直流斩波电路（打印）

电力电子技术课程设计（论文）

题目：直流斩波电路性能研究

院 （系）： 电气学院 专业班级： 11-电-41 学 号： 11284042 学生姓名： 昌 玲 指导教师： （签字） 起止时间：2014-5-01至2014-5-15

摘要

本文阐述六种直流斩波电路中的升降压斩波电路，随着半导体工业的发展，DC/DC变换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。直流变换电路的用途非常广泛，包括直流电动机传动、开关电源、单相功率因数校正，以及用于其他领域的交直流电源。直流斩波电路无论是从性能、功率还是节能性上都处于不断地发展之中。升降压斩波电路是升压斩波电路与降压斩波电路的结合体，兼容了二者的功能，因此决定了其能适应更加复杂多变的环境，同时也方便于升级与改良，目前主要运用在于于拖动直流电动机。采用桥式整流电路将工频交流整流为适当的直流电压，用SG3525作为驱动电路，并在电路中串入熔断器，对电路进行保护，实现升降压直流斩波可调电路。

关键词：升降压 斩波 SG3525驱动

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目录

第一章 绪论…………………………………………………4

1.1 电力电子技术概况……………………………………………4 1.2 本文设计内容………………………………………………………….……4

第二章 升降压直流斩波电路设计………………..……………..5

2.1 整流电路设计……………………………………………………………….5 2.2 降压斩波电路图…..……………………………………………………….62.3 升压斩波电路图…………..……………………………………………….72.4 控制和驱动电路设计…………………………………………………..… 82.5 保护电路设计………………………………………………….……………11

一、防止阳极电压上升率过高保护………………………………….……12 二、晶闸管的过电压保护…………………………………………….……12 三、晶闸管的过电流保护…………………………………………….……12 2.6 系统仿真…………………………………………………………….………12

（1）驱动电路的仿真波形………………………………………..………12 （2）当R0=25KΩ时，电路调为降压时输出波形…………………………13

（3）当R0=75KΩ时，电路调为升压电路时输出波形………….…….…15

第3章课程设计总结………………………………………………..……16 参考文献…………………………………………………………….…….….17

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第一章 绪论

1.1电力电子技术概况

直流-直流变流电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。直接直流变流电路也称斩波电路，它的功能是将直流电变成为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况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用变压器实现输入输出间的隔离，因此也称为带隔离的直流-直流变流电路或直-交-直电路。

直流斩波电路的种类较多，包括六种基本斩波电路：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，其中前两种是最基本的电路。

直流斩波器在把直流变换成另一电压直流的过程中，依靠的是脉冲宽度调制(PWM)的工作方式，因此直流斩波调速系统也称直流脉宽调速系统。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）两种。前者较为通用，后者容易产生干扰。当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。

经济性能：直流电动机V—M调速系统使用的电源是三相交流电源，但是在许多应用场合的电源却是直流电源，例采用直流电网供电的城市公交车(电车)、地铁，由蓄电池供 电的电动汽车、电瓶车等，在这种应用场合使用的直流调速系统则必须采用DC／DC变换器，即在这种应用场合不能使用V—M调速系统，而应使用直流斩波调速 系统。

长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在控制领域，高开关频率、全控型第二代电力半导体器件(GTR、GTO、MOSFET、IGBT等)的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。随着社会的发展，各种智能化的产品日益走入寻常百姓家。为了实现产品的便携性、低成品以及对电源的限制，小型直流电机应用相当广泛。

1.2本文设计内容

从经济与技术角度考虑，首先，设计整流电路，并通过计算选择整流器件的具体型号。其次，对斩波电路进行设计，再设计或选择驱动电路。最后绘制相关电路图。

电路中要求：交流电源为单项220V，前级整流输出电压限制在50V以内，斩波电路所带负载为纯电阻负载，斩波电路输出电流最大值为2A，输出直流电压在10～100V左右可调。

第二章 升降压直流斩波电路设计

2.1整流电路设计

整流电路尤其是单相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要，也是应用最为广泛的电路。不仅应用于工业，也广泛应用于交通运输，电力系统，通信系统，能源系统等其他领域。本实验装置采用单相桥式全控整流电路（所接负载为纯电阻负载）。

单相桥式整流电路

在单项桥式全控整流电路中，晶闸管 VT1 和 VT4 组成一对桥

Ud臂，VT2 和 VT3 组 成另一对桥臂。在 u2 正半周（即 a 点电位高?Rd于 b 点电位） ，若 4 个晶闸管均不导 通，负载电流 id 为零，

ud 也为零，VT1、VT4 串联承受电压 u2，设 VT1 和 VT4 的漏电 阻相等，则各承受 u2 的一半。若在触发角α处给 VT1 和 VT4 加触发脉冲，VT1、 VT4 即导通，电流从 a 端经 VT1、R、VT4 流回电源 b 端。当 u2 为零时，流经晶闸管 的电流也降到零，VT1 和 VT4 关断。

在 u2 负半周，仍在触发延迟角α处触发 VT2 和 VT3（VT2 和 VT3 的α=0 处为ω t=π） ，VT2 和 VT3 导通，电流从电源的 b 端流出，经 VT3、R、VT2 流回电源 a 端。 到 u2 过零时，电流又降为零，VT2 和 VT3 关断。此后又是 VT1 和 VT4 导通。

22U2和如此循环工作下去。晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为

I2U2。

整流电压平均值为：

Ud?1????2U2sin?td(?t)?0.9U21?cos?2 - 5 -

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