电力电子技术课程设计报告
- 格式:doc
- 大小:1.41 MB
- 文档页数:26
电力电子类课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解电力电子器件的基本原理,掌握各类电力电子器件的构造、工作原理及应用场合。
2. 掌握电力电子变换器的基本电路拓扑,了解其功能、性能及在实际应用中的优缺点。
3. 学会分析电力电子电路的静态和动态特性,能够对简单电路进行设计和计算。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际电力电子问题的能力。
2. 提高学生动手实践能力,能够正确搭建和调试基本的电力电子实验电路。
3. 培养学生团队协作能力和沟通表达能力,能够就电力电子技术问题进行有效讨论。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电力电子技术领域的兴趣,培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度,使其养成良好的学习习惯。
3. 增强学生的环保意识,认识到电力电子技术在节能减排方面的重要作用,培养其社会责任感。
课程性质:本课程为电力电子类课程的实践性教学环节,旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点:学生已具备一定的电力电子基础知识,对实际应用有较高的兴趣,动手实践能力较强。
教学要求:结合课本内容,注重理论与实践相结合,强调学生的主体地位,充分调动学生的积极性,提高其分析和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 电力电子器件:包括二极管、晶体管、晶闸管、场效应晶体管等基本器件的原理、特性及应用。
2. 电力电子变换器:介绍升压、降压、逆变、斩波等基本变换器的工作原理、电路拓扑及控制方法。
3. 电力电子电路分析与设计:学习静态和动态分析方法,对简单电力电子电路进行设计和计算。
4. 电力电子技术应用:分析电力电子技术在电力系统、新能源、电力传动等领域的应用实例。
教学大纲安排如下:第一周:电力电子器件原理与特性第二周:电力电子器件的应用及选型第三周:电力电子变换器的工作原理及电路拓扑第四周:电力电子变换器的控制方法第五周:电力电子电路的静态分析第六周:电力电子电路的动态分析第七周:电力电子电路设计与计算第八周:电力电子技术应用及发展趋势教学内容与课本关联性:参照教材《电力电子技术》相关章节,结合课程目标,对教学内容进行选择和组织,确保科学性和系统性。
电力电子 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电力电子器件的基本原理、分类及其在电路中的应用;2. 使学生了解电力电子变换器的工作原理,掌握常见电力电子变换器的电路拓扑及控制方法;3. 引导学生理解电力电子技术在能源转换、电力系统中的应用及发展趋势。
技能目标:1. 培养学生能够运用所学知识分析、设计和搭建简单的电力电子电路;2. 提高学生运用电力电子器件和变换器解决实际问题的能力;3. 培养学生运用电力电子技术进行能源转换和电力系统优化的技能。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术产生兴趣,激发学生学习积极性;2. 培养学生具备团队协作、沟通交流的能力,增强合作意识;3. 使学生认识到电力电子技术在节能减排、可持续发展中的重要性,树立环保意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标旨在让学生在掌握电力电子基础知识的基础上,提高实际应用能力,培养学生解决实际问题的综合素质。
通过本课程的学习,学生能够具备以下具体学习成果:1. 能够列举并解释常见电力电子器件的原理和特点;2. 能够绘制并分析常见电力电子变换器的电路图;3. 能够运用电力电子技术进行实际案例分析,提出优化方案;4. 能够关注电力电子技术的发展趋势,认识到其在节能环保领域的作用。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标,结合教材,科学系统地组织以下内容:1. 电力电子器件:-PN结、晶体管、晶闸管等基本原理和特性;-电力MOSFET、IGBT等现代电力电子器件的结构和特点。
2. 电力电子变换器:-AC-DC、DC-AC、DC-DC等变换器的工作原理及分类;-常见电力电子变换器电路拓扑及其控制方法。
3. 电力电子技术应用:-电力电子技术在电力系统、新能源发电、电动汽车等领域的应用案例;-电力电子器件和变换器在节能、环保等方面的作用。
教学大纲安排如下:第一周:电力电子器件的基本原理和特性;第二周:现代电力电子器件的结构和特点;第三周:AC-DC、DC-AC变换器工作原理及电路拓扑;第四周:DC-DC变换器及控制方法;第五周:电力电子技术应用及案例分析;第六周:电力电子技术在节能环保领域的贡献及发展趋势。
电力电子技术的课程设计一、课程目标知识目标:1. 掌握电力电子器件的基本工作原理,如二极管、晶体管、晶闸管等;2. 了解电力电子电路的基本类型,如整流电路、斩波电路、逆变电路等;3. 学会分析简单电力电子电路的性能、特点及应用场合;4. 掌握电力电子设备在实际应用中的参数计算和选型方法。
技能目标:1. 能够正确使用实验设备搭建简单的电力电子电路;2. 学会运用电路分析方法,对电力电子电路进行性能分析和故障排查;3. 能够根据实际需求设计简单的电力电子系统,并进行参数计算和选型。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电力电子技术的兴趣,激发学习热情;2. 增强学生的团队合作意识,提高沟通与协作能力;3. 培养学生严谨的科学态度,树立工程伦理观念。
课程性质:本课程为电力电子技术的基础课程,旨在使学生掌握电力电子器件、电路及其应用,培养实际操作能力和工程素养。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和动手能力,但对电力电子技术尚处于入门阶段。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调动手实践和实际应用,提高学生的综合能力。
通过本课程的学习,使学生能够达到上述课程目标,为后续相关课程和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件:介绍二极管、晶体管、晶闸管等基本器件的结构、工作原理及特性,重点讲解其在电力电子电路中的应用。
教材章节:第一章至第三章内容安排:2学时2. 电力电子电路:讲解整流电路、斩波电路、逆变电路等基本电路的类型、工作原理及性能特点。
教材章节:第四章至第六章内容安排:4学时3. 电力电子电路分析:教授电路分析方法,如平均值法、等效电路法等,分析典型电力电子电路的性能和应用。
教材章节:第七章内容安排:3学时4. 电力电子设备设计:介绍参数计算和选型方法,结合实际案例进行设备设计。
教材章节:第八章内容安排:3学时5. 实践操作:安排学生进行电力电子电路搭建、性能测试和故障排查,提高动手能力。
电子行业电力电子技术课程设计引言背景随着电子行业的蓬勃发展,电力电子技术在各个领域中扮演着重要的角色。
电力电子技术涉及到将电能进行转换、传递和控制,以满足各种应用的需求。
因此,对于从事电子行业的从业者来说,掌握电力电子技术是必不可少的。
目的本课程设计旨在帮助学生深入了解电力电子技术的基本原理和应用,并通过实际案例的设计和实施来提升学生的实践能力。
通过该课程,学生将能够独立设计和实现电力电子系统,提高其在电子行业就业的竞争力。
课程设计内容第一周:电力电子技术概述在第一周的课程中,学生将会对电力电子技术的基本概念和原理进行学习。
包括电力电子的发展历程、基本电力电子器件的特性和使用、常见的电力电子系统等内容。
此外,还将介绍电力电子技术在各个领域中的应用案例。
第二周:电力电子器件的特性和使用在第二周的课程中,学生将深入学习常见的电力电子器件的特性和使用。
包括二极管、晶闸管、场效应管等。
通过理论讲解和实验实践,学生将了解到这些器件在电力电子系统中的作用以及如何正确选择和使用它们。
第三周:电力电子系统设计基础在第三周的课程中,学生将学习电力电子系统的基本设计原则和方法。
包括电力电子系统的开关技术、控制电路设计、功率传递和转换等。
通过案例分析和实验演练,学生将能够独立设计和实现简单的电力电子系统。
第四周:电力电子系统可靠性和保护在第四周的课程中,学生将学习电力电子系统的可靠性和保护技术。
包括防雷保护、过流、过压和过温保护等。
通过理论学习和实践操作,学生将掌握电力电子系统故障排除和维修的基本方法。
第五周:电力电子系统的应用案例研究在第五周的课程中,学生将分组进行电力电子系统的应用案例研究。
每个小组将选择一个具体的应用场景,并进行系统设计和实施。
通过实践操作,学生将加深对电力电子技术的理解和掌握。
第六周:项目展示与总结在第六周的课程中,每个小组将展示他们的项目成果,并进行总结和讨论。
学生将有机会分享彼此的设计思路和经验,并从中获取更多的学习收获。
(一)课程设计的目的1、掌握三相全桥相控整流电路的结构及其工作原理,明确触发脉冲的相位关系,熟悉整流电路交流侧与直流侧电流,电压关系;2、掌握三相电压型逆变电路的结构及其工作原理,明确触发脉冲的相位关系,熟悉逆变电路交流测与直流侧电压电流的关系;3、熟悉电力电子电路的计算机仿真方法。
(二)课程设计内容与要求1、使用Matlab仿真软件实现“三相桥式全控整流电路仿真模型”,构建触发延时角为0°,30°,60°的三相全桥整流波,电感10mH,电阻负载1Ω。
采用宽脉冲触发方式。
观测电网电压波形、触发脉冲波形、直流侧电压波形及负载电流波形。
2、使用Matlab仿真软件实现“三相电压型逆变电路仿真”,构建合适的触发延时角,设定合适的元器件值。
观测交流测电压电流波形。
(三)Matlab原理应用以及Simulink仿真时至今日,Matlab以矩阵运算为基础,把科学计算、绘图及动态系统仿真等功能有机地融合在一起。
同时,它又具有程序设计语言的基本特征,所以也可以称之为一种编程语言。
它已成为一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言,在工程计算与数值分析、动态系统设计和仿真、金融建模设计与分析等许多科学领域都有着十分广泛的应用。
Simulink仿真是一种以Matlab为基础,对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。
在该软件环境下,用户可以在屏幕上调用现成的模块,并将它们适当连接起来以构成系统的的模型。
以该模型为对象运行Simulink中的仿真程序,可以对模型进行仿真,并可以随时观察仿真结果和干预仿真过程。
根据仿真结果,用户可以调整系统参数,观察分析仿真结果的变化,从而获得更加理想的仿真结果。
(四)主电路设计及仿真1、三相全桥相控整流电路基本工作原理在三相桥式全控整流电路中,习惯上将阴极连接在一起的三个晶闸管(VT1,VT3,VT5)称为共阴极组,阳极连接在一起的三个晶闸管(VT4,VT6,VT2)称为共阳极组。
前言电力电子技术又称为功率电子技术,他是用于电能变换和功率控制的电子技术。
电力电子技术是弱电控制强电的方法和手段,是当代高新技术发展的重要内容,也是支持电力系统技术革命发展的重要基础,并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展,极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明,使得半导体变流技术从电子学中分离出来,发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十世纪九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明,进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门,包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电,小到一瓦的手机充电器,电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展,电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快,控制方便,灵活的特点,能够显著地改善电力系统的特性,在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
目录1.设计任务说明 (3)2.方案选择 (4)2.1器件的介绍 (4)2.2单相可控整流电路的比较 (6)3.辅助电路的设计 (12)3.1驱动电路的设计 (12)3.2保护电路的设计 (13)3.3过流保护 (14)3.4过压保护 (14)3.5 电流上升率、电压上升率的抑制保护 (14)4.主体电路的设计 (15)4.1主要电路原理及说明 (15)4.2主电路的设计 (16)4.3主要元器件的说明 (16)4.4元器件清单 (19)5.性能指标分析 (19)6. 设计心得 (21)7. 参考文献 (22)1、设计任务书一、课程设计的目的:1、培养学生文献检索的能力,特别是如何利用 Internet 检索需要的文献资料。
电力电子技术课程设计报告.doc本次课程设计的主题是电力电子技术,旨在通过实践操作及深入研究,掌握电力电子器件和系统的运行原理、设计与控制方法。
本报告将详细介绍本次课程设计的内容、目的及实施过程,并对结果进行总结与展望。
一、课程设计的内容及目的本次课程设计的主要内容为电力电子器件模块的设计及控制,具体包括以下内容:(1)电力电子器件模块的设计:本次课程设计的目标是实现一个电力电子器件模块,该模块采用的器件是MOSFET,要求能够实现输入电压与输出电压的变化控制,并具有良好的稳定性和可靠性。
(2)控制电力电子器件模块:本次课程设计还要求实现对电力电子器件模块的控制,包括输出电压的变化控制和保护性措施的设计等。
通过本次课程设计,学生可以了解电力电子器件的工作原理、性能特点和设计方法,掌握电力电子器件的调节和控制技术,提高学生的综合实践能力和创新能力。
二、课程设计的实施过程本次课程设计主要分为设计、制作及测试三个阶段。
1、设计阶段在设计阶段,学生需按照要求完成电力电子器件模块的设计,具体包括以下内容:(1)设计输入输出电压的大小和变化范围。
(2)选择合适的电力电子器件,确定电路拓扑结构。
(3)设计电力电路的关键参数,包括电流、电压、功率等。
(4)根据设计参数选择合适的控制电路,包括开关电路、反馈电路等。
(5)通过电路仿真软件进行仿真分析,调整电路参数,保证各项参数性能合理、稳定、可靠。
2、制作阶段在设计阶段完成电路模块的主要参数设定后,开始实际制作电路模块。
具体操作流程如下:(1)选购相关器件,如MOSFET、电容、电感等。
(2)通过电路图纸完成电路板原理图和PCB布局设计。
(3)利用PCB设计软件进行图纸制作,并进行打样检验。
(4)进行电路元器件焊接。
(5)检查焊接后电路元器件的连接情况是否正确。
(6)测试电路模块的基本性能,包括输入输出电压的测试、开关信号测试等。
3、测试阶段在电路模块制作完成后,需要进行测试,以检验电路的性能是否满足要求。
《电力电子技术》课程设计专业:电气工程及其自动化班级:2010级电气班学生姓名:吴世方学号:指导教师:祝敏时间:2012年12 月28 日----2013年1 月9 日题目:小功率晶闸管整流电路设计一设计的目的和要求电力电子技术的课程设计是《电力电子技术》课程的一个重要的实践教学环节。
它与理论教学和实践教学相配合,可加深理解和全面掌握《电力电子技术》课程的基本内容,可使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、归纳整理和实验研究等方面得到综合训练和提高,从而培养学生具有独立解决实际问题和从事科学研究的初步能力。
因此,通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的:1)加深理解和掌握《电力电子技术》课程的基础知识,提高学生综合运用所学知识的能力;2)培养学生根据课程设题的需要,查阅资料和独立解决工程实际问题的能力;3)账务仪器的正常使用方法,和调试过程;4)培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
设计技术数据及要求:1、V380交流供电电源;2、电路输出的直流电压和电流的技术指标满足系统要求。
3、电路应具有一定的稳压功能,同时还具有较高的防治过电压和过电流的抗干扰能力。
触发电路输出满足系统要求。
4、负载为并励直流电动机,型号为,电机参数为:一、课程设计方案的选择与确定电力电子技术课程设计报告1.系统总设计框图保护电路电源触发电路整流电路负载电路2.整流电路方案一:单相半波整流电路特点及优缺点:对于晶闸管整流装置在整流器功率较小时,用单相整流电路。
在单相电路中,半波电路比全波电路脉动成分高,滤波没有全波电路容易。
双半波整流电路由于使用的整流器件少,在电压不高的小功率电路中也可被采用。
方案二:单相桥式全控整流电路- 3 -特点及优缺点:此电路对每个导电回路进行控制,与单相桥式半控整流电路相比,无须用续流二极管,也不会失控现象,负载形式多样,整流效果好,波形平稳,应用广泛。
变压器二次绕组中,正负两个半周电流方向相反且波形对称,平均值为零,即直流分量为零,不存在变压器直流磁化问题,变压器的利用率也高。
电力电子技术课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握电力电子器件的基本原理、分类及功能,理解不同器件在电力转换中的应用。
2. 使学生了解电力电子电路的基本拓扑结构,掌握常见电力电子电路的原理及分析方法。
3. 帮助学生掌握电力电子装置的控制策略,了解电力电子技术在节能、环保等方面的应用。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析、设计简单电力电子电路的能力。
2. 提高学生动手实践能力,能正确搭建、调试和优化电力电子实验装置。
3. 培养学生运用电力电子技术解决实际问题的思维方法和创新能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电力电子技术学科的兴趣,培养其探索精神和求知欲。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识,学会在团队中沟通交流,共同解决问题。
3. 增强学生的节能环保意识,使其认识到电力电子技术在未来可持续发展中的重要性。
课程性质:本课程为专业核心课程,旨在让学生掌握电力电子技术的基本理论和实践技能,培养学生具备分析和解决实际问题的能力。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础,具有较强的学习能力和实践操作能力,对新技术和新事物充满好奇心。
教学要求:注重理论与实践相结合,强调学生的主体地位,鼓励学生主动参与、积极思考,提高其分析问题和解决问题的能力。
通过课程学习,使学生达到预定的学习成果,为后续相关课程的学习和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 电力电子器件原理及分类:包括半导体器件、二极管、晶体管、晶闸管等基本原理、特性及应用。
教材章节:第一章《电力电子器件》2. 电力电子电路拓扑结构:分析常见电力电子电路如整流电路、斩波电路、逆变电路的原理及性能。
教材章节:第二章《电力电子电路拓扑》3. 电力电子装置控制策略:学习PID控制、PWM控制等在电力电子装置中的应用。
教材章节:第三章《电力电子装置的控制》4. 电力电子技术应用:介绍电力电子技术在工业、家电、新能源等领域的应用案例。
教材章节:第四章《电力电子技术的应用》5. 实践教学:组织学生进行电力电子电路搭建、调试和优化实验,提高学生动手能力。
电力电子实训课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电力电子器件的基本原理,掌握其工作特性和应用范围。
2. 学生能掌握常见电力电子电路的组成、工作原理及电路分析方法。
3. 学生能了解电力电子装置在实际应用中的注意事项,如散热、电磁兼容等。
技能目标:1. 学生能正确使用电力电子器件,进行简单电路的搭建与调试。
2. 学生能运用所学知识,分析和解决实际电力电子电路中存在的问题。
3. 学生能通过实训课程,提高动手能力,培养实际操作技能。
情感态度价值观目标:1. 学生通过课程学习,培养对电力电子技术的兴趣,提高科技创新意识。
2. 学生能够认识到电力电子技术在节能减排、可持续发展等方面的重要作用,增强环保意识。
3. 学生能够在团队合作中发挥积极作用,培养沟通、协作、解决问题的能力。
本课程针对高年级学生,具有较强的实践性和应用性。
课程设计紧密联系实际,注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
在教学过程中,教师应充分关注学生的个体差异,激发学生的学习兴趣,引导学生主动探究,提高学生的综合素质。
课程目标的设定旨在使学生在掌握电力电子技术基本知识的基础上,能够将其应用于实际工作中,为我国电力电子行业的发展做出贡献。
通过对课程目标的分解,有助于教学设计和评估的实施,确保课程目标的达成。
本课程教学内容主要包括以下几部分:1. 电力电子器件原理及其特性:介绍常见的电力电子器件如二极管、晶体管、晶闸管等的工作原理、特性参数及应用场合。
2. 常见电力电子电路:分析整流电路、斩波电路、逆变电路、变频电路等典型电路的组成、工作原理及电路分析方法。
3. 电力电子装置的散热与电磁兼容设计:讲解散热技术、电磁兼容原理,分析实际应用中应注意的问题及解决方法。
4. 电力电子电路的仿真与实验:运用相关软件进行电力电子电路的仿真分析,开展实际电路的搭建、调试与性能测试。
具体教学安排如下:第一周:电力电子器件原理及其特性第二周:整流电路第三周:斩波电路第四周:逆变电路第五周:变频电路第六周:电力电子装置的散热与电磁兼容设计第七周:电力电子电路仿真与实验(上)第八周:电力电子电路仿真与实验(下)教学内容与教材紧密关联,按照教学大纲逐步展开,旨在确保学生能够系统地掌握电力电子技术的基本知识和实践技能。
电力电子技术课程设计报告直流斩波电路的性能研究――升压斩波电路(Boost Chopper)设计专业班级:姓名学号:指导老师:2013年1月8日摘要:本设计是基于TL494CN芯片为核心控制的PWM升压斩波电路(Boost chopper).设计由Matlab仿真和Protel两大部分构成。
Matlab主要是理论分析,借助其强大的数学计算和仿真功能可也很直观的看到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,最后进行了GUI编程,利用图形可视化界面的直观易懂的特点,使设计摒弃了繁琐难懂的单一波形和控制方式,从而具有友好界面,非常方便的就可进行控制参数输入,和输出图像显示TL494 是一种性能优良的电压型PWM 控制器。
电压型PWM 控制器的原理是将电源输出电压Uo 与基准值比较,得到误差电压Ue ,该误差电压送入调节器,由调节器输出控制电压U ,控制电压与锯齿波发生器产生的锯齿波信号进行比较,改变PWM 的输出占空比,进而控制开关管的通断改变输出电压。
本系统利用TL494 作为电源核心控制器件,通过对输出电压采样,经计算后利用单片机给出控制电压,调节TL494 输出占空比,从而控制后级Boost 升压电路的输出,构成反馈回路达到稳压输出的目的关键字:升压斩波 TL494CN MOSFET 整流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)3.1 Matlab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)致谢 (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PWM控制信号。
设计方案:1、电源电路电源电路采用电容滤波的二极管不控整流电路,220V单相交流电经220V/24V变压器,降为24V交流电,再经二极管不控整流电路及滤波电容滤波后,变为平直的直流电,其幅值在22V~36V之间。
2、主电路2.1主电路选用升压斩波电路,开关管选用电力MOSFET。
2.2Boost电路的负载为110V、25W白炽灯,2.3boost电路中,占空比不要超过65%,否则电压大于100V。
3、控制电路的选择与确定3.1 脉冲发生器TL4943.2 驱动电路IR2110二.设计原理分析2.1总体结构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,保护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。
因此,一个完整的降压斩波电路也应包括主电路,控制电路,驱动电路和保护电路这些环节。
直流斩波电路由电源、变压器、整流电路、滤波电路、主电路、控制和驱动电路及保护电路组成。
如图—1所示:图(2-1)2.2直流电源设计小功率直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路三个部分组成,其原理框图如图2.1所示:图 图(2-2)在直流电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路,整流电路的作用是将交流电压2U 变换成脉动的直流电压3U 。
滤波电路一般由电容组成,其作用是把脉动直流电压3U 中的大部分纹波加以滤除,以得到较平滑的直流电压I U 。
I U 与交流电压2U 的有效值的关系为:2)2.1~1.1(U U I ;在整流电路中,每只二极管所电源变压器整流 电路升压 斩 波 电 路滤波电路控制和驱动电路保护电路承受的最大反向电压为:22U U RM =;流过每只二极管的平均电流为:RU I I R D 245.02==整流电路设计如下:图(2-3)2.3主电路工作原理假设L 和C 值很大。
V 处于通态时,电源E 向电感L 充电,电流恒定I1,电容C 向负载R 供电,输出电压Uo 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。
图(2-4)首先假设电路中电感和电容值都足够大。
当可控开关S 处于导通状态时,电源E 向电感L 充电,充电电流基本恒定为I 1,同时电容C 上的电压向负载R 供电。
因为电容C 的值很大,基本保持输出电压U0为恒值。
设S 处于导通的时间为ton,此阶段电感L 上积蓄的能量为:on E t I 1U 2R LU o =45V +-220V ~CT++-+-当S 处于断态时,E 和L 共同向电容C 充电并向负载R 提供能量。
设T 处于断态的时间为t off ,则在此期间电感释放的能量为:off 1s 0t )I V U (-稳态时,一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等化简得:以上为升压斩波电路的工作原理。
电感的选择根据电感最大贮能值0. 5 ×L ×I ×I 确定电感峰值电流I max = I o + 2 ×V o T off / L (T off 为关断时间),匝数N 应进行取整,当匝数少()offo on t I E U t EI 11-=E t T E t t t U offoffoffon o =+=电流大时,应尽量避免取半匝的情况。
经计算后选取电感量为10 mH,电容为4 700μF 。
当MOSFET 处于导通时,得 11M di L Ri E dt+= 设1i 的初值为10I ,解上式得 1101tt M E i I ee R ττ--⎛⎫=+- ⎪⎝⎭当MOSFET 处于关断时,设电动机电枢电流为2i ,得22M di LRi E E dt+=- 设2i 的初值为20I ,解上式得2201onon t t t t M E E i I ee R ττ----⎛⎫-=-- ⎪⎝⎭当电流连续时,从图 2-6 的电流波形可看出,t =on t 时刻1i =20I ,t =T 时刻2i =10I ,由此可得20101onon t tM E I I ee R ττ--⎛⎫=+- ⎪⎝⎭ffoff 10201o t t M E E I I ee R ττ--⎛⎫-=+- ⎪⎝⎭故由上两式求得:off 101111tM T E e E e EI m R R e R e βρτρτ----⎛⎫⎛⎫-- ⎪=-=- ⎪ ⎪-⎝⎭ ⎪-⎝⎭on2011t T M T E e e E e e EI m R R e Re αρρττρτ------⎛⎫⎛⎫-- ⎪=-=-⎪ ⎪-⎝⎭ ⎪-⎝⎭把上面两式用泰勒级数线性近似,得 1020()EI I m Rβ==- 该式表示了L 为无穷大时电枢电流的平均值o I ,即()M o E E EI m R Rββ-=-= 当电流断续时的波形如图2-6所示。
当t =0时刻 1i =10I =0,令式 (1-10)中10I =0即可求出20I ,进而可写出2i 的表达式。
另外,当t =2t 时,2i =0,可求得2i 持续的时间x t ,即onn1l 1t x me mt ττ--=-当off x t t <时,电路为电流断续工作状态,off x t t <是电流断续的条件,即11e m e βρρ---<-根据上式可对电路的工作状态做出判断。
该式也是最优参数选择的依据。
2.4触发电路的设计TL494CN 是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494有SO-16和PDIP-16两种封装形式,以适应不同场合的要求。
其主要特性如下:1.集成了全部的脉宽调制电路。
2.片内置线性锯齿波振荡器,外置振荡元件仅两个(一个电阻和一个电容)。
3.内置误差放大器。
4.内止5V 参考基准电压源。
5.可调整死区时间。
6.内置功率晶体管可提供500mA 的驱动能力。
7.推或拉两种输出方式。
1TL494引脚图图(2-7)TL494工作原理简述TL494的内部电路由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
其中1、2脚是误差放大器I的同相和反相输入端;3脚是相位校正和增益控制;4脚为死区时间比较器,具有120mV的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%,当输出端接地,最大输出占空比为96%,而输出端接参考电平时,占空比为48%。
当把死区时间控制输入端接上固定的电压(范围在0—3.3V之间)即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容,5脚可以产生锯齿波,所产生的锯齿波稳定,线性度好;7脚为接地端;8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12脚为电源供电端;13脚为输出控制端,控制TL494的输出方式,该脚接地时,两路输出晶体管同时导通或截止,形成单端工作状态,可以用于提高输出电流;接14脚时为推挽输出方式,为5V基准电压输出端,最大输出电流10mA;15、16脚是误差放大器II的反相和同相输入端。
TL494内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节, 其振荡频率为:输出脉冲的宽度是通过电容C T 上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
功率输出管Q1 和Q2 受控于或非门,当13脚控制信号为高电平时,调制脉冲交替输出至两个输出晶体管Q1 和Q2 ,输出频率等于脉冲振荡器的一半。
当13脚控制信号为低电平时,芯片工作于单端状态,功率输出管Q1和Q2 均由或非门的前一级与门控制,为得到更高的驱动电流输出,可将Q1 和Q2 并联使用。