

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、500W升壓斬波電路設(shè)計與仿真摘要:本文對Boost升壓斬波電路的工作原理進行了詳盡分析,并用Visio軟件做出電路在電感電流連續(xù)工作時的主要波形,并根據(jù)電路需要完成的任務(wù)進行參數(shù)計算,最后用Matlab/simulink軟件搭建主電路,根據(jù)所計算的參數(shù)對用到的元器件進行參數(shù)設(shè)定,對Boost電路進行仿真。關(guān)鍵詞:Boost升壓斬波電路;Visio軟件;Matlab/simulink軟件;仿真500WboostchoppingcircuitdesignandsimulationAbstract.Inthispapertheboostchoppingcircuitworkingprinciple
2、isdiscussedindetail,andusingVisiosoftwaretomakethecircuitintheinductorcurrentdiscontinuousoperationwhenthemainwaveform,andaccordingtothecircuitneedtocompletethetaskparametercalculation,finallyusestheMatlab/simulinksoftwaretobuildthemaincircuit,accordingtotheparametersofthecomponentsusedtosetparamete
3、rs,toboostchoppercircuitsimulation.Keywords:Boostchopper;Visiosoftware;Matlab/simulinksoftware;Simulation1序言近年來,不斷進步的計算機技術(shù)為現(xiàn)代控制技術(shù)在實際生產(chǎn)、生活中提供了強有力的技術(shù)支持,新的材料和結(jié)構(gòu)器件又促進了電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,且在各行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)(PowerElectronicsTechnology)是研究電能變換原理及功率變換裝置的綜合性學(xué)科,包括電壓、電流、頻率和波形變換,涉及電子學(xué)、自動控制原理和計算機技術(shù)等學(xué)科。咼功率密度、咼效、咼可靠性、體積
4、小、重量輕等特點的開關(guān)電源已在航空航天、通信、計算機等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。開關(guān)電源的核心是開關(guān)變換器,對開關(guān)變換器的建模和控制方法顯然是對電路分析設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)電力電子中的直流變換器(DC-DCConverter)在電力電子中占有非常大的地位,在電力電子中應(yīng)用非常廣泛。直流-直流變流電路又叫斬波電路,包括六種基本斬波電路:降壓斬波電路(BuckChopper)、升壓斬波電路(BoostChopper)、升降壓斬波電路(Buck-Boost)、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。在這里以升壓斬波電路為例進行分析。2Boost主電路拓?fù)浜涂刂品绞?.1Boost主電路的構(gòu)成
5、升壓斬波電路(BoostChopper)的主電路原理如圖1,Boost變換器是輸出電壓V高于或等于輸入電壓V的直流變換器,其主電路由oin四個元器件構(gòu)成,其中電路中電感L在輸入端稱為升壓電感。開關(guān)管V為PWM工作,其占空比不允許超過1,Boost電路工作是由于升壓電感值大小的不同,出現(xiàn)電流連續(xù)和斷續(xù)兩種情況,但在實際應(yīng)用中主要要求電感值足夠大,使Boost電路工作在電流連續(xù)的狀態(tài)下。因此為了分析方便,現(xiàn)假設(shè)升壓感足夠大,在一個周期內(nèi)電流連續(xù)。DVinvv匚VLVJmricf11C圖1Boost電路工作原理圖電流連續(xù)時有兩個開關(guān)模態(tài),即V導(dǎo)通時的模態(tài)1,等效電路見圖2(a);V關(guān)斷時的模態(tài)2,等
6、效電路見圖2(b)。VinDioiLfLfWv+v'VinL(a)V導(dǎo)通(b)D續(xù)流圖2Boost開關(guān)模塊的等效電路2.2電感電流連續(xù)工作時的基本關(guān)系電感電流連續(xù)工作時的工作主要波形見圖3。VGE>ttoff圖3主要工作波形為了分析方便,在此忽略電感的寄生電阻,且假設(shè)濾波電容足夠大。t=0時刻,V導(dǎo)通,v全部加在L上,i增加,負(fù)載功率由C儲infLff能提供;t=t時,i達到最大值i,關(guān)斷V,i通過二極管D向負(fù)onLfLfminLf載流動,電源功率和電感儲能一起向C和負(fù)載R轉(zhuǎn)移,C充電,i減ffLfILfLfmin小,當(dāng)t=T時,i=i,此后V及再次導(dǎo)通進入下一次循環(huán)周期。LfL
7、fmina,diLf=V/dtin_vlinaTLfLLfV導(dǎo)通時,設(shè)占空比為痕,電感iLf的增量為。i,則電壓方程為21)(22)V關(guān)斷時,電壓方程和電感電流i的減少量i為:LfLf(23)diLf=V-V/dt°in(24)ni=VoZV(1-a)TLfL在電路工作穩(wěn)態(tài)時,在一個開關(guān)周期內(nèi),電感電流增加量應(yīng)等于下降量,因此(25)V _1oV 1ain若不計變換器損耗,則(26)I_1inI1ao上式中的I和I分別為Boost變換器的輸入電流和輸出電流。流ino過L的電流的平均值為:f(27)i+i(28)LfminLfmaxLf2I二ILfin由于濾波電容足夠大,所以流過二極管
8、的平均電流等于輸出電流,艮卩(29)(210)(211)I-1-V,DoR流過開關(guān)管IGBT的電流的平均值為:aIIIIIIVLfDino1ao流過開關(guān)管和二極管電流的最大值為:.I(1a)aVlllo+oVmaxDmaxLfmax1a2Lf開關(guān)管和二極管截止時承受的電壓等于輸出電壓,即V二V二VVDo輸入電流脈動等于電感電流脈動,即(212)(213).VVi=ii=inoa(la)inLfminLfmin因為電容很大,因此輸出電壓在一個開關(guān)周期內(nèi)變化較小,則輸出電壓脈動量可用V導(dǎo)通期間c的放電量q來計算,q二IaT,又fCfCfo有Q二CnV,故得(214)勺fDoanV=IoCfof由上
9、式可見,當(dāng)占空比a接近1時,輸出電壓趨于無窮大。3主電路參數(shù)計算本電路要完成的功能為:輸入電壓為48V,輸出電壓為100V,輸出功率P為500W,輸入紋波電流為輸入電流平均值的2%,輸出紋波電壓為輸出電壓平均值的2%,開關(guān)頻率為100kHZ。占空比:根據(jù)式a=1-Xn可得占空比a=0.52。Vo輸出電流(二極管電流)的平均值:因為電容足夠大,忽略電容電流,則I=I=p=5AOoDVo輸入電流(電感電流)的平均值:I=I丄=10.4Aoino1a升壓電感的選擇:根據(jù)紋波電流為輸入電流平均值的2%,可得在開關(guān)管導(dǎo)通期間電感電流的增量為i=0416A,因此電感值為LfTVaTL=0.6mHofniL
10、f濾波電容的選擇:根據(jù)輸出電壓和輸出電流可得負(fù)載電阻為R=20q,根據(jù)輸出紋波電壓為輸出電壓平均值的2%,可得濾波電容值為C=VoaT=6.5F。fRVo極管的選擇:流過二極管的電流最大值i=I+05=10.608A,其平均值I=10.608/1.57=6.76A,為保定maxLfLfD一定的裕量,二極管應(yīng)承受的最大電流為13.34A;二極管承受的最大反向電壓為100V,其平均值為63.7V,為保持一定的裕量,承受最大反向電壓為127.4V。開關(guān)管的選擇:開關(guān)管能承受的最大電流為13.34A,能承受的最大反向電壓為127.4V。4電路的仿真通過Matlab/simulink對電路進行建模,然后
11、根據(jù)所求參數(shù)改動器件相應(yīng)參數(shù)進行仿真,并與預(yù)期目的進行比較,然后改動占空比大小,在進行仿真。(1) 首先打開Matlab/Simulink軟件,然后再點擊菜單欄的“file”新建一個模型庫。(2) 打開SimPowerSystems中的ElectricalSources找到直流電源(DCVoltageSources),然后加到新建的模型庫中。(3) 在Elements中找到ParallelRLCBranch,添加到新建模型庫中,一共添加三個,然后分別雙擊此元件進行設(shè)置,分別設(shè)置成R、L、Co(4) 在PowerElectronics中找到二極管(Diode)和IGBT,并添加到模型庫中。(5)
12、 在Simulink庫中找到示波器(scope)、脈沖源、Continus、電壓表和電流表并添加到模型中。(6) 根據(jù)圖1進行連線,得到仿真電路如圖4,并根據(jù)所計算的參數(shù)對相應(yīng)的元器件進行參數(shù)設(shè)置。仿真時,仿真時間設(shè)定為0.008s,算法選擇ode23tb(stiff/TR-BDF2)進行仿真。仿真所得輸出電壓波形如圖5:神、1命畑淵£尿瞬腳;:嘩|;帛肘麗旳梆/.(1iJ*/JT/120100806040201.51iTimeoffset:003-3x10仿真結(jié)果的局部放大圖如圖6:-3x1010310210-1i1111IIJ1':.1a'-11IIIl11i,;
13、l:;!|1111111111PlJ111*1J11Jiu'II10(J1:111-.1111:i1;:11I1:if'11f>iH11!tI1|1f1.IIIIIIr:|N::-:11:11991111«,I1-.:'.;11111rpli11*iLJl.,1:1:i.:i;i:N)iiifni1J111-:.1I::198'11J1111:1y1;1;t1iiIu¥1LI11=1-1;:!il1|IIi(i|r1|'ll:./U1:L97J.i1i1-1:i11r11196951.351.41.451.51.551.61.6
14、5iTimeoffset:1.7由放大圖可得輸出電壓的最大值101V,最小值為97V,因此可得輸出電壓平均值為99V。所得結(jié)果與預(yù)期所得結(jié)果100V近似,在誤差允許范圍內(nèi)輸出結(jié)果滿足要求。11.811.61'、J11i11,ii::r.I:.hJii:;II1HI:冷I;.:,1:1:1''!1.1.rx;rjUn|JqIiflji!川1yj1I'il'l11I1IJ1,:i11'!|ll:.-!J.:-:,-ii:1.1'-H.:1,11;1H11Voi廠;J汕訂忖11J11:i:11i<1Ii1"111.411.21110.810.61.710.410.2ITimeoffset:-3x10輸入電流與輸出電流仿真結(jié)果如圖7和圖8:由圖可見輸入電流最大值為11.2A,最小值為10.8A,則輸入電流平均值為11A;輸出電流最大值為5.05A,最小值為4.85A,則輸出電流平均值為4.95A,輸入電流與輸出電流在誤差范圍內(nèi)均滿足要求。5.3x105結(jié)論通過對Boost進行指定參數(shù)的仿真,得到的輸出電壓、輸入電流和輸出電壓的仿真結(jié)果有一定的誤差,但都在所設(shè)計的紋波電流和紋波電壓所允許范
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 如何評估與優(yōu)化秘書工作計劃
- 市場調(diào)查與需求分析計劃
- 2025年大環(huán)內(nèi)酯類藥合作協(xié)議書
- 2025年液體氣體過濾、凈化機械項目發(fā)展計劃
- 2024-2025學(xué)年九年級化學(xué)下冊 第十單元 酸和堿 課題2 酸和堿的中和反應(yīng)教學(xué)實錄 (新版)新人教版
- 北師大版二年級上冊數(shù)學(xué)教案-第8單元第3課時 買球
- 膽汁淤積癥護理查房
- 廣告租用合同范本
- 2025年呼和浩特貨運從業(yè)資格證結(jié)業(yè)考試答案大全
- 2025年蘭州貨車從業(yè)資格證答題
- 技術(shù)核定單(示范文本)
- 病歷書寫的教案
- 吉林大學(xué)汽車設(shè)計期末考試復(fù)習(xí)資料高等教育
- 移動機器人SLAM技術(shù) 課件 【ch02】移動機器人的結(jié)構(gòu)
- 銀行員工談話記錄表
- 員工入職電子合同
- 有關(guān)高中生英文勵志演講稿3篇
- BIM在水利水電工程中的應(yīng)用
- 幕墻工程及幕墻工程用材料進場復(fù)檢或見證檢測項目及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一覽表
- Topic+5+School+life(校園生活)-2023年中考英語話題復(fù)習(xí)精美課件
- 消防應(yīng)急疏散演練課件
評論
0/150
提交評論