掌握直流斩波电路的基本原理，了解其在工程中的应用，进一步加深对电路的理解。

二、实验器材1.直流电源2.电阻、电容、二极管、晶体管等元器件3.示波器、万用表等测试仪器三、实验原理四、实验步骤1.搭建直流斩波电路按照实验原理搭建直流斩波电路，将直流电源连接到斩波器的输入端，然后将输出端连接到滤波电路。

2.测量电路参数使用万用表等测试仪器，依次测量电阻、电容、二极管等元器件的电阻值、电容值、正向电压降等参数。

3.进行示波器测量将示波器的探头分别连接到斩波器的输入端和输出端，观察输入信号和输出信号的波形，并记录下相关数据。

4.更换元器件在保持电路基本结构不变的情况下，更换其中一元器件，并观察输出信号的变化，记录下相关数据。

五、实验数据记录及分析1.电路参数记录测得的电阻、电容、二极管等元器件的电参数。

2.示波器测量数据记录输入信号和输出信号的波形，并分析其频率、幅值等特征。

3.元器件更换实验数据记录更换元器件后输出信号的波形，并分析其变化原因。

六、实验结果讨论通过实验数据的记录和分析，得出直流斩波电路的输入信号和输出信号的关系，进一步认识到电路中各元器件的作用与影响。

七、实验心得通过本次实验，我深入理解了直流斩波电路的原理和应用，并通过实际操作了解了不同元器件对输出信号的影响，加深了对电路的认识。

这次实验让我更加熟悉了直流斩波电路的特点，培养了动手实验的能力，提高了解决问题的能力。

希望今后能在工程中更好地应用直流斩波电路的知识。

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文)题目:升压直流斩波电路实验装置院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名:指导教师：起止时间：2013-12-30至2014—1-10院(系)：电气工程学院教研室:电气注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算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，包括直接直流电变流电路和间接直流电变流电路。

直接直流电变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下输入与输出之间不隔离。

间接直流变流电路是在直流变流电路中增加了交流环节，在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称带隔离的直流直流变流电路或直交直电路。

直流斩波电路的种类有很多，包括六种基本斩波电路：降压斩波电路,升压斩波电路，升降压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta 斩波电路，利用不同的斩波电路的组合可以构成符合斩波电路,如电流可逆斩波电路,桥式可逆斩波电路等.利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路.关键字：直流斩波；升压斩波；变压器目录第1章绪论 (1)第2章直流升压斩波电路的设计思想 (3)2.1直流升压斩波电路原理 (3)2.2参数计算 (4)第3章直流升压斩波电路驱动电路设计 (5)第4章直流升压斩波电路保护电路设计 (6)4。

1过电流保护电路 (6)4.2过电压保护电路 (6)第5章直流升压斩波电路总电路的设计 (8)第6章直流升压斩波电路仿真 (9)6.1仿真模型的选择 (9)6。

2仿真结果及分析 (9)第7章设计总结 (12)参考文献 (13)附录:元件清单 (15)第1章绪论直流升压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。

直流斩波电路的MATLAB建模与仿真摘要：直流斩波电路包括降圧斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zetd斩波电路。

本实验设计的是Buck降压斩波电路，采用全控型器件IGBT。

根据Buck降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，并通过Matlab仿真分析。

关键词：降压斩波、主电路、控制电路、驱动及保护电路。

Abstract *De chopping circuit including step-down chopper circuit, boost chopper circuit, buck chopper circuit, Cuk chopping circuit, Sepic chopper circuit and Zeta chopper circuit .Buck step-down chopper circuit is designed in this study, using IGBT type control device・ According to Buck step-down chopper circuit design task requirement design of main circuit, control circuit, drive and protection circuit, and through Mat lab simulation analysis・Key Words: Step-down chopper, main circuit, control circuit, drive and protection circuit・引言：直流传动是斩波电路应用的传统领域，而开关电源则是斩波电路应用的新领域，是电力电子领域的一大热点。

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。

实验四直流斩波电路(设计性)的性能研究实验一．实验目的熟悉三种斩波电路（buck chopper 、boost chopper 、buck-boost chopper)的工作原理，掌握这三种斩波电路的工作状态及波形情况。

二．实验内容1．SG3525芯片的调试。

2．斩波电路的连接。

3．斩波电路的波形观察及电压测试。

三．实验设备及仪器1．电力电子教学试验台主控制屏；2．NMCL-22组件；3．示波器（自备）；4．万用表（自备）。

四．实验方法按照面板上各种斩波器的电路图，取用相应的元件，搭成相应的斩波电路即可。

1．SG3525性能测试用示波器测量，PWM波形发生器的“1”孔和地之间的波形。

调节占空比调节旋钮，测量驱动波形的频率以及占空比的调节范围。

2．buck chopper(1)连接电路。

将PWM波形发生器的输出端“1”端接到斩波电路中IGBT管VT的G端,将PWM的“地”端接到斩波电路中“VT”管的E端,再将斩波电路的（E、5、7），（8、11），(6、12)相连，最后将15V直流电源U1的“+”正极与VT的C相连，负极“-”和6相连。

（照电路图接成buck chopper斩波器。

）（2）观察负载电压波形。

经检查电路无误后,闭合电源开关，用示波器观察VD两端5、6孔之间电压，调节PWM 触发器的电位器RP1，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形。

（4）观察负载电流波形。

用示波器观察并记录负载电阻R两端波形。

（5）并观察当电容去掉，输出波形的变化。

（6）观察电感值发生改变时输出波形的变化3．boost chopper（1）照图接成boost chopper电路。

电感和电容任选,负载电阻为R。

实验步骤（1～5）同buck chopper。

第（6）步除外。

4．buck-boost chopper（1）照图接成buck-boost chopper电路。

电感和电容任选,负载电阻为R。

实验步骤（1～5）同buck chopper，第（6）步除外。

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电力电子技术课程设计报告姓名：学号：班级：指导老师：专业：设计时间：1目录1．降压斩波电路…………………………………………………..6一．直流斩波电路工作原理及输出输入关系……………12二．Dc／Dc变换器的设计…………………………………………18三．测试结果…………………………………………………………19四．直流斩波电路的建模与仿真......................................29五．课设体会与总结....................................................30六．参考文献 (31)2摘要介绍了一种新颖的具有升降压功能的Dc／Dc变换器的设计与实现，具体地分析了该Dc／Dc变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该Dc／Dc变换器控制系统的原理和实现，最后给出了测试结果关键词：Dc／Dc变换器，降压斩波，升压斩波，储能电感，直流开关电源，pwm；直流脉宽调速一．降压斩波电路1.1降压斩波原理：u0?I0?tonet?one??eton?toffTu0?emR式中ton为V处于通态的时间；toff为V处于断态的时间；T为开关周期；?为导通占空比，简称占空比火导通比。

根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1）保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton不变，称为pwm。

2）保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T，称为频率调制或调频型。

3）ton和T都可调，使占空比改变，称为混合型。

igoiotonTi1I10ouoi2I20t1ettoffta)eigVLioR+VDuomem-oigigoioouootonT ti1et1xb)tofftti2I20t23emett1.2工作原理1）t=0时刻驱动V导通，电源e向负载供电，负载电压uo=e，负载电流io按指数曲线上升2）t=t1时刻控制V关断，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。

电力电子技术课程设计报告姓名：学号：班级：指导老师：专业：设计时间：目录1．降压斩波电路 (6)一．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12)二．D c／D C变换器的设计 (18)三．测试结果 (19)四．直流斩波电路的建模与仿真 (29)五．课设体会与总结 (30)六．参考文献 (31)摘要介绍了一种新颖的具有升降压功能的DC ／DC 变换器的设计与实现，具体地分析了该DC ／DC 变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC ／DC 变换器控制系统的原理和实现，最后给出了测试结果关键词：DC ／DC 变换器，降压斩波，升压斩波，储能电感，直流开关电源，PWM ；直流脉宽调速一．降压斩波电路 1.1 降压斩波原理：RE U I EE Ttt t E t U Mon off on on -===+=000α式中on t 为V 处于通态的时间；off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比，简称占空比火导通比。

根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1） 保持开关周期T 不变，调节开关导通时间on t 不变，称为PWM 。

2） 3） on ti E M1.2 工作原理1）t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o 按指数曲线上升2）t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压u o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使串接的电感L值较大●基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析●从能量传递关系出发进行的推导●由于L为无穷大，故负载电流维持为I o不变● 电源只在V 处于通态时提供能量，为E 0I on t● 在整个周期T 中，负载消耗的能量为（R 0I T+M E 0I T ）一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等RE U I EE Ttt t E t U Mon off on on -===+=000α输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器该电路使用一个全控器件V ，途中为IGBT ，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需设置晶闸管关断的辅助电路。

课程设计报告课题名称：直流斩波电路的设计系：电气与信息工程系年级：专业:自动化直流斩波电路的功能是将直流电变为另一种固定的或可调的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流—交流-直流的情况；直流斩波电路的种类很多：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。

另外还有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路,Zeta斩波电路。

斩波器的工作方式有:脉宽调制方式（Ts不变，改变ton）和频率调制方式(ton不变，改变Ts）。

本设计是基于SG3525芯片为核心控制的脉宽调制方式的升压斩波电路和降压斩波电路，设计分为Multisim仿真和Protel两大部分构成。

Multisim主要是仿真分析，借助其强大的仿真功能可以很直观的看到PWM控制输出电压的曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量的关系,利用软件自带的电表和示波器能直观的分析各种输出结果。

第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完成。

关键字：直流斩波;PWM;SG35251 直流斩波主电路的设计 (1)1.1 直流斩波电路原理 (1)1.1。

1 直流降压斩波电路 (1)1.2.2 直流升压斩波电路 (6)1。

2 主电路的设计 (7)1.2。

1 直流降压斩波电路 (7)1.2.2 直流降压斩波电路参数计数 (8)1。

2。

3 .......................................................... 直流升压斩波电路 81.2.4 直流升压斩波参数计算 (9)2 触发电路设计 (9)2.1 控制及驱动电路设计 (9)2.1.1 PWM控制芯片SG3525简介 (9)2。

1.2 S G3525内部结构及工作特性 (10)2.1。

3 触发电路 (11)2。

2 系统总电路图 (12)3 电路仿真 (12)3.1 触发电路的仿真 (12)3。

电力电子技术课程设计报告欧阳歌谷（2021.02.01）姓名：学号：班级：指导老师：专业：设计时间：目录一．降压斩波电路 (6)二．直流斩波电路工作原理及输出输入关系 (12)三．控制实现 (19)四．直流斩波电路的建模与仿真 (29)五．课设体会与总结 (30)六．参考文献 (31)摘要介绍了一种新颖的具有升降压功能的DC／DC变换器的设计与实现，具体地分析了该DC／DC变换器的设计(拓扑结构、工作模式和储能电感参数设计)，详细地阐述了该DC／DC变换器控制系统的原理和实现，最后给出了测试结果关键词：DC／DC变换器，降压斩波，升压斩波，储能电感，直流开关电源，PWM ；直流脉宽调速一．降压斩波电路1.1降压斩波原理：式中on t 为V 处于通态的时间；off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期； 为导通占空比，简称占空比火导通比。

根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路有三种控制方式：1） 保持开关周期T 不变，调节开关导通时间on t 不变，称为PWM 。

2） 保持开关导通时间on t 不变，改变开关周期T ，称为频率调制或调频型。

3） on t 和T 都可调，使占空比改变，称为混合型。

1.2工作原理1）t =0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压u o=E ，负载电流i o 按指数曲线上升2）t =t 1时刻控制V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压u o 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使串接的电感L 值较大●基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析 ● 从能量传递关系出发进行的推导●由于L 为无穷大，故负载电流维持为I o 不变 ●电源只在V 处于通态时提供能量，为E 0I on t ● 在整个周期T 中，负载消耗的能量为（RI T+M E0I T）一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器该电路使用一个全控器件V，途中为IGBT，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需设置晶闸管关断的辅助电路。