直流升压斩波电路课程设计重点解读.docVIP

《电力电子技术》课程设计说明书 直流升压斩波电路设计 学 院： 电气与信息工程学院 学生姓名： 凌 昇 指导教师： 董恒 职称/学位 硕士 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气本1201 学 号： 1230120148 完成时间： 2015年6月 目录 绪论 1 1 直流升压斩波电路的设计思想 3 1.1直流升压斩波电路原理 3 1.2参数计算 4 2 直流升压斩波电路驱动电路设计 5 3直流升压斩波电路保护电路设计 6 3.1过电流保护电路 6 3.2过电压保护电路 6 4 直流升压斩波电路总电路的设计 8 5 直流升压斩波电路仿真 9 5.1仿真模型的选择 9 5.2仿真结果及分析 9 致谢 11 参考文献 12 附录：元件清单 13 绪论 直流升压电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的 DC-DC 变换器 ,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压电路、升降压电路、复合电路等多种方式的变换电路。直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。 早期的直流装换电路，电路复杂、功率损耗、体积大，使用不方便。晶闸管的出现为这种电路的设计又提供了一种选择。晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。 本设计基于《电力电子技术》课程，充分使用全控型晶闸管IGBT设计电路，实现直流升压。 IGBT绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域 M57962L是由日本三菱电气公司为驱动IGBT而设计的厚膜集成电路(Hybrid Integrated Circuit For Driving IGBT Modules) 。在驱动模块内部装有2500V高隔离电压的光电耦合器，过流保护电路和过流保护输出端子，具有封闭性短路保护功能。M57962L是一种高速驱动电路，驱动信号延时tPLH 和tPHL最大为1.50μs。可以驱动600V/400V 级的IGBT模块。M57962L工作程序:当电源接通后，首先自检，检测IGBT是否过载或短路。若过载或短路， IGBT 的集电极电位升高，经外接二极管流入检测电路的电流增加，栅极关断电路动作，切断IGBT的栅极驱动信号，同时在“8”脚输出低电平“过载/短路”指示信号。lGBT正常时，输入信号经光电耦合接口电路，再经驱动级功率放大后驱动IGBT。 M57962L采用双电源+ Vcc和VEE ，原理结构图如图1所示。电路组成： (1) 放大隔离电路； (2) 定时复位电路；(3) 过流检测电路； (4) 过流输出电路。 图1 M57962L原理机结构图  1 直流升压斩波电路的设计思想 1.1直流升压斩波电路原理 直流升压变流器用于需要提升直流电压的场合，其原理图如图2所示。 在电路中V导通时，电流由E经 升压电感L和V形成回路，电感 L储能；当V关断时，电感产生 的反电动势和直流电源电压方向 相同互相叠加，从而在负载侧得到 图2 直流升压斩波电路原理图 高于电源的电压，二极管的作用是阻断V导通是，电容的放电回路。调节开关器件V的通断周期，可以调整负载侧输出电流和电压的大小。 假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压为恒值,记为。设V通的时间为，此阶段L上积蓄的能量为E。 V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为，则此期间电感L释放能量为： （1） 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等