电力电子技术-降压变换电路

请简要描述电力电子技术四种变换电路电力电子技术是将电力从原生的机械方式转换成电子信号的技术，其主要内容包括电机及其驱动、变速器、调压器、稳压器、调相器等。

电力电子技术的变换电路一般可以分为四类：开关电路、比较电路、数字电路、传感器电路。

开关电路用于控制和管理电子设备，是运行电子设备的基础，是电力电子技术的核心技术之一。

开关电路可以控制电子设备的启动、停止，开关的开启关闭可以实现电子设备的动作控制及输出信号的控制，从而改变电子设备的运行状态，达到控制和管理的目的。

比较电路是用于比较两个信号的大小的电路，其工作方法是把两个信号中较大的信号产生为一个新的信号，该信号可以用于对电子设备进行控制。

它广泛用于控制变路器、逆变器、变换器等各种电力电子设备，以控制它们的输出电压、功率、频率、电流等参数，以达到预定目的。

数字电路是一种使用电子信号实现数字逻辑判断和控制操作的电路，它可以实现复杂的控制功能组合，比如复杂的起动和停止控制，滑稽控制，定时计时，保护控制等。

数字电路有利于提高系统的稳定性能和节能效率，在电力电子技术中有着重要的作用。

传感器电路是一种将物理量转化成电信号的电路，是实现物理量与电子信号之间的信息传递的重要环节。

传感器电路主要用于控制电机、调节器、稳压器、控制开关等电力电子设备，可以实现智能化控制，提高系统的控制精度，节约能耗。

总之，电力电子技术的变换电路包括开关电路、比较电路、数字电路、传感器电路等四种，它们具有不同的电路控制特点和应用范围，而它们构成的电力电子系统则可以实现对电机、变送器、调压器、稳压器等设备的智能化控制，提高系统的可靠性和节能效率。

本文综述了电力电子技术四种变换电路，它们分别是开关电路、比较电路、数字电路、传感器电路，它们构成的电力电子系统可以有效提升电力电子技术的可靠性和节能效率，为社会的可持续发展和实现能源节约贡献了力量。

直流变换器的设计（降压）一、设计要求： (1)二、题目分析： (1)三、总体方案： (2)四、原理图设计： (2)五、各部分定性说明以及定量计算： (5)六、在设计过程中遇到的问题及排除措施： (6)七、设计心得体会： (6)直流变换器的设计（降压）BUCK降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。

IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。

它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。

其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

所以用BUCK作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。

BUCK降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT 降压斩波电路的发展。

一、设计要求：技术参数：输入直流电压Vin=36V输出电压Vo=12V输出电流Io=3A最大输出纹波电压50mV工作频率f=100kHz二、题目分析：电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，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力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。

课程设计步骤分析（顺序）：1.设计主电路，主电路为：采用BUCK变换器，主功率管用MOSFET；2.选择主电路所有图列元件，并给出清单；3.设计MOSFET驱动电路及控制电路；4.绘制装置总体电路原理图，绘制： MOSFET驱动电压、BUCK电路中各元件的电压、电流以及输出电压波形；5.编制设计说明书、设计小结。

摘要直流斩波电路是将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器 , 如果改变开关的动作频率，或改变直流电流接通和断开的时间比例，就可以改变加到负载上的电压、电流平均值。

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MOSFET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。

关键词：Buck Chopper MOSFET Simulink 高频开关目录1 降压斩波电路主电路基本原理 (1)2 MOSFET基本性能简介 (5)2.1 电力MOSFET的结构和工作原理 (5)2.1.1 电力MOSFET的结构 (5)2.1.2 功率MOSFET的工作原理 (6)2.2 功率MOSFET的基本特性 (6)2.2.1 静态特性 (6)2.2.2 动态特性 (7)2.3 电力MOSFET的主要参数 (8)3 电力MOSFET驱动电路 (9)3.1 MOSFET的栅极驱动 (9)3.2 MOSFET驱动电路介绍及分析 (9)3.2.1 不隔离的互补驱动电路 (9)3.2.2 隔离的驱动电路 (10)3.2.3 驱动电路的设计方案比较 (13)4 保护电路设计 (15)4.1 主电路的保护电路设计 (15)4.2 MOSFET的保护设计 (15)5 仿真结果 (17)心得体会 (23)参考文献 (24)1 降压斩波电路主电路基本原理高频开关稳压电源已广泛运用于基础直流电源、交流电源、各种工业电源，通信电源、通信电源、逆变电源、计算机电源等。

它能把电网提供的强电和粗电，它是现代电子设备重要的“心脏供血系统”。

BUCK变换器是开关电源基本拓扑结构中的一种，BUCK变换器又称降压变换器，是一种对输入输出电压进行降压变换的直流斩波器，即输出电压低于输入电压，由于其具有优越的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。

降压整流电路原理
降压整流电路原理是一种将交流电转换为直流电的电路。

它主要由变压器、整流器和滤波电路组成。

首先，交流电源通过变压器降压，将电压适当降低，然后进入整流器。

整流器的作用是将交流电转换为直流电。

常见的整流器包括单相半波整流和单相全波整流。

在单相半波整流电路中，只有正半周的电流通过整流管，而负半周的电流被阻断。

这样，通过整流管的正半周电流就变为一个方向相同的直流电流。

而在单相全波整流电路中，两个整流管交替导通，使得正负半周的电流都得以通过，从而得到一个更平滑的直流输出电压。

然后，直流电路通过滤波电路进行滤波。

滤波电路的作用是去除直流电中的纹波成分，使得输出电压更加稳定。

常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。

最后，经过滤波电路后的直流电压输出到负载，供应电器设备使用。

总之，降压整流电路通过变压器降压、整流器转换交流电为直流电、滤波器去除纹波成分等步骤，将交流电源转换为稳定的直流电供给负载使用。

电力电子技术练习及参考解答第一章1．如图1-1所示型号为KP100-3、维持电流I H =4mA 的晶闸管，在以下各电路中使用是否合理？为什么？（不考虑电压、电流安全裕量）答：晶闸管的型号为KP100-3，表明其额定电流I T(A V)=100A 、额定电压U Tn =300V 。

图（a ），由于负载电阻值太大，以致电流I A =100/50=2mA ，小于维持电流I H =4mA ，电路不能工作，所以不合理。

图（b ），由于晶闸管承受的最大反向压电压超过了其额定电压，即u Tm =2202=311V 大于U Tn =300V ，将导致晶闸管被反向击穿，所以不合理。

图（c ），晶闸管未被触发导通时，所承受的最大电压为u Tm =150V ，小于额定电压U Tn =300V .；晶闸管被触发导通后，电流为I T =150/1=150A ，而额定电流有效值为I Tn =1.57 I T(A V)=157A ，可见晶闸管可以正常使用，即如果不考虑电压、电流安全裕量，则是合理的。

2．图1-2中阴影部分表示流过晶闸管的电流波形，设最大值均为I m ,试计算各图中的电流平均值I d 和有效值I 。

解：图（a ） m mm d I I t td I I 477.0)211()(sin 13≈+==⎰πωωπππΩ50k Ω1Ω图1-1（a ） （b ） （c ）I（a ）图1-2II（c ）m m m I I t d t I I 51.08331)()sin (132=-==⎰πωωπππ 图（b ） m m m dI I t td I I 24.0)211(2)(sin 213≈+==⎰πωωπππ m m m I I t d t I I 36.083312)()sin (2132=-==⎰πωωπππ 图（c ） 41)(2120m m d I t d I I ==⎰πωπm m I t d I I 21)(21202==⎰πωπ3．画出图1-3所示电路中负载电阻R d 上的电压波形。

请简要描述电力电子技术四种变换电路
电力电子技术是运用特殊电子器件进行高效、可靠的电能转换，可以满足当今世界上对电力和能量的需求。

其中最为重要的四种变换电路是控制变换电路、变频变换电路、变流变换电路和放大变换电路。

首先，控制变换电路是指通过控制不同参数来调节电力变换设备的控制电路。

这种电路可以将电能从输入端输出到输出端，并可以控制电能的数量。

它以高效的形式对电路参数进行控制，可以带来良好的电力质量和低能耗的技术效果。

其次，变频变换电路用于调节电能的量和质量，可以满足客户在节能、功率和负载等方面的要求。

它的优势在于可以控制电力的频率，并且可以改变输入端和输出端之间的频率差。

此外，它还可以提高电力系统的负载率，延长电路的寿命。

另外，变流变换电路是一种将交流电能转换为直流电能的电路，它可以满足工业设备及大型电力系统中对变流器的需求。

它可以通过改变电流、电压和功率的比例来实现直流电能的转化，可以实现高效的电能转换。

最后，放大变换电路用于将电能转换为更高的能耗。

它不仅可以改变电能的数量，还可以改变电力的质量，使电力具有高精度和良好的可靠性。

此外，它还可以降低电路的失效率，从而使电力系统的总体能效得到提高。

总之，电力电子技术中最重要的四种变换电路都具有高效、可靠等特点，其设计关键在于对电力参数的控制和调节，可以满足当今的
工业和电力系统的严格要求，为电力系统的稳定运行和安全提供支持。

升降压（Buck-Boost）变换器仿真一、选题背景1、理解升压一降压式变换器的电路图，对电路中的元器件的作用有深刻的认识。

2、在对升压-降压(Boost-Buck)式变换器电路理论分析的基础上，建立基于Simlink 的升压一降压式变换器的仿真模型3、运用绝缘栅双极晶体管(IGBT) 对升压一降压进行控制，并对工作情况进行仿真分析与研究4、直流斩波是将直流电压变换成固定的或可调的直流电压。

使用直流斩波技术，不仅可以实现调压的功能，面且还可以达到改善网侧谐波和提高功率因数的目的。

升压-降压式变换电路即升降压斩波电路，主要应用于已具有直流电源需要调节直流电压的场合。

说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求，简述本设计的指导思想。

二、原理分析(设计理念)（格式：宋体，4号，加粗，两端对齐）升降压变换器、入出极性相反原理图, 当开关闭合时，此时电感由电压励磁，电感增加的磁通为：Vi;当开关断开时，电感削磁，电感减少的磁通为：V当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通，可能Vi< VO，也可能Vi>VO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i1，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1中贮存的能量向负载释放，电流为i2.稳定时, 一个周期T内电感L两端电压对时间的积分为零，当V处于通态时,U=E，说明设计原理（理念）并进行方案选择，阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。

包括：重点说明要实现的功能及其要求、系统的安全性、数据的完整性、应用的运行环境及其性能等要求。

三、过程论述（格式：宋体，4号，加粗，两端对齐）根据升降压变换器的原理可以利用Simulink内的模块建立仿真模型如下图所示重点说明设计是如何实现的，包括：对设计工作的详细表述。

要求层次分明、表达确切。

在“SimPowerSystems/Electrical Sources”库中选择“DC Voltage Source”直流电压源模块，在对话框中将直流电压设置为20V。