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电力电子——BOOST CUK 电路

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电力电子技术

课程设计

姓名

班级

学号

一、 设计要求

1.根据给定指标，设计BOOST电路参数，根据公式计算两个电路中的电感、电容值，计算电路中功率器件的额定电流、电压，进行选型。

BOOST电路给定参数：

 INPUT VOLTAGE:80V

 OUTPUT VOLTAGE:91-128V

 DUTY:13.6-41%

 LOAD RESISTANT:1K

 SWITCH PERIOD: 2.2 ×10-5s

2.根据给定指标，设计CUK电路参数。根据公式计算两个电路中的电感、电容值，计算电路中功率器件的额定电流、电压，进行选型。

CUK电路给定参数

 INPUT VOLTAGE:80V

 OUTPUT VOLTAGE:50-105V

 DUTY:27-58.9%

 LOAD RESISTANT:1K

 SWITCH PERIOD: 2.2 ×10-5s

3.利用Simulink软件，对上述电路进行验证，验证电路参数是否正确。

4.在实验平台上，进行实验，观察重要参数，观察电路中主要波形，并记录（仿真、实验）。

5.撰写课程设计报告。

二、 设计原理及设计方案

1. 升压斩波电路（Boost Chopper）的基本原理

电路图

当可控开关IGBT处于通态时，时间为ont，电源向电感L充电，充电电流基本恒定为1I，同时电容C的电压向负载R供电。因C值很大，基本保持输出电压0U。为恒值，L上积累的能量为ontEI1。当IGBT处于断态时，时间为offt，E和L共同向电容C充电并向R提供能量，此期间电感L释放的能量为offtIEU10)(。当电路工作处于稳态时，一个周期中电感L积蓄和释放的能量相等，即 ontEI1=offtIEU10)(

化简得 EEtttUoffoffon110

2. Cuk电路的基本原理

电路图

当IGBT处于通态时，VLE1回路和VCLR2回路分别流过电流。当IGBT处于断态时，VDCLE1回路和VDLR2回路分别流过电流。输出电压的极性与电源电压的极性相反。C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零,即

TCti00d

IGBT通态时，时间为ont，电容电流和时间的乘积为ontI2。断态时间为offt，则电容电流和时间的乘积为offtI1。

与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

三、 参数计算

1. boost斩波电路计算公式

计算过程：

EEtttUoffoffon110=[1/(1-0.3)]*80=114.3V

ARUI1143.010003.11400 1IfDULdooUfDICAII1633.01143.0*7.011101

AII0245.015.011

VUU144.908.000

HIfDULd0216.00245.010*2.2*3.0*8051

FUfDIC850010*25.8144.910*2.2*3.0*1143.0

IGBT:

bkt1I , sT5102.2 , sDTt61106.6

4.4242106.6232.026.06k , 232.0b

AdtbktTIt269.0)(1102

额定电流AAIv)343.0~257.0(57.1/269.0)2~5.1(

额定电压VVU)2.382~8.254(4.127)3~2(v

二极管：

ATTTI235.0)3.016.07.026.0(122

额定电流AAIVD)299.0~225.0(57.1/235.0)2~5.1(

额定电压VVUVD)8.376~2.251(6.125)3~2(

2. Cuk斩波电路计算公式

计算过程：

VEEttUoffon33.5380*4.014.010

ARUI05333.0100033.5300 121IfDULLdOOUfDIC)1(12128fLUDUCOdAII03556.005333.0*6.04.0101

AII005333.015.011

VUU2664.408.000

IGBT:

bkt1I , sT5102.2 , sDTt61108.8

568108.8159.0164.06k , 159.0b

AdtbktTIt2528.0)(1102

额定电流AAIv)3077.0~2416.0(57.1/2528.0)2~5.1(

额定电压VVU)438~292(146)3~2(v

二极管：

ATTTI198.0)6.022.04.016.0(122

额定电流AAIVD)252.0~189.0(57.1/198.0)2~5.1(

额定电压VVUVD)5.412~275(5.137)3~2(

HIfDULLd132.0005333.010*2.2*4.0*805121FUfDICOO75110*65.12664.410*2.2*6.0*05333.0)1(92521210*438.3132.0*2664.4*8)10*2.2(*4.0*808fLUDUCOd四、仿真电路设计

1.boost仿真电路

2．Cuk仿真电路

五、仿真电路波形

1.boost波形

全局图

细节图

1.Cuk波形

全局图

细节图

六、实验结果

1、实验内容

（1）测量输入电压和输出电压的范围

（2）用示波器交流档观察输出电压纹波

（3）用示波器测量相应电感、MOSFET管、功率二极管、PWM波形

（通过打印机打印波形）

（4）通过PWM波计算占空比和开关频率

（5）通过测得的波形BOOST画出功率二极管、Cuk画出输出电感的波形

（6）比较实测波形和仿真波形的差别分析原因

2、实验结果

（1）BOOST电路

输入电压：76.9V，输出电压：89.4-126.1V

占空比3.0206D

频率KHzf50

注意点：电力二极管的电流不能直接通过示波器测得，VLVDIII，其中LI

为电感电流，VI为流过MOSFET的电流。

（2）Cuk电路

输入电压：80V，输出电压：49.2-101.0V

占空比39.04.208D

频率KHzf02.49

注意点：靠近负载侧的电感的电流不能直接通过示波器测得，12LVVDLIIII，其中VDI为流过电力二极管的电流，VI为流过MOSFET的电流，1LI为靠近电源侧的电感电流。

（3）比较分析

实测波形与仿真波形差别：1.在推导这两个电路的输出电压计算公式时 我们将电容假设为无穷大，即电容两端的电压几乎保持不变，但实际电容有个充放电过程；2.在推导这两个电路的计算公式和仿真时，我们将开关器件和二极管默认为理想器件，即导通压件为零，而实际电路中这两种器件总会产生一定的压降；3.器件的寄生电感和寄生电容会对电路波形产生一定的影响；4.示波器的探头干扰和外界干扰也会对电路波形产生一定的影响。 七、总结

课程设计总结

随着科学技术发展的日新日异，电力电子技术在现代社会生产中占据着非常重要的地位，电力电子技术应用在是生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的电气专业的学生而言掌握电力电子应用技术十分重要。

作为电气工程及其自动化专业的学生，这学期我们学习了电力电子这门专业课程，在期末进行了为期一周的课程设计实践环节，分为软件仿真和试验平台验证。本次课程设计我们根据老师给定指标，设计BOOST电路参数和CUK电路参数，利用MATLAB的Simulink软件，对电路进行验证，并验证电路参数是否正确。在实验平台上，进行实验，观察重要参数，观察电路中主要波形，并记录（仿真、实验）。最后撰写课程设计报告。

在整个设计过程中我参照电力电子课本上的两个电路，在软件上进行仿真，在老师的指导下初步掌握了Simulink软件的使用方法，过程中遇到的一些操作问题也得到了老师的悉心指点。设计过程中遇到的最大问题就是因为参数的计算错误导致仿真波形出现较大的偏差，最后在反复验算之后改正了错误的参数，终于调出了满意的波形。

电力电子课程设计的目的在于进一步巩固和加深所学电力电子基本理论知识。使学生能综合运用相关课程的基本知识，通过本课程设计，培养学生独立思考能力，学会和认识查阅和占有技术资料的重要性，了解专业工程设计的特点、思路、以及具体的方法和步骤，掌握专业课程设计中的设计计算、软件编制，硬件设计及整体调试。通过设计过程学习和管理，树立正确的设计思想和严谨的工作作风，以期达到提高学生设计能力。

从理论到实践，在专业课程设计持续的日子里，可以培养学生学到很多东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过课程设计教育学生认识理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中随时会遇到各式各样的问题，同时会不断发现自己的不足之处。本次课程设计我经历了收集资料、演算参数、方案比较、软硬件设计及整体调试的全过程，提高了分析、综合能力以及工程设计中分析设计的基本能力，为今后的毕业设计做必要的准备，并为毕业后的工作学习提供了借鉴思路。

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cuk电路应用

cuk电路应用

cuk电路应用

Cuk电路应用

导言：

Cuk电路是一种常见的电路拓扑结构，由俄罗斯工程师Slobodan

Cuk于1975年发明。它在电源管理和DC-DC变换器中得到广泛应用。本文将介绍Cuk电路的原理及其在不同领域的应用。

一、Cuk电路的原理

Cuk电路是一种双向电压型DC-DC变换器，具有输入输出隔离的特点。它由两个功率开关、两个电感和两个电容组成。Cuk电路的工作原理如下：

1. 输入电压阶段：当输入电压施加在开关S1上时，电感L1储存了能量，电容C1充电。在此阶段，开关S2是关闭状态。

2. 输出电压阶段：当开关S1关闭时，电感L1的储能通过二极管D1传递给负载。在此阶段，开关S2打开，电感L2储存能量，电容C2充电。

通过交替地开关S1和S2，Cuk电路实现了从输入到输出的能量转换。

二、Cuk电路在电源管理中的应用

1. 电池充电器：Cuk电路可以作为电池充电器的关键组成部分。它能够将输入电压调整到适合电池充电的电压，并提供稳定的电流输出。

2. 太阳能电池板：Cuk电路在太阳能电池板中的应用也很常见。它可以将太阳能电池板产生的低电压转换为适用于家庭用电的高电压。

3. 汽车电子系统：Cuk电路可以用于汽车电子系统中的电源管理。它可以将汽车电池的直流电压转换为不同电压等级的电源，以满足各种汽车电子设备的需求。

三、Cuk电路在DC-DC变换器中的应用

1. 电力转换器：Cuk电路可以作为电力转换器的核心部件，将输入的直流电压转换为输出的直流电压，并实现高效能量转换。

2. 电子设备：Cuk电路在各种电子设备中都有应用。例如，它可以将低电压的电池输出转换为高电压供给电子设备的需要。

3. 通信系统：Cuk电路在通信系统中的应用也很常见。它可以将输入的电压转换为适合通信设备的电压，并提供稳定的电流输出。

四、Cuk电路的优势与局限性

Cuk电路相比其他DC-DC变换器拓扑结构具有以下优势：

multisim buck电路仿真

multisim buck电路仿真

multisim buck电路仿真

第一章 概述

1、1 直流―直流变换的分类

直流—直流变换器(DC-DC)就是一种将直流基础电源转变为其她电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为−48V,由于在通信系统中仍存在−24V(通信设备)及+12V、+5V(集成电路)的工作电源,因此,有必要将−48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源,以供实际使用。DC/DC变换就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。主要有

(1)Buck电路——降压斩波,其输出平均电压小于输入电压,极性相同。

(2)Boost电路——升压斩波,其输出平均电压大于输入电压,极性相同。

(3)Buck－Boost电路——降压―升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电感传输。

(4)Cuk电路——降压或升压斩波,其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反,电容传输。

此外还有Sepic、Zeta电路。

1、2 直流—直流变换器的发展

当今软开关技术的发展使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司(美国怀格公司,国际知名的电源模块生产厂家)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/cm3,效率为(80～90)%。日本NEMIC—LAMBDA(联美兰达,日本的开关电源厂商、2012年兰达被TDK收购,名称也改为TDK-LAMBDA)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/cm3,采用同步整流器(MOSFET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。

multisim buck电路仿真

第二章 降压―升压斩波电路的设计

2、1 基本工作原理

电路原理图如图2-1所示,基本工作原理如下:

电力电子技术 第3章 直流斩波电路

电力电子技术 第3章 直流斩波电路

3-1第3章直流斩波电路3.1基本斩波电路3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路本章小结

3-2第3章直流斩波电路·引言直流斩波电路（DCChopper）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。电路种类6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。复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。

3-33.1基本斩波电路3.1.1降压斩波电路3.1.2升压斩波电路3.1.3升降压斩波电路和Cuk斩波电路3.1.4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路3-43.1.1降压斩波电路电路结构全控型器件若为晶闸管，须有辅助关断电路。续流二极管负载出现的反电动势典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。降压斩波电路（Buck Chopper)

3-53.1.1降压斩波电路工作原理c)电流断续时的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)电流连续时的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa) 电路图图3-1降压斩波电路得原理图及波形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。t=t1时控制V关断，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。通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小。动画演示。

3-63.1.1降压斩波电路数量关系电流连续负载电压平均值：EETtEtttUonoffonono（3-1）REUIMoo（3-2）ton——V通的时间toff——V断的时间a--导通占空比电流断续，Uo被抬高，一般不希望出现。负载电流平均值：

cuk电路参数

cuk电路参数

cuk电路参数

Cuk电路参数

Cuk电路是一种常用的开关电源拓扑结构，被广泛应用于各种电子设备中。它具有一些关键的电路参数，这些参数对电路的性能和稳定性起着重要作用。本文将介绍Cuk电路的几个重要参数，并对其作用和影响进行详细说明。

1. 输入电压范围（Input Voltage Range）

Cuk电路的输入电压范围是指电路能够正常工作的最小和最大输入电压之间的范围。输入电压过高或过低都会对电路的性能产生负面影响。过高的输入电压可能导致电路元件损坏，而过低的输入电压可能导致电路无法正常工作。因此，在设计Cuk电路时，需要根据实际应用确定合适的输入电压范围。

2. 输出电压（Output Voltage）

Cuk电路的输出电压是指电路输出端的电压值。输出电压的稳定性和准确性对于电子设备的正常运行至关重要。在设计Cuk电路时，通常需要根据应用需求确定所需的输出电压水平，并通过调整电路参数来实现所需的输出电压。

3. 输出电流（Output Current）

Cuk电路的输出电流是指电路输出端所能提供的电流。输出电流的大小取决于电路的设计和负载的要求。在设计Cuk电路时，需要考虑负载的电流需求，并确保电路能够提供足够的电流以满足负载的要求。

4. 转换效率（Conversion Efficiency）

Cuk电路的转换效率是指电路从输入电压向输出电压的能量转换效率。转换效率越高，电路能够更有效地将输入电能转换为输出电能，减少能量损耗。转换效率的高低对于电子设备的能耗和发热量都有着重要影响。因此，在设计Cuk电路时，需要选择合适的元件和调整电路参数，以提高转换效率。

5. 开关频率（Switching Frequency）

Cuk电路的开关频率是指开关元件的开关频率，也是电路工作的频率。开关频率的选择对于电路的性能和稳定性都有着重要影响。较高的开关频率能够减小电路元件的尺寸和重量，但也会增加开关损耗和EMI（电磁干扰）的问题。因此，在设计Cuk电路时，需要权衡开关频率与其他参数之间的关系，选择合适的开关频率。