直流斩波电路给蓄电池充电设计-电力电子课程设计[优秀]

直流升压斩波电路课程设计The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020湖南工学院课程设计说明书课题名称：直流升压斩波电路的设计专业名称：自动化学生班级：自本0903班学生姓名：**学生学号：指导教师：***电力电子技术课程设计任务书一、设计任务和要求（1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。

（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。

（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。

（4）广泛收集相关资料。

（5）独立思考，刻苦专研，严禁抄袭。

（6）按时完成课程设计任务，认真、正确的书写课程设计报告。

二、设计内容（1）明确设计任务，对所要设计地任务进行具体分析，充分了解系统性能，指标要求。

（2）制定设计方案。

（3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。

（4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结。

三、技术指标斩波电路输出电压为340±5V，直流升压斩波电路输入电压为直流流24V~60V，输出功率为100W。

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。

随之出现了诸如降压电路、升降压电路、复合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。

早期的直流装换电路，电路复杂、功率损耗、体积大，使用不方便。

晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。

晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

直流斩波电路给蓄电池充电设计方案直流斩波电路作为一种典型的电源控制电路，可以将交流电源转化为直流电源，同时兼具调节电压和限制电流的作用。

在现代工业和生活中，直流斩波电路的应用范围非常广泛，其中之一便是用于给蓄电池进行充电。

本文将从设计方案、充电特性以及安全问题等方面探讨如何利用直流斩波电路对蓄电池进行充电。

一、设计方案在设计电路之前，首先应该明确充电的目标以及可接受的充电电流和电压值。

根据蓄电池的不同类型和用途，需要采用不同的充电方式和电路设计方案。

下面以铅酸蓄电池为例，介绍一种基于直流斩波电路的充电设计方案。

1.电路结构铅酸蓄电池具有较低的内阻和电压，充电电流通常较大。

因此，本方案采用三级直流斩波电路，分别对交流输入电进行滤波、整流和脉宽调制，从而得到高精度的充电电源。

电路结构图如下所示：2.原理分析在电路中，交流电源经过滤波电路后，得到直流电源，然后通过整流电路将电压峰值全部匹配。

而后，将直流电压通过控制半导体开关的开启和关闭时间，对电压进行脉冲宽度调制，进而控制在输出端得到的脉冲序列。

此脉冲序列通过输出电感进行过滤，从而得到稳定的充电电流和电压值。

3.控制策略控制策略采用时序控制，在一定的时间范围内，控制半导体开关的通断状态就可以实现蓄电池的充电。

通断周期一般为几百微秒级别，通断比例也要根据充电需求和蓄电池类型来进行调整，以保证合适的充电效果。

二、充电特性铅酸蓄电池的充电过程一般分为三个阶段：恒流充电、恒压充电和浮充充电。

1.恒流充电在充电的初期，将蓄电池的电压拉起，同时将控制器的PWM的转化周期设置为一个恒定值，以实现恒流充电的目标。

2.恒压充电在电池中含有较多的电解液和发酵气体等物质，其中发酵气体会导致氢氧气的错误产生。

在电压充到一定程度时，为了保证氢氧溢出危险性的消除，必须以恒压充电的形式进行，同时确保充电的电流将逐渐减少，直到达到一个安全操作范围。

3.浮充充电在铅酸蓄电池电池容量充满，即充至100％时，将控制器的PWM的转化周期设置为最小值，从而维持蓄电池的电量。

《电力电子技术》课程设计说明书直流升压斩波电路的设计电力电子课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化专业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成另一固定电压或可调电压的直流电，一样是指直接将直流电变成另一直流电，这种情形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纳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，包括六种大体斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，起落压斩波电路,Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。

斩波电路，利用不同的斩波电路的组合能够组成符合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆斩波电路等。

利用相同结构的大体斩波电路进行组合，可组成多相多重斩波电路。

关键词：直流斩波电路；变压器；升压斩波绪论 (1)1 直流升压斩波电路的设计思想 (2)1.1 直流升压斩波电路原理 (2)1.2 参数计算 (3)2 直流升压斩波电路驱动电路设计 (4)2.1 驱动电路M57962L简介 (4)2.2 驱动电路设计 (4)3 直流升压斩波电路爱惜电路设计 (6)3.1 过电流爱惜电路 (6)3.2 过电压爱惜电路 (6)4 直流升压斩波电路总电路的设计 (7)5 直流升压斩波电路仿真 (8)5.1 仿真模型的选择 (8)5.2 仿真电路图 (8)5.3 仿真结果及分析 (9)设计总结 (11)致谢 (12)参考文献 (13)随着电力电子技术的迅速进展，高压开关稳压电源已被普遍用于运算机、通信、工业加工和航空航天等领域。

所有动力机装置需要一个稳固的电力输送装置，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各类类别直流任务。

直流斩波电路实验报告电力电子技术实验报告导读：就爱阅读网友为您分享以下“电力电子技术实验报告”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持! 实验二直流斩波电路的性能研究一．实验目的熟悉降压斩波电路(Buck Chopper)和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握这两种基本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．降压斩波电路的波形观察及电压测试。

3．升压斩波电路的波形观察及电压测试。

三．实验设备及仪器1．电力电子教学实验台主控制屏。

2．MCL-16组件。

3．MEL-03电阻箱(900／0.41A)或其它可调电阻盘。

4．万用表。

5．双踪示波器6．2A直流安培表(MCL-Ⅱ2A直流毫安表为数字式仪表，MCL-Ⅲ2A直流安培表为指针式仪表，其他型号可能为MEL-06)。

四．实验方法1．SG3525的调试。

原理框图见图2-4。

将扭子开关S1打向“直流斩波”侧，S2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用导线短接，用示波器观察“1”端和左侧地之间的输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。

f=27.40kHz，幅值为3.30V扭子开关S2扳向图2-4 PWM波形发生“OFF”，用导线分别连接“5”、“6”、“9”，再将S2扳向“ON”，用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度。

调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。

Dmax=77.7%，Dmin=9.5%，波形为方波，f=27.86kHz，幅度为14.0V2．实验接线图见图2-5。

(1)将“主电源2”的“2”端和“直流斩波电路”的“2”端相连，将“PWM波形发生”的“7”、“8”端分别和直流斩波电路VT1的G1、S1端相连，“直流斩波电路”的“4”、“5”端串联MEL-03电阻箱(将两组900Ω／0.4lA的电阻并联起来，逆时针旋转调至阻值最大约450Ω)，和直流安培表(将量程切换到2A挡)。

直流斩波电路设计方案和方案实施2.1 设计方案选择斩波电路有三种控制方式（1）脉冲宽度调制（PWM ）：开关周期T 不变，改变开关导通时间ton 。

（2）频率调制：开关导通时间ton 不变，改变开关周期T 。

（3）混合型：开关导通时间ton 和开关周期T 都可调，改变占空比。

本次设计采用的是脉宽调制的方法，开关选用全控型器件IGBT ，它集中了电力MOSFET 和GTR 得优点。

2.2 升压斩波电路的设计原理原理图如图3-5所示：假设L 值、C 值很大，V 通时，E 向L 充电，充电电流恒为I1，同时C 的电压向负载供电，因C 值很大，输出电压o U 为恒值,记为o U 。

设V 通的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t EI 1V 断时，E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。

设V 断的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为 offOt I E U 1)(- （2-1）稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等化简得： off O ont I E U t EI 11)(-= （2-2）E t TE t t t U offoffoffon O =+=（2-3）1/≥off t T ，输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。

也称之为boost chooper变换器。

offt T /——升压比，调节其即可改变o U 。

将升压比的倒数记作β，即Tt off =β。

和导通占空比，有如下关系：1=+βα （2-4）因此，式（2-2）可表示为（2-5）升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因：① L 储能之后具有使电压泵升的作用 ② 电容C 可将输出电压保持住2.3 IGBT 驱动电路选择对IGBT 驱动电路提出以下要求和条件：(1)由于是容性输出输出阻抗；因此IBGT 对门极电荷集聚很敏感，驱动电路必须可靠，要保证有一条低阻抗的放电回路。

(2)用低内阻的驱动源对门极电容充放电，以保证门及控制电压GS U 有足够陡峭的前、后沿，使IGBT 的开关损耗尽量小。

课程设计报告课题名称：直流斩波电路的设计电力电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系年级: 专业：自动化摘要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；SG3525目录1 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........................................ 2..1.2 主电路的设计.................................................. 3...1.2.1 直流降压斩波电路........................................ 3..1.2.2 直流降压斩波电路参数计数................................ 3..1.2.3 直流升压斩波电路........................................ 4..1.2.4 直流升压斩波参数计算.................................... 4..2 触发电路设计5...2.1 控制及驱动电路设计............................................ 5..2.1.1 PWM 控制芯片SG3525 简介 ............................. 5.2.1.2 SG3525 内部结构及工作特性.............................. 5..2.1.3 触发电路................................................ 6...2.2 系统总电路图.................................................. 7...3 电路仿真8...3.1 触发电路的仿真................................................ 8..3.1.1 Multisim 仿真电路的建立.................................. 8..3.1.2 触发电路的仿真结果及分析................................ 9..3.2 直流降压斩波电路的仿真及分析................................. 1..03.2.1 Multisim 仿真电路的建立................................. 1..03.2.2 直流降压斩波电路仿真结果及分析......................... 1. 03.3 升压斩波电路仿真1..13.3.1 Multisim 仿真电路的建立1.13.3.2 直流升压斩波电路仿真结果及分析......................... 1. 24 总结与体会........................................................ 1..3.参考文献....................................................................... 1..4. .1直流斩波主电路的设计1.1直流斩波电路原理1.1.1直流降压斩波电路直流降压变流器用于降低直流电源的电压， 使负载侧电压低于电源电压，其 原理电路如图1-1所示。

电力电子技术课程设计说明书题目直流斩波电路的设计学院：电气与信息工程学院前言直流斩波器(DC Chopper)又称为截波器，它是将电压值固定的直流电，转换为电压值可变的直流电源装置，是一种直流对直流的转换器(DC/DC Converter)已被被广泛使用，如直流电机之速度控制、交换式电源供应器(Switching-Power-Supply)等。

直流斩波是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变换。

斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式，Ts（周期）不变，改变Ton （通用，Ton为开关每次接通的时间），二是频率调制方式，Ton不变，改变Ts （易产生干扰）。

其具体的电路由以下几类：降压斩波器（Buck Chopper电路），其输出平均电压Uo小于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同。

升压斩波器（Boost Chopper电路），其输出平均电压Uo大于输入电压Ui，输出电压与输入电压极性相同降压或升压斩波器（Buck-Boost Chopper电路）降压或升压斩波器（Cuk Chopper电路）Sepic斩波电路Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。

复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合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，前者的应用是逐渐萎缩，而后者的应用方兴未艾、欣欣向荣，是电力电子领域的一大热点。

用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。

直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI 软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6、2、10、17)W/cm^3，效率为(80-90)%。

日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为(200-300)kHz，功率密度已达到27W/cm^3，采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管)，是整个电路效率提高到90%。

《电力电子技术》课程设计说明书降压直流斩波电路设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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