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1、（密）（封）（线）本科课程设计专用封面设计题目： Sepic斩波器的设计与仿真 所修课程名称： 电力电子技术课程设计 修课程时间：完成设计日期：评阅成绩： 评阅意见：评阅教师签名： 年 月 日8Sepic斩波器的设计与仿真一设计要求1）完成Sepic斩波器的设计与仿真；2）设计要求：输入：DC100V，50Hz； 输出：DC50V150V二 题目分析 升降压sepic斩波原理图：图一Sepic斩波电路 升降压斩波电路的基本原理：当可控开关V 处于通态时，电源E 经V 向电感L 供电使其贮存能量，此时电流为i1，方向如图2中所示。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。此后，使V关断，电
2、感L 中贮存的能量向负载释放，电流为i2，方向如图2所示。可见，负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反。稳态时，一个周期T内电感L两端电压uL对时间的积分为零，即 V处于通态期间，uL=E；而当V处于断态期间，uL=-uo。于是： 所以输出电压为： 改变导通比，输出电压既可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当01/2时为降压，当1/21时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。本实验要求输出：DC50V150V，则 1/33/5 三 主电路设计、元器件选型及计算：由于本次实验主要要求对电路的仿真，则放弃了较为复杂精确计算的方法，而选择先估算，再在仿真中修改参数逐步调试的方法。由LR,1/
3、CR,初步选择满足条件的L,C,R的值经过多次筛选与调试最后选择=2*20k, L1=10mH, L2=5mH, C1=100u, C2=1000u,R=100.从而达到实验的要求实验仿真如下图图三 仿真电路图四 主电路仿真分析1.当=1/3时,输出DC=50V，仿真波形如下：2.当=1/2时,输出DC=100V，仿真波形如下： 3.当=3/5时,输出DC=150V，仿真波形如下：五 控制电路设计1.控制原理：图四所示是该DCDC变换器控制系统的控制。原理框图四，其应用背景是卫星储能姿控两用飞轮能量回馈系统。控制系统采用电压、电流双闭环串级控制结构，外环是电压环，内环是电流环。控制原理是电压给
4、定U 与电压反馈U进行比较，得到的电压误差经电压调节器输出作为电流给定 ，r与电流反馈I进行比较，得到的电流误差经电流调节器输出对应PWM 波的脉冲宽度，然后经PWM 控制决定分配给哪个开关管，之后PWM波通过驱动电路驱动DCDC变换器中相应的开关管工作 图四原理框图以上的双闭环控制是针对工作在PWM 方式下的开关管而言。由于变换器采用的是两个开关管的配合控制，两种不同的工作模式就对应两种不同的PWM开关方案，因此必须设计相应的控制逻辑分配单元来实现这两种开关方案，这在图2中以PWM 控制单元表示。 2.控制实现：控制系统的设计可以采用模拟控制方案和数字控制方案，这里以模拟控制方案阐述该DCD
5、C变换器控制系统的实现，如图4所示。图五 控制实现框图控制电路由两级PI调节器、PWM 波产生电路、驱动电路、故障检测与保护电路等组成。两级PI调节器是控制电路的核心控制单元，两级均为带限幅输出的PI调节器，前级是电压调节器，后级是电流调节器，前后级串联构成了以输出电压为主控制对象、输出电流为副控制对象的双闭环控制系统。电压环的作用是稳定输出电压，在输入电压或负载扰动作用下保证输出稳定。电流环是在稳态时跟随电压环，从而使系统动态响应快，调节性能好，也易于实现限流和过流保护。由于电压调节器的输出作为电流调节器的给定，故电压调节器的限幅值决定了电流调节器的最大输出电流。此外，电流调节器的限幅值限制
6、了最大输出电压，防止了输出电压过高的非正常状态，从而保证了系统的安全可靠。PWM波产生电路负责两种PWM开关方案的实现，以满足变换器降压工作模式和升压工作模式的要求。由于需要产生两路控制信号，因此必须配合主变换电路进行特殊的电路设计，以解决控制逻辑的分配问题。如图3所示，电流调节器输出送到比较器IC 、IC2同相端，由一个三角波发生器产生的三角波送到反相端，两路信号相比较叠加获得PWM 波。分析可知，两种不同的PWM 开关方案可以通过对送到比较器IC 、IC4反相端的三角波加上不同的偏移电压 和 来实现。当电流调节器输出电压低于5 V时，比较器IC 与三角波有交点，输出PWM 波，该波形用于驱
7、动T ，而比较器IC4与三角波没有交点，故无脉冲输出，T2截止；当电流调节器输出电压高于5 V时，比较器IC4与三角波有交点，输出PWM 波，该波形用于驱动T ，而比较器IC 输出高电平，T 1处于全导通状态；而且，降压工作模式和升压工作模式的切换是平滑过渡的。这样，就得到了逻辑上合乎要求的两路控制信号，然后再经驱动电路去驱动两个开关管T1 和T2。为了提高系统的可靠性，还设计了故障检测与保护电路，包括过流保护、过压保护、过热保护等。这主要利用比较器对电流、电压、温度等的检测值与设定的保护值比较，一旦发生超限现象，立即产生相应的保护动作。六设计总结此次课程设计加深了自己对理论知识了解，学会了O
8、RCAD软件的运用，懂得了分析问题的思路和方法，是一次让我受益匪浅的一次课程设计。这次课程设计是我们理论联系实践的一个很好的机会，我们在小组的齐心协力下完成了课题。在得到课题时，首先，我们先进行了系统的分析，通过书籍和网络整理出有用的资料。然后，通过计算，分析，总结，最后我们确定下来了方案。最后通过分工合作以及集体讨论思考的方法成功完成了此次课程设计。在这之中，我们也遇见了不少问题，例如，仿真波形一直达不到50150v的要求，后来经过一些列的努力，在老师的帮助下终于解决了问题。在本次课程设计中，我也发现了自己很多不足，例如，很多系统知识还不是很熟悉，计算时还需要查阅课本，计算方式方法也有待提高
9、。这次课程设计设计的知识面很广，专业性很强，需要很多经验和理论才能顺利完成，在这方面，我们得到了汤勉刚老师的悉心指导，给我解决了很多问题，也给我们提供了很多有用的参考数据，这让我们能在短时间内完成设计起到了很大的帮助。同样也让我们在这中间学到了很多有用的东西，拓宽了我们的知识面。在本次设计中，除了计算方面，在软件应用方面我们也遇到了一些问题。本次设计仿真采用ORCAD软件，这款软件虽然平时经常看见老师在上课时运用，但从没有操作过，所以在运用是，出现了问题。但是我们通过阅读相关资料以及老师的教导下，在组员和老师的帮助下，顺利的完成了软件仿真的这部分任务。这次课程设计也使我们比较熟练的掌握了这一块
10、非常实用的软件，相信在以后的工作学习中将对我们有很大帮助。此次课程设计是在我们小组全体成员共同努力下完成的，感谢同组组员邱良黎，石鸿恺，唐帅，马超的帮助和支持。最后，再次感谢指导老师汤勉刚老师的帮助和指导。参考文献： 1 王兆安编著.电力电子技术.北京:机械工业出版社,2004年5月. 2 张乃国电源技术北京：中国电力出版社，1998 3 何希才新型开关电源设计与应用北京：科学出版社，2001 4 阮新波，严仰光直流开关电源的软开关技术北京：科学出版社，2000 5 陈汝全电子技术常用器件应用手册【M】机械工业出版社设计计算（30分）仿真验证（50分）控制电路的设计（20分）总成绩教师签名根据课题参数进行分析（10分）电路主电路设计，主开关元器件的选型等（20分）仿真模型的建立(20分)仿真参数的设置（15分）仿真的效果(15分)评分表：
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