电力电子课程设计--升压式DC_DC变换器设计及其傅立叶分析

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1、 1 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计 班班 级：级： 学学 号：号： 姓姓 名：名： 2 一一 课程设计的目的与要求课程设计的目的与要求 1. 进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性； 2. 进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理； 3. 掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方法； 4. 培养对电力电子电路的性能分析的能力； 5. 培养撰写研究设计报告的能力。通过对一个电力电子电路的初步设计，巩固已学的电力 电子技术课程的理论知识， 提高综合应用能力， 为今后从事电力电子装置的设计工作打下基 础。 二、题目二、题目 升压式 DC/DC 变换器设计及其傅

2、立叶分析 三三 课程设计的内容课程设计的内容 1. 主电路方案确定 2. 绘制电路原理图、分析理论波形 3. 器件额定参数的计算 4. 建立仿真模型并进行仿真实验 5. 电路性能分析：输出波形、器件上波形、参数的变化、谐波分析、故障分析等 四四 、仿真软件的使用、仿真软件的使用 1、MA TLAB Simulink 是 The MathWorks 公司的产品， 可在 MA TLAB 环境下建立系统框图和仿真的模 块库， 其功能非常强大， 可用于电力电子系统的仿真， 模块库中提供了大量的电力电子模型。 其具体使用方法和相关电力电子模型的建立、仿真等请参阅课程设计教材。 3 目录目录 一、一、主电

3、路方案的确定及其原理主电路方案的确定及其原理4 二、二、绘制电路原理图及分析理论波形绘制电路原理图及分析理论波形4 三、三、器件额定参数的计算器件额定参数的计算7 四、四、建立仿真模型并进行仿真实验建立仿真模型并进行仿真实验8 五、五、电路性能分析：傅立叶分析电路性能分析：傅立叶分析.11 六、六、小结小结.14 七、七、参考文献参考文献.14 4 一、主电路方案的确定及其原理一、主电路方案的确定及其原理 在电源 与负载之间串接一个通、断控制的开关器件，是不可能使负载获得高于电 源电压 的直流电压的。为了获得高于电源电压 的直流输出电压 ，一个简单 而有效的办法是在变换器开关管前端插入一个电感

4、， 如图 （） 所示。 在开关管关断时， 利用图（）中电感线圈 在其电流减小时所产生的反电动势（在电感电流减小时， 为正值） 与电源电压 串联相加送至负载， 则负载就可获得高 于电源电压 的直流电压 。图（）就是在这一思想启发下，利用一个全控型开关 管和一个续流二极管加上电感、 电容构成的直流直流升压变换器 变换器。 变换器是输出直流电压平均值 高于输入电压 的单管 不隔离直流变换器，图（）中，变换器中电感在输入侧，称为升压电感。开 关管仍为 控制方式，和变换器一样，变换器也有电感电流连 续和断流两种工作方式， 图 （） 和 （） 给出了这两种工作方式下的主要波形图。 图 （） 、 （） 、

5、（）为变换器在不同开关状态时的等效电路。当电感电流连续时， 变换器存在两种开关状态，如图（）和（）所示；而当电感电流断流时， 变换器还有第三种开关状态，如图（）所示。 二、绘制电路原理图及分析理论波形二、绘制电路原理图及分析理论波形 这里我们讨论两种开关状态 两种开关状态 （）开关状态：从 到 期间，开关管导通，二极管 截止， 等效电路如图（）所示。电源电压 加到升压电感上，电感电流 线性增长： 。当 时，达到最大值 。在导通期间， 的增量 为： 在开关状态，由于二极管截止，负载由滤波电容 供电，选用足够大的值，可 使 变化很小。 （）开关状态：从 到 的期间，阻断，导通，等效电路如 图（）所示。 5 这时， 通过二极管 向输出侧流动， 电源功率和电感的储能向负载和电容 转移， 给 充电。此时加在上的电压为 ，因为 ，故 线性减小： 6 经历 时期后， 达到最小值 。在截止期间， 的减少量 为： （ ） （ ）