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1、目录1设计原理分析11.1总体结构分析11.2主电路的设计11.3触发电路的设计21.4驱动电路设计31.5保护电路分析52仿真分析与调试62.1建立仿真模型62.2仿真结果分析83确定实际参数11心得体会12参考文献14附录：15IGBT直流斩波电路的设计1设计原理分析1.1总体结构分析直流斩波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。它在电源的设计上有很重要的应用。一般来说，斩波电路的实现都要依靠全控型器件。在这里，我所设计的是基于IGBT的降压斩波短路。直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。电路的结构框图如下图（图1）所示。图1 电
2、路结构框图除了上述主要结构之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电器隔离。1.2主电路的设计主电路是整个斩波电路的核心，降压过程就由此模块完成。其原理图如图2所示。图2 主电路原理图如图，IGBT在控制信号的作用下开通与关断。开通时，二极管截止，电流io流过大电感L，电源给电感充电，同时为负载供电。而IGBT截止时，电感L开始放电为负载供电，二极管VD导通，形成回路。IGBT以这种方式不断重复开通和关断，而电感L足够大，使得负载电流连续，而电压断续。从总体上看，输出电压的平均值减小了。输出电压与输入电压之比由控制信号的占空比来决定。这也就是降压斩波电路的工作原理。降压
3、斩波的典型波形如下图所示。图3 降压电路波形图图2中的负载为电动机，是一种放电动式负载。反电动势负载有电流断续和电流连续两种工作状态。分别入图3中b）和a）所示。无论哪一种情况，输出电压的平均值都与负载无关，其大小为： （1-1）Ton表示导通的时；Toff表示截止的时间 ；A表示导通时间占空比。对于输出电流，当UoE时电流连续，输出电流平均值大小为： （1-2）当UoE时才会有电流。设定E为40V，内阻为6。要使输出电压100V时电流连续可调，则占空比必须大于20%。此时波形图如下。图10反电动势20%占空比图11 反电动50%占空比波形由上述波形图可以看出，电压电流的波形仍然都近似为一条直
4、线。电压浮动从59.091V到59.099V，平均值约为59.095V电流浮动从9.82V到9.88V，平均值约为9.85V。此时要维持电压的连续可调，则占空比至少要达到20%。综合分析从20%到50%即可实现让斩波电路能够连续可调。3确定实际参数结合仿真过程的想象和分析，先确定纯电阻负载时R=10。占空比从0到50%调整，但其间必然会产生电流断续。带反电动势负载时，R=6, E=40V,占空比从20%到50%调控时，可以保证负载电流连续。如下图所示，供给斩波的直流电是由交流电经整流后得到的。图12 整流电路有前述可知要求供给斩波的直流电压为200V。则变压器二次侧电压有效值为： U2 = 2
5、00 / 0.9 = 222.22V二次侧电流最大有效值为： I2 = 10 / 2 = 5A变压器容量为： S = U2 * I2 = 1111VA 一次侧电流最大有效值为： I1 = S / 220 = 5.05A对于IGBT，它所承受的最大电压为200V，最大电流为10A。由于IGBT很容易过电损坏，选择器件是留足两倍的裕量。则选择IGBT的额定电压为400V，额定电流为20A。另外，续流二极管承受最大电压和电流与IGBT相同，也采用相同方式来整定器件参数，即其额定电压也与IGBT相同。心得体会通过这次对降压直流斩波电路的课程设计，我对斩波电路有了更加清晰的认识，同时也对IGBT的驱动电
6、路和保护电路也有了更深刻的认识，另外，在做设计的过程中我也学会了用一些基本元部件进行建模的基本方法，加深了对课本知识的进一步理解。同时这次课程设计应用到MATLAB软件，设计时借助MATLAB软件进行系统模型仿真，进一步熟悉了MATLAB语言及其应用，用该软件对该电路进行分析，大大简化了计算和绘图步骤。同时该次课程设计，还用到了Altium Designer软件进行原理图的绘制，是我跟家熟练地掌握了Altium Designer绘图的技巧。书写课程设计说明书时使用WORD软件，使我掌握了许多关于WORD编辑和排版技巧，提高了自身对一些基本软件的应用技能。总之，这次课程设计不仅增加了我的知识积累
7、，让我有机会将课堂上所学的电力电子理论知识运用到实际中，了解了这些知识在电源上丰富而强大的用途，为将来走进工作打下了基础，还让我懂得自主学习的重要性，还有做什么事情都要有恒心，有信心，动脑子去想，就一定有所收获。参考文献1王兆安、黄俊.电力电子技术.北京：机械工业出版社，20082王维平.现代电力电子技术及应用.南京：东南大学出版社，1999 3叶斌.电力电子应用技术及装置.北京：铁道出版社，19994马建国.孟宪元.电子设计自动化技术基础.清华大学出版社,20045马建国.电子系统设计.北京：高等教育出版社,20046王锁萍.电子设计自动化教程.四川：电子科技大学出版社，2002仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fr den persnlichen fr Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l tude et la recherche uniquement des fins personnelles; pas des fins commerciales. , , . 以下无正文
IGBT直流斩波电路的设计
