课程设计报告-全桥直流变换器的设计与仿真Word文件下载.docx
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不及格
(x<
60)
参考标准学习马虎,
评分
科学作风严谨,
较认真,科
尚好,遵
可,能遵守
纪律涣散,
严格保证设计
学作风良好,
守组织纪
组织纪律,
工作作风
学习
时间并按任务
能按期圆满
律,基本
能按期完成
不严谨,不
态度
20
书中规定的进
完成任务书
保证设计
任务
能保证设
度开展各项工
规定的任务
时间,按
计时间和
作
期完成各
进度
项工作
设计合理、理
设计合理、
设计合理,
设计基本合
设计不合
论分析与计算
理论分析与
理论分析
理,理论分
理,理论
正确,实验数
计算正确,
与计算基
析与计算无
分析与计
据准确,有很
实验数据比
本正确,
大错,实验
算有原则
强的实际动手
较准确,有
实验数据
数据无大错
错误,实
技术
能力、经济分
较强的实际
比较准确,
验数据不
水平
析能力和计算
动手能力、
有一定的
可靠,实
与实
30
机应用能力,
经济分析能
实际动手
际动手能
际能
力
文献查阅能力
力和计算机
能力,主
力差,文
强、引用合理、
应用能力,
要文献引
献引用、
调查调研非常
文献引用、
用、调查
调查调研
合理、可信
调查调研比
调研比较
有较大的
较合理、可
可信
问题
信
结构严谨,逻
结构合理,
结构基本合
内容空泛,
辑性强,层次
符合逻辑,
层次较为
理,逻辑基
结构混乱,
清晰,语言准
文章层次分
分明,文
本清楚,文
文字表达
论文 确,文字流畅,
(计 完全符合规范
算书、 化要求,书写
图纸) 50 工整或用计算
明,语言准确,文字流畅,符合规范化要求,
理通顺,基本达到规范化要求,书写
字尚通顺,勉强达到规范化要求;
图纸比较工
不清,错别字较多,达不到规范化要求;
撰写
机打印成文;
书写工整或
比较工整;
整
图纸不工
质量
图纸非常工整、
用计算机打
图纸比较
整或不清
清晰
印成文;
图
工整、清
晰
纸工整、清
指导教师评定成绩:
指导教师签名:
年 月 日
重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书
课程设计题目
学院
电气工程学院
专业
电气工程
年级
2010级
已知参数和设计要求:
[1]直流输入电压380V;
[2]输出电压48VDC;
[3]输出功率1000W;
[4]开关频率100kHz。
学生应完成的工作:
[1]查阅相关文献和教材,了解全桥直流变换器的工作原理;
[2]完成电压控制的直流全桥变换器的设计和仿真;
目前资料收集情况(含指定参考资料):
[1]许大宇,阮新波,严仰光,对移相控制零电压开关PWM全桥直流变换器的新型理论分析方法,电机与控制学报,2003,7
(2):
112-117
[2]郑连清,朱军,娄洪立,何立新,新型零电流转换移相全桥DC/DC变换器,电力自动化设备,2008,28(6):
22-26
完成日期 年 月 日
学 生 (签名)
任务下达日期 年 月 日
指导教师 (签名)
课程设计的工作计划:
[1] 第一周:
查阅相关文献和教材,掌握全桥直流变换器的工作原理,完成电路的参数设计;
[2] 第二周:
完成电压控制的全桥直流变换器的仿真分析,并撰写报告,字数不少于4000字。
摘要
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。
本次课题为全桥直流变换器的设计与仿真,使用了全控器件IGBT,能将直流信号转换成变压的直流信号,其作用相当于一个变压器。
一般的变压器是由交流电压不过变比能很方便的通过控制IGBT的驱动信号占空比来控制,而且能有滤波的功能。
全桥直流变换器集PWM技术和谐振技术于一体,具有体积小、重量轻、效率高的特点,特别适合中大功率应用场合,然后对其工作原理的分析。
本次课程设计就是基于对全桥直流变换器的设计与仿真练习,达到培养学生独立思考解决问题的能力。
正文
1.引言
1.1问题的提出
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如果把计算 机控制比喻为人的大脑,电磁机械等动力机构喻为人的四肢的话,则电力电子 技术则可喻为循环和消化系统,它是能力转化和传递的渠道。
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。
全桥
DC/DC变换器是可双象限运行的直流-直流变换器。
随着科技和生产的发展,对全桥DC/DC变换器的需求逐渐增多,主要有直流不停电电源系统、航天电源系统、电动汽车等应用场合。
在需要能量双向流动的场合,全桥DC/DC变换器的应用可大幅度减轻系统的体积重量和成本,有重要的研究价值。
1.1.1什么是直流-直流变换器的功能?
直流-直流变换器就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。
1.1.2直流-直流变换器有哪些应用?
直流-直流变换器广泛应用于远程及数据通信、计算机、办公自动化 设备、 工业仪器仪表、军事、航天等领域。
1.2国内外研究现状
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。
美国
VICOR公司设计制造得多种ECI软开关DC/DC变换器,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NemicLambda公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模
块RM系列,其开关频率为200—300KHz,功率密度已达27W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。
直流斩波电路的应用非常广,但在实际产品中应用时也存在一些问题:
首先电源系统本身的耗能元件如电源内阻、滤波器阻抗、连接导线及接触电阻等都会引起系统损耗。
可控型器件IGBT的栅极电阻Rg会随着驱动器件电流额定值的增大而减小,而栅极电阻Rg的变化又会对电路的性能产生影响。
以及驱动电路如何实现过电流电压保护问题。
2.全桥电路的工作原理
图1
全桥电路中的逆变电路由四个开关组成,互为对角的两个开关同时导通,而同一侧半桥上下两开关交替导通,将直流电压逆变成幅值为Ui的交流电
压,加在变压器一次测。
改变开关的占空比,就可以改变整流电压Ud的平均值,也就改变了输出电压Uo。
当IGBT1和IGBT4开通后,二极管VD1、VD4处于通态,电感的电流逐渐上升;
IGBT2与IGBT3开通后,二极管VD3和VD2处于通态,电感L的电流也上升。
当四个开关都关断时,四个二极管都处于通态,各分担一半的电感电流,电感L的电流逐渐下降。
IGBT1和IGBT2断态时承受的峰值电压均为Ui。
如果IGBT1、IGBT4与IGBT2、IGBT3的导通时间不对称,则交流电压中将含有直流分量,会在变压器一次电流中产生很大的直流分量,并可能造成磁路饱和。
因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生。
也可以在一次侧贿赂串联一个电容,以阻断直流电流。
为了避免同一侧半桥中上下两开关在换流的过程中发生短暂的同时导通现象而损坏开关,每隔开关各自的占空比不能超过0.5,并应保留裕量。
当滤波电感电流连续时,有
U0=N22ton
Ui N1T
如果输出电感电流不连续,输出电压将高于式(5-55)的计算值,并随负载的减小而升高,在负载为零的极限情况下,
i
U=N2U
N1
3.电路图参数设计及仿真
3.1开环电路
3.1.1开环电路图设计
开环电路图如下图所示:
图2
图中各元件的参数设置说明如下。
VDC1:
380V直流电压源,根据设计要求;
VSQ1:
幅值1V,频率100000HZ,占空比为0.33,相角延迟60度的矩形波脉冲发生器;
VSQ2:
幅值1V,频率100000HZ,占空比为0.33,相角延迟240度的矩形波脉冲发生器;
TI1:
按输出电压与输入的比值Uo:
Ui=0.33*(n1:
n2)得一次测与二次侧线圈绕组匝数比为n1:
n2=380:
72.7;
L=0.00005H,此数值是经过实验得到的,能将超调量调到适当;
C=0.00005F,此数值是经过实验得到的,能保证输出电压的平稳性;
R=2.304欧姆,由R=(U^2)/P求得;
其输出电压由Uo测得。
仿真结果如下:
图3
结果分析:
仿真结果基本满足设计要求(输出电压48V,功率为1000w)
3.1.2负载跳变时的仿真
仿真电路如下。
图4
电路图4各参数说明:
与原电路图2相比,负载增加了并联电阻R’,阻值
为1欧姆。
与之串联的IGBT的驱动电压由延迟时间为0.003秒(此时原电路图
2已进入稳态)的阶跃信号提供。
其输出电压波形如下。
图5
可以看到在0.003s时,负载突变会给输出造成较大的影响波动。
3.1.3电源跳变时的仿真
图6
电路图6各参数说明:
与原电路图2相比,电源增加了一个幅值为100v,延迟时间为0.003s的阶跃信号,从而实现电源跳变。
仿真结果如图7。
图7
可以看到在0.003s时,由于电源的突变,电路输出最后稳定在62v左右。
输出电压幅值误差已达(62-48)/48=0.29,已经不符要求。
3.2闭环电路
3.2.1闭环电路的设计
加入pi调节器可以有效的控制输出的稳定性。
根据pi调节器的结构,结合本电路图可知在pi调节器的输出端应该接
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- 课程设计 报告 直流 变换器 设计 仿真