2022年Boost升壓電路設(shè)計

1、電力電子轉(zhuǎn)換電路建模與掌握作業(yè) 2姓名：胡志健 學(xué)號： 2141130一、設(shè)計要求：額定輸入電壓 DC 12V,輸出電壓 18V；輸出電流 5A,電壓紋波 0.1V, 閉環(huán)掌握,輸入電壓在 1014V變化或負(fù)載電流 25A變化時,穩(wěn)態(tài)輸出能保持在 18V；二、設(shè)計原理及方案1. 電路采納閉環(huán)增益補(bǔ)償式 原理圖如下所示：2. 參數(shù)運算Boost 電路實現(xiàn)設(shè)計要求；圖 1 Buck 升壓電路原理圖分析升壓斬波電路的工作原理時,第一假設(shè)電路中電感 L 值很大,電容 C值也很大；當(dāng)可控開關(guān) V 處于通態(tài)時,電源 E 向電感 L 充電,充電電流基本恒定為 . .,同時電容 .上的電壓向負(fù)載 .供電；因

2、.值很大,基本保持輸出電壓.為恒指,記為 .；設(shè).處于通態(tài)的時間為 . .,此階段電感 L 上積蓄的能量為 . . .；當(dāng) .處于斷態(tài)時 .和.共同向電容 .充電并向負(fù)載 .供應(yīng)能量；設(shè) .處于斷態(tài)的時間為 . .,就在此期間電感 .釋放的能量為.- . . .當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時,一個周期.中電感 .積蓄的能量與釋放的能量相等,即. . .= .- . . .化簡得.= . .+ . . ./. .= ./. .式中, ./. . 1,輸出電壓高于電源電壓,故稱該電路為升壓斬波電路；依據(jù)占空比定義 .= . ./.可以將輸出電壓表示為 .= ./1 - . 升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電

3、源電壓,關(guān)鍵有兩個緣由：（1）電感 .儲能之后具有使電壓泵升的作用；（2）電容 .可將輸出電壓保持住；3. 模型優(yōu)化 在借助電路仿真軟件時,建模時需考慮到現(xiàn)實世界中電子器件特性；為進(jìn)一步切合實際應(yīng)用場合挑選的 Boost 增益反饋掌握電路圖,如下所示：圖 2 增益補(bǔ)償式 Boost 電路 可以看到,在圖 2 中對電感、電容、二極管以及開關(guān)管都做了實際化處理；此外,在輸出電壓端采納電阻分壓反饋方式,將實際輸出反饋給PWM掌握器,進(jìn)而掌握開關(guān)管SW；4. 仿真電路 4.1 主電路結(jié)構(gòu)圖圖 3 升壓電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 4.2 Boost 升壓部分圖 4 Boost 升壓斬波電路 4.3 信號運算圖 5

4、輸出電壓與電感電流運算5. 反饋設(shè)計與增益補(bǔ)償5.1 反饋電路設(shè)計如下圖 6 所示,實際輸出電壓 . . 與參考電壓 . . 比較產(chǎn)生誤差信號,傳遞給反饋函數(shù)做進(jìn)一步運算；圖 6 電壓負(fù)反饋設(shè)計 5.2 增益補(bǔ)償設(shè)計與傳函設(shè)計為了將實際輸出電壓與參考電壓比較后偏差進(jìn)一步放大并轉(zhuǎn)換為掌握 PWM脈沖；設(shè)計如下圖 6 所示的增益補(bǔ)償式電路,原型如下：圖 7 增益補(bǔ)償式反饋依據(jù)增益補(bǔ)償式電路,運算出反饋傳函為.=. 2.1+ .3 + 1. 1.2+ 1. 1.1+ . 3. 2.3+ 1. . 1+ . 1.3.23+ 1. 2.1 + .3 + 1. 1.2 + 1. 1.1 + .3. 2.3

5、 + 1. 2 . 3 + 1 ,. .依據(jù)設(shè)計要求,運算出補(bǔ)償反饋傳函為：.= 其對應(yīng)的波特圖如下：6. 仿真結(jié)果 參數(shù)挑選：6.955 10-8. 2 + 0.003095.+ 34.442.314 10-12. 3 + 3.042 10-6 . 2 + .圖 8 增益式補(bǔ)償傳函幅頻特性. .= 10 14. .= 3.6 . .= 100. .= 0.005 . .= 0.01 .= 43.75.= 2.88. . ._1= 0.02 . ._2= 0.02 1 輸入電壓 . .= 12.,. = 3.6.時,系統(tǒng)輸出電壓如下所示：圖 9 輸入電壓 . .= 12.輸出電壓曲線2 輸入電壓 . .= 10.,. = 3.6.時,系統(tǒng)輸出電壓如下所示：圖 10 輸入電壓 . .= 10.輸出電壓曲線3 輸入電壓 . .= 14.,. = 3.6.時,系統(tǒng)輸出電壓如下所示：圖 10 輸入電壓 . .= 14.輸出電壓曲線6.4 輸入電壓 . .= 12.,. = 3.2 5.4 2.66.時,系統(tǒng)輸出電壓如下所示：圖 11 負(fù)載電阻 . 變化時輸出電壓曲線7. 總結(jié)本次試驗,主電路采納 Boost 增益補(bǔ)償方式升壓電路,實現(xiàn)了輸入電壓 . .= 10 14.變化時,輸出電壓穩(wěn)固在 18V鄰近特性；并且