㈠ 基本斬波電路的類型及特點
種類
6種基本斬波電路:降壓斬波電路、升壓斬波電路、 升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。 復合斬波電路——不同結構基本斬波電路組合。 多相多重斬波電路——相同結構基本斬波電路組合。編輯本段工作方式
斬波器的工作方式有兩種: 一是脈寬調制方式,Ts(周期)不變,改變Ton(通用,Ton為開關每次接通的時間)。 二是頻率調制方式,Ton不變,改變Ts(易產生干擾)。編輯本段具體電路分類
1、Buck電路:降壓斬波器,其輸出平均電壓Uo小於輸入電壓Ui,輸出電壓與輸入電壓極性相同。 2、Boost電路:升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大於輸入電壓Ui,輸出電壓與輸入電壓極性相同 3、Buck-Boost電路:降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大於或小於輸入電壓Ui,輸出電壓與輸入電壓極性相反,電感傳輸。 4、Cuk電路:降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大於或小於輸入電壓Ui,輸出電壓與輸入電壓極性相反,電容傳輸。編輯本段作用
用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源), 同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流雜訊的作用。編輯本段現狀
當今軟開關技術使得DC/DC發生了質的飛躍,美國VICOR公司設計製造的多種ECI軟開關DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應的功率密度為(6、2、10、17)W/cm^3,效率為(80-90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一種採用軟開關技術的高頻開關電源模塊RM系列,其開關頻率為(200-300)kHz,功率密度已達到27W/cm^3,採用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極體),使電路整體效率提高到90%。
㈡ 如何使降壓斬波電路的輸出電壓更平穩
一 概述1.1直流斬波電路的分類直流斬波電路的種類較多,根本斬波電路包括:降壓斬波電路,升壓斬波電路,升降壓斬波電路。1.2直流斬波電路的運用領域直流斬波電源廣泛運用於各種電子設備的直流電源〔開關電源〕,也可拖動直流電動機或帶蓄電池的負載。具體運用如地鐵機車。1.3直流斬波電路的開展前景隨著電力電子技術的高速開展,電子系統的應用領域越來越廣泛,電子設備的種類也越來越多。電子設備的小型化和低本錢化使電源向輕,薄小和高效率方向開展,開關電源因其體積小,重量輕和高效率的優點而在各種電子設備中得到廣泛的應用。直流斬波電路作為開關電源中的一種,它的變換已實現模塊化,其設計技術和生產工藝已相對成熟和標准化。直流斬波電路變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱DC/DC變換。直流斬波電路是電力電子技術領域的一個熱點,以其中的IGBT降壓斬波電路為例,它由於易驅動,電壓,電流容量大等優點,在電力電子技術應用領域中有廣闊的開展前景,也是由於開關電源向低電壓,大電流和高效率的開展趨勢,也促進了IGBT斬波電路的開展。本此課程設計是以直流斬波電路中一種最根本,常見的直流降壓斬波電路作為研究分析對象二 降壓斬波電路的設計思路2.1 設計思路直流斬波電路總共分為三個局部電路摸塊。分別為主電路模塊,控制電路模塊和驅動電路模塊。主電路模塊: 由全控型IGBT的開通與關斷的時間占空比來決定輸出電壓u。的大小。控制電路模塊:用SG3525來控制IGBT的開通與關斷。驅動電路模塊:用來驅動IGBT。2.2 原理框圖根據降壓斬波電路設計任務要求設計主電路、控制電路、驅動電路,設計出降壓斬波電路的原理框圖如下列圖所示。IGBT構造圖三 直流降壓斬波電路的設計與模擬3.1 主電路模塊的設計直流降壓斬波電路由直流電源,全控型器件IGBT,電感線圈,續流二極體以及負載組成。具體電路圖如下
主電路的原理圖3.2 主電路的工作原理主電路有兩種工作狀態,即IGBT導通和截止狀態a.V導通,此時電源經電感線圈向負載供電,同時,電感線圈貯存能量。等效電路圖
Ud=u_{L}\begin{pmatrix}t\end{pmatrix}+u_{R}\begin{pmatrix}t\end{pmatrix}
Ud=u
L
(
t
)+u
R
(
t
)
b.V截止,此時,電源脫離電路,電感線圈向負載供電,釋放貯存的能量。等效電路電容C:屬於斬波電路本身,不屬於負載。V導通時充電,V截止時放電,從而使負載兩端電壓保持平穩。3.3 主電路圖的模擬主電路的模擬圖其中直流電源的參數設置為100V,PWM周期設置為0.0001S。當PWM的占空比取的是a=50%,當一個周期T完畢後,負載電壓的理論平均值
U_{0}=\frac{t_{on}}{t_{on}+t_{off}}U_{1}=\frac{t_{on}}{T}U_{1}=∂U_{1}=50V
U
0
=
t
on
+t
off
t
on
U
1
=
T
t
on
U
1
=∂U
1
=50V
,經過相關參數的調試,實際
U_{0}=49.79
U
0
=49.79
,此時設計的最正確參數為:L=400e-5 H,R=3.8歐,C=3e-5 F。輸出負載電壓波形圖為:當PWM的占空比取的是a=25%,當一個周期T完畢後,負載電壓的理論平均值
U_{0}=\frac{t_{on}}{t_{on}+t_{off}}U_{1}=\frac{t_{on}}{T}U_{1}=∂U_{1}=25V
U
0
=
t
on
+t
off
t
on
U
1
=
T
t
on
U
1
=∂U
1
=25V
,經過相關參數的調試,實際
U_{0}=24.12
U
0
=24.12
,此時設計的最正確參數為:L=500e-5 H,R=15歐,C=4e-5 F。輸出負載端電壓波形圖為:當PWM的占空比取的是a=75%,當一個周期T完畢後,負載電壓的理論平均值
U_{0}=\frac{t_{on}}{t_{on}+t_{off}}U_{1}=\frac{t_{on}}{T}U_{1}=∂U_{1}=75V
U
0
=
t
on
+t
off
t
on
U
1
=
T
t
on
U
1
=∂U
1
=75V
,經過相關參數的調試,實際
U_{0}=75.14
U
0
=75.14
,此時設計的最正確參數為:L=250e-5 H,R=8歐,C=2.8e-5 F。輸出負載端電壓波形圖為:3.4 主電路設計圖四 控制電路的設計4.1 方案的選擇對於控制電路的設計其實可以有很多種方法,可以通過一些數字運算晶元如單片機、CPLD等等來輸出PWM波,也可以通過特定的PWM發生晶元來控制。因為設計課題要求,所以選用一般的SG3525作為PWM發生晶元來進展連續控制。SG3525 其原理圖如圖4.13下:1.Inv.input(引腳1):誤差放大器反向輸入端。在閉環系統中,該引腳接反應信號。在開環系統中,該端與補償信號輸入端〔引腳9〕相連,可構成跟隨器。2.Noninv.input(引腳2):誤差放大器同向輸入端。在閉環系統和開環系統中,該端接給定信號。根據需要,在該端與補償信號輸入端〔引腳9〕之間接入不同類型的反應網路,可以構成比例、比例積分和積分等類型的調節器。
3.Sync(引腳3):振盪器外接同步信號輸入端。該端接外部同步脈沖信號可實現與外電路同步。4.OSC.Output(引腳4):振盪器輸出端。5.CT(引腳5):振盪器定時電容接入端。6.RT〔引腳6〕:振盪器定時電阻接入端。7.Discharge(引腳7):振盪器放電端。該端與引腳5之間外接一隻放電電阻,構成放電迴路。8.Soft-Start(引腳8):軟啟動電容接入端。該端通常接一隻5 的軟啟動電容。9.pensation(引腳9):PWM比擬器補償信號輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反應網路,可以構成比例、比例積分和積分等類型調節器。10.Shutdown(引腳10):外部關斷信號輸入端。該端接高電平時控制器輸出被制止。該端可與保護電路相連,以實現故障保護。11.Output A〔引腳11〕:輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補輸出端。12.Ground(引腳12):信號地。13.Vc(引腳13):輸出級偏置電壓接入端。14.Output B〔引腳14〕:輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補輸出端。15.Vcc〔引腳15〕:偏置電源接入端。16.Vref(引腳16):基準電源輸出端。該端可輸出一溫度穩定性極好的基準電壓。其特點特點如下:〔1〕工作電壓*圍寬:8—35V。〔2〕5.1〔1 1.0%〕V微調基準電源。〔3〕振盪器工作頻率*圍寬:100Hz¬—400KHz.〔4〕具有振盪器外部同步功能。〔5〕死區時間可調。〔6〕內置軟啟動電路。〔7〕具有輸入欠電壓鎖定功能。〔8〕具有PWM瑣存功能,制止多脈沖。〔9〕逐個脈沖關斷。〔10〕雙路輸出〔灌電流/拉電流〕: mA(峰值)。SG3525的工作原理SG3525 內置了5.1V精細基準電源,微調至 1.0%,在誤差放大器共模輸入電壓*圍內,無須外接分壓電組。SG3525還增加了同步功能,可以工作在主從模式,也可以與外部系統時鍾信號同步,為設計提供了極大的靈活性。在CT 5 引腳和Discharge 7 引腳之間參加一個電阻就可以實現對死區時間的調節功能。由於SG3525內部集成了軟啟動電路,因此只需要一個外接定時電容。
SG3525的軟啟動接入端〔引腳8〕上通常接一個5 的軟啟動電容。上電過程中,由於電容兩端的電壓不能突變,因此與軟啟動電容接入端相連的PWM比擬器反向輸入端處於低電平,PWM比擬器輸出高電平。此時,PWM瑣存器的輸出也為高電平,該高電平通過兩個或非門加到輸出晶體管上,使之無法導通。只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳8處於高電平時, SG3525才開場工作。由於實際中,基準電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上,而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當輸出電壓因輸入電壓的升高或負載的變化而升高時,誤差放大器的輸出將減小,這將導致PWM比擬器輸出為正的時間變長,PWM瑣存器輸出高電平的時間也變長,因此輸出晶體管的導通時間將最終變短,從而使輸出電壓回落到額定值,實現了穩態。反之亦然。外接關斷信號對輸出級和軟啟動電路都起作用。當 Shutdown〔引腳10〕上的信號為高電平時,PWM瑣存器將立即動作,制止SG3525的輸出,同時,軟啟動電容將開場放電。如果該高電平持續,軟啟動電容將充分放電,直到關斷信號完畢,才重新進入軟啟動過程。注意,Shutdown引腳不能懸空,應通過接地電阻可靠接地,以防止外部干擾信號耦合而影響SG3525的正常工作。欠電壓鎖定功能同樣作用於輸出級和軟啟動電路。如果輸入電壓過低,在SG3525的輸出被關斷同時,軟啟動電容將開場放電。控制電路如下五 驅動電路模塊的設計該局部主要完成以下幾個功能:(1)提供適當的正向和反向輸出電壓,使IGBT可靠的開通和關斷;(2)提供足夠大的瞬態功率或瞬時電流,使IGBT能迅速建立柵控電場而導通;(3)盡可能小的輸入輸出延遲時間,以提高工作效率;(4) 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能,使信號電路與柵極驅動電路絕緣;(5)具有靈敏的過流保護能力。針對以上幾個要求,對驅動電路進展以下設計。針對驅動電路的隔離方式:
採用普通光電耦合式驅動電路,該電路雙側都有源。其提供的脈沖寬度不受限制,較易檢測IGBT的電壓和電流的狀態,對外送出過流信號。另外它使用比擬方便,穩定性比擬好。經過上文的分析採用以下驅動電路:六 總結與體會本次電力電子設計為期兩周,這兩周的時間是充實的,有對我們學過的知識重新熟悉與積累,也有對一些新知識的了解與掌握。前兩天上網查詢資料,但是收獲很小,由於電力電子技術是去年學的,相關方面的知識多少有些生疏。但是通過重新翻閱書籍,頭腦中的概念慢慢變得清晰。書本上有我們本次課題的相關例題,所以我們花了大量的時間溫習課本,收獲很大,課程設計局部的模擬進展得很順利。同時,在模擬的過程中也了解到,理論上可行的東西,實際上執行起來還是有困難的,開場按理論參數進展設置,得出的模擬結果與理論差距較大。但是通過我們一遍一遍的修改參數,最終得到了最正確模擬結果。在這個過程中,讓我們重新溫習使用MATLAB軟體,同時這個過程也要足夠的耐心和細心。之後我們又遇到了問題,由於本次課程設計需要採用SG3525晶元來產生PWM波信號,而我在MATLAB,proteus等辦公軟體里找不到。通過和教師的交流,這個問題得到了很好的解決。通過這次課程設計,提高了我對電力電子技術知識的掌握和相關的動手能力,更重要的是增強的自己的信心,堅決了自己信念,明確了以後的方向,收獲了許多在教室在課堂很難體會到的東西,讓我知道了的不只是這個簡單的課題,它讓我知道的是面對一個問題時應該從哪下手,怎樣才能更好的解決問題。這對與我們使一次很好的鍛煉,我堅信,這對於以後我們的工作與生活有很大的幫助。附錄直流降壓斬波總電路圖
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降壓斬波電路分析
一 概述
1.1直流斬波電路的分類
直流斬波電路的種類較多,根本斬波電路包括:降壓斬波電路,升壓斬波電路,升降壓斬波電路。
1.2直流斬波電路的運用領域
直流斬波電源廣泛運用於各種電子設備的直流電源〔開關電源〕,也可拖動直流電動機或帶蓄電池的負載。具體運用如地鐵機車。
1.3直流斬波電路的開展前景
第 1 頁
隨著電力電子技術的高速開展,電子系統的應用領域越來越廣泛,電子設備的種類也越來越多。電子設備的小型化和低本錢化使電源向輕,薄小和高效率方向開展,開關電源因其體積小,重量輕和高效率的優點而在各種電子設備中得到廣泛的應用。直流斬波電路作為開關電源中的一種,它的變換已實現模塊化,其設計技術和生產工藝已相對成熟和標准化。直流斬波電路變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱DC/DC變換。直流斬波電路是電力電子技術領域的一個熱點,以其中的IGBT降壓斬波電路為例,它由於易驅動,電壓,電流容量大等優點,在電力電子技術應用領域中有廣闊的開展前景,也是由於開關電源向低電壓,大電流和高效率的開展趨勢,也促進了IGBT斬波電路的開展。
㈢ 我想問問什麼叫斬波電路啊
直流傳動是斬波電路應用的傳統領域,而開關電源則是斬波電路應用的新領域,前者的應用是逐漸萎縮,而後者的應用方興未艾、欣欣向榮,是電力電子領域的一大熱點。 DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。直流變換電路的用途非常廣泛,包括直流電動機傳動、開關電源、單相功率因數校正,以及用於其他領域的交直流電源。
斬波器的工作方式有:脈寬調制方式(Ts不變,改變ton)和頻率調制方式(ton不變,改變Ts)兩種。前者較為通用,後者容易產生干擾。當今世界軟開關技術使得DC/DC變換器發生了質得變化和飛躍。美國VICOR公司設計製造得多種ECI軟開關DC/DC變換器,最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應得功率密度為(6.2、10、17)W/cm3,效率為(80—90)%。日本NemicLambda公司最新推出得一種採用軟開關技術得高頻開關電源模塊RM系列,其開關頻率為200—300KHz,功率密度已達27W/cm3,採用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極體),使整個電路效率提高到90%。
㈣ 電力電子技術第6版有斬波電路么
電力電子技術第6版有斬波電路。
電力電子技術課程設計之降壓斬波電路
一、概述從八十年代末起,工程師們為了縮小DC/DC變換器的體積,提高功率密度,首先從大幅度提高開關電源的工作頻率做起,但這種努力結果是大幅度縮小了體積,卻降低了效率。發熱增多,體積縮小,難過高溫關。因為當時MOSFET的開關速度還不夠快,大幅提高頻率使MOSFET的開關損耗驅動損耗大幅度增加。工程師們開始研究各種避開開關損耗的軟開關技術。雖然技術模式百花齊放,然而從工程實用角度僅有兩項是開發成功且一直延續到現在。一項是VICOR公司的有源箝位ZVS軟開關技術;另一項就是九十年代初誕生的全橋移相ZVS軟開關技術。有源箝位技術歷經三代,且都申報了專利。第一代系美國VICOR公司的有源箝位ZVS技術,其專利已經於2002年2月到期。VICOR公司利用該技術,配合磁元件,將DC/DC的工作頻率提高到1MHZ,功率密度接近200W/in3,然而其轉換效率卻始終沒有超過90%,主要原因在於MOSFET的損耗不僅有開關損耗,還有導通損耗和驅動損耗。特別是驅動損耗隨工作頻率的上升也大幅度增加,而且因1MHZ頻率之下不易採用同步整流技術,其效率是無法再提高的。因此,其轉換效率始終沒有突破90%大關。為了降低第一代有源箝位技術的成本,IPD公司申報了第二代有源箝位技術專利。它採用P溝MOSFET在變壓器二次側用於forward電路拓樸的有源箝位。這使產品成本減低很多。但這種方法形成的MOSFET的零電壓開關(ZVS)邊界條件較窄,在全工作條件范圍內效率的提升不如第一代有源箝位技術,而且PMOS工作頻率也不理想。為了讓磁能在磁芯復位時不白白消耗掉,一位美籍華人工程師於2001年申請了第三代有源箝位技術專利,並獲准。其特點是在第二代有源箝位的基礎上將磁芯復位時釋放出的能量轉送至負載。所以實現了更高的轉換效率。它共有三個電路方案:其中一個方案可以採用N溝MOSFET。因而工作頻率較高,採用該技術可以將ZVS軟開關、同步整流技術、磁能轉換都結合在一起,因而它實現了高達92%的效率及250W/in3以上的功率密度。
MATLAB是矩陣實驗室(Matrix Laboratory)的簡稱,是美國MathWorks公司出品的商業數學軟體,用於演算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和互動式環境,SIMULINK是MATLAB軟體的擴展,它是實現動態系統建模和模擬的一個軟體包,本課程設計的模擬即需要在SIMULINK中來完成電路的模擬與計算。通過系統建模和模擬,掌握和運用MATLAB/SIMULINK工具分析系統的基本方法。直流斬波電路(DC Chopper)的功能是將直流電變為另一固定電壓或可調電壓的直流電,也稱為直接直流-直流變換器(DC/DC Converter)。直流斬波電路一般是指直接將直流電變為另一直流電的情況,不包括直流-交流-直流的情況。習慣上,DC-DC變換器包括以上兩種情況。直流斬波電路的種類較多,包括6種基本斬波電路:降壓斬波電路,升壓斬波電路,升降壓斬波電路,Cuk斬波電路,Sepic斬波電路和Zeta斬波電路,其中前兩種是最基本的電路。一方面,這兩種電路應用最為廣泛,另一方面,理解了這兩種電路可為理解其他的電路打下基礎。利用不同的基本斬波電路進行組合,可構成復合斬波電路,如電流可逆斬波電路、橋式可逆斬波電路等。利用相同結構的基本斬波電路進行組合,可構成多相多重斬波電路。直流斬波電路廣泛應用於直流傳動和開關電源領域,是電力電子領域的熱點。全控型器件選擇絕緣柵雙極晶體管(IGBT)綜合了GTR和電力MOSFET的優點,具有良好的特性。目前已取代了原來GTR和一部分電力MOSFET的市場,應用領域迅速擴展,成為中小功率電力電子設備的主導器件。所以,此課程設計選題為:設計使用全控型器件為IGBT的降壓斬波電路。主要討論電源電路、降壓斬波主電路、控制電路、驅動電路和保護電路的原理與設計。二、設計方案本課程設計主要應用了MATLAB 軟體及其組件之一SIMULINK進行系統的設計與模擬。系統主要包括:直流穩壓電源部分、BUCK降壓斬波主電路部分、PWM控制部分和負載。
BUCK降壓斬波主電路部分拖動帶反電動勢的電阻負載,模擬現實中一般的負載,若實際負載中沒有反電動勢,只需令其為零即可。在SIMULINK中完成各個功能模塊的繪制後,即可進行模擬和調試,用SIMULINK提供的示波器觀察波形,進行相應的電壓和電流等的計算,最後進行總結,完成整個BUCK變換器的研究與設計。電力電子器件在實際應用中,一般是由控制電路,驅動電路,保護電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個系統。由信息電子電路組成的控制電路按照系統的工作要求形成控制信號,通過驅動電路去控制主電路中電力電子器件的導通或者關斷。來完成整個系統的功能。因此,一個完整的降壓斬波電路也應包括主電路,控制電路,驅動電路和保護電路這些環節。根據降壓斬波電路設計任務要求設計主電路、控制電路、驅動及保護電路,設計出降壓斬波電路的結構框圖如圖1所示。圖1電路框圖在圖1結構框圖中,控制電路是用來產生IGBT降壓斬波電路的控制信號,控制電路產生的控制信號傳到驅動電路,驅動電路把控制信號轉換為加在IGBT控制端和公共端之間,可以使其開通或關斷的信號。通過控制IGBT的開通和關斷來控制IGBT降壓斬波電路的主電路工作。保護電路是用來保護電路的,防止電路產生過電流、過電壓和欠電壓等現象損害電路設備。三、主電路設計1、主電路設計如圖2,設計一個降壓變換器,輸入電壓為220V,輸出電壓為50V,紋波電壓為輸出電壓的0.2%,負載電阻為20Ω,工作頻率分別為20KHz.分別模擬將工作頻率改為50KHz,電感改為約臨界電感值的一半進行對比分析。圖2 降壓斬波主電路圖2、保護電路設計1)過電壓保護所謂過電壓保護,即指流過IGBT兩端的電壓值超過IGBT在正常工作時所能承受的最大峰值電壓Um都稱為過電壓。產生過電壓的原因一般由靜電感應、雷擊或突然切斷電感迴路電流時電磁感應所引起。其中,對雷擊產生的過電壓,需在變壓器的初級側接上避雷器,以保護變壓器本身的安全;而對突然切斷電感迴路電流時電磁感應所引起的過電壓,一般發生在交流側、直流側和器件上,因而,下面介紹直流斬波電路主電路的過電壓保護方法。其電路如圖3所示
圖 3 過電壓保護電路2)過電流保護所謂過電流保護,即指流過IGBT的電壓值超過IGBT在正常工作時所能承受的最大峰值Im都稱為過電流。這里採用圖4所示的電路圖4 過電流保護電路3) IGBT的保護① 靜電保護IGBT的輸入級為MOSFET,所以IGBT也存在靜電擊穿的問題。防靜電保護極為必要。在靜電較強的場合,MOSFET容易靜電擊穿,造成柵源短路。採用以下方法進行保護:應存放在防靜電包裝袋、導電材料包裝袋或金屬容器中。取用器件時,應拿器件管殼,而不要拿引線。工作台和烙鐵都必須良好接地,焊接時電烙鐵功率應不超過25W,最好使用12V~24V的低電壓烙鐵,且前端作為接地點,先焊柵極,後焊漏極與源極。在測試MOSFET時,測量儀器和工作台都必須良好接地,MOSFET的三個電極未全部接入測試儀器或電路前,不要施加電壓,改換測試范圍時,電壓和電流都必須先恢復到零。② 過電流保護IGBT過電流可採用集射極電壓狀態識別保護方法,電路如圖5所示圖 5 集射極電壓狀態識別保護電路③ 短路保護圖 6 短路保護電路4) 緩沖電路緩沖電路(吸收電路)的作用主要是抑制器件的內因過電壓、/dt、過電流和di/dt,減小器件的開關損耗。這里採用由R LC組成的電路來吸收電壓、電流,如圖7。圖7 緩沖電路3、主電路的計算和元器件的參數選型1)計算①定義開關管導通時間ton與開關周期Ts的比值為占空比,用Dc表示Dc=ton/Ts②電感Lc= Uo(1-Dc)Ts/(2Po*Po) 其中: Po= Uo*Io③紋波電壓U1= Uo(1-Dc)Ts* Ts/8LC④電容C= Uo(1-Dc)Ts* Ts/8LU12)元器件參數①主開關管可以使用MOSFET,開關頻率為20Hz;②輸入200V,輸出50V,可確定占空比為Dc=25%③選擇電感Lc= Uo(1-Dc)Ts/(2Po*Po)=3.75*10^(-4)H
這個值是電感電流連續與否的臨界值,L>Lc則電感電流連續,試劑電感值可選為1.2倍的臨界電感值,可選擇為4.5×10˜4H;④據波紋的要求計算電容值C= Uo(1-Dc)Ts* Ts/8LU1=2.6*10^(-4)F⑤當開關頻率為50kHz時,L=1.8*10^(-4)H,C=1.04*10^(-4)四、Simulink模擬系統設計1、建立一個buck的新模型在「SimpowerSytems/Electrical Sources」庫中選擇」DC voltage source」直流電壓模塊在對話框中將直流電壓設置為200V。如下圖:在「SimPowerSystems/ElectricalSources」庫中選擇「Series RLC Branch」,右鍵選擇單擊並拖動,在復制出2個該元件,分別在對話框中「Branch Type」下拉菜單中選擇R、L、C,按照1)的計算結果賦值,在電感元件的對話框里最下方「Mesurement」選擇「Branch voltage and current」,以使能電感的端電壓測量和電流測量,電阻元件的對話框里「Mesurement」選擇「Branch voltage」,以使能負載電阻端的電壓測量,亦即Buck變換器的輸出電壓,具體如下圖:在「SimPowerSystems/ Mesurement」 庫中選擇「Multimeter」,對話框中的坐便又「Ub;L」、「Ib:L」、「Ub:R」幾項,依次選中,在右邊窗口中顯示,這樣就可以對電感電壓、電感電流、負載電阻電壓進行測量,如下圖:在「Simulink/Source」庫中選擇「Pulse Generator」庫中選擇「Pulse Center」,對話框中「Period(secs)」設置為20e-6,「Pulse Width(% of period)」設置為25,其他設置保持為預設值。如下圖:在「Simulink、Signal Routing」庫中選擇:「Bus Selector」,在復制出1個,分別連接在「Mosfet」和「Diode」的測試埠,將「Bus Selector」設置為測試各自的電流,連接二極體的「Bus Selector」對話框設置,如下圖:
在「Simulink/sink」庫中選擇示波器「Scope」,將其設置為6個輸入通道,具體的設置方法如下圖:為了實時顯示輸出電壓的平均值,在「SimPowerSystems/Extra Library/ Mesurement」裡面選取「Mean Value」,雙擊打開對話框,將其參數設置中的「Averaging Period(s)」設置為20e-6(求平均值時的這個周期設置可以使信號周期的整數倍),在「Simulink/sink」裡面選取「Display」。如下圖:在「SimpowerSytems/Power Electrical Sources」庫中選擇「Mosfet」和 「Diode」模塊,參數保留其預設值。如下圖:最終完成模擬模型如圖所示。模擬時間為0.1s,模擬演算法為ode23tb。2、模擬結果分析在菜單欄「Simulation」裡面的「Configuration Parameters」裡面設置模擬演算法,模擬演算法可以選取步長「Variable-step」下的ode23tb,其他設置可以保持預設,其中將「Max-step」(最大步長)設置的比較小(如1e-6或者1e-5)能夠使輸出波形較為平滑。本例中「Max-step」選擇預設值(auto)。如下圖上到下的波形依次為MOSFET們極觸發脈沖Ug、電感電壓Ul、電感電流il、輸出電壓Uo、MOSFET電流iT、二極體電流iD。電感電流連續,各個波形與理論波形規律一致。f=20kHzF=50kHz對比上面兩個圖可知,在其他條件不變的情況下,若開關頻率提高n倍,則電感值減少為1/n,電容值也減少到1/n,從式中也可以得到這個結論。另外可以發現圖中,輸出電壓平均值沒有達到50 v,而只有48.91v左右,這是由於反並聯二極體的導通壓降使得輸出比理論值小,在模擬模型中,二極體的導通壓降為0.8V,導通時通態電阻為0.001Ω,流經電流也會造成一定的電壓降,因此輸出電壓比50V小,在前文分析穩態時的工作波形時,得到的結果是在假設了導通後開關管電壓為0V以後,當開關器不是理想器件時,電壓和電流會有變化。
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電力電子技術課程設計之降壓斬波電路
一、概述
從八十年代末起,工程師們為了縮小DC/DC變換器的體積,提高功率密度,首先從大幅度提高開關電源的工作頻率做起,但這種努力結果是大幅度縮小了體積,卻降低了效率。發熱增多,體積縮小,難過高溫關。因為當時MOSFET的開關速度還不夠快,大幅提高頻率使MOSFET的開關損耗驅動損耗大幅度增加。工程師們開始研究各種避開開關損耗的軟開關技術。雖然技術模式百花齊放,然而從工程實用角度僅有兩項是開發成功且一直延續到現在。一項是VICOR公司的有源箝位ZVS軟開關技術;另一項就是九十年代初誕生的全橋移相ZVS軟開關技術。
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有源箝位技術歷經三代,且都申報了專利。第一代系美國VICOR公司的有源箝位ZVS技術,其專利已經於2002年2月到期。VICOR公司利用該技術,配合磁元件,將DC/DC的工作頻率提高到
㈤ simulink里斬波器模塊在哪
這個是濾波模塊,以R2011b為例, 或者你可以直接搜索名字:1st-Order Filter
㈥ 直流斬波電路有哪三種控制方式
斬波電路的控制方式通常有三種:時間比例控制方式、瞬時值和平均值控制方式、時間比與瞬時值混合控制方式。
直流斬波電路的功能是將直流電變為另一種固定的或可調的直流電,也稱為直流-直流變換器,直流斬波電路一般是指直接將直流變成直流的情況,不包括直流-交流-直流的情況。
直流斬波電路的種類很多,包括6種基本斬波電路:降壓斬波電路,升壓斬波電路,升降壓斬波電路,Cuk斬波電路,Sepic斬波電路,Zeta斬波電路,前兩種是最基本電路。
(6)斬波電路模塊擴展閱讀:
直流斬波是一種用斬波器斬切直流的方式。
用斬波器斬切直流的基本思想是:如果改變開關的動作頻率,或改變直流電流接通和斷開的時間比例,就可以改變加到負載上的電壓、電流平均值。
直流斬波器具有效率高、體積小、重量輕、成本低等優點,現廣泛應用於地鐵、電力機車、城市無軌電車以及電瓶搬運車等電力牽引設備的變速拖動中。
直流斬波器的輸出電壓平均值可以通過改變占空比,即通過改變開關器件導通或關斷時間來調節,常用的改變輸出平均電壓的調制方法有以下三種:
1、脈沖寬度調制。開關器件的通斷周期T保持不變,只改變器件每次導通的時間,也就是脈沖周期不變,只改變脈沖的寬度,即定頻調寬。
2、脈沖頻率調制。開關器件每次導通的時間不變,只改變通斷周期T或開關頻率,也就是只改變開關的關斷時間,即定寬調頻,稱為調頻。
3、兩點式控制。開關器件的通斷周期T和導通時間均可變,即調寬調頻,亦可稱為混合調制。當負載電流或電壓低於某一最小值時,使開關器件導通;當電流或電壓高於某一最大值時,使開關器件關斷。導通和關斷的時間以及通斷周期都是不確定的。