电力电子课程设计教程.doc

《电力电子技术综合实习》报告 设计题目： Boost和Buck-Boost变换器的设计 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师： 完成日期： 2016.6.18 江苏大学·电气信息工程学院PAGE \* MERGEFORMAT19 《电力电子技术综合实习》任务书 设计题目： Boost和Buck-Boost变换器的设计 设计任务：分析Boost和Buck-Boost变换器的工作原理，根据给定参数设计Boost和Buck-Boost变换器开关管T、二极管D、电感L和电容C的参数，采用MATLAB软件对所设计的变换器进行仿真分析。 1) Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=90-120V，开关频率fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输电电流纹波△I≤10%。 2) Buck-Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=50-120V，开关频率fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输出电流纹波△I≤10%。 设计要求：独立完成课程设计，撰写报告并采用A4纸张打印装订。 《电力电子技术综合实习》报告内容 一、原理分析 1) Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=90-120V，开关频率fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输电电流纹波△I≤10%。 S导通 S断开 当开关管S导通时，电感L的电流iL线性上升，电感储能，电感电流增加量为： 当开关管S关断时，电感L的电流iL线性下降，电感放能，电感电流减少量为： 电感电流波形分析：（电感电流连续） 根据能量平衡原理，电感电流脉动量为： 输入电流平均值与电感电流平均值相等，分别为： 二、参数设计 由知，取=20% 得Uo = 100V 要使电流纹波△I≤10%，电压纹波γ≤5% ， 由，可得： H F 管子耐压值： 管子电流值： 三、仿真验证 原理图 取H， F 电容扩大10倍 电感扩大10倍 当电流断续时，取电感缩小100倍 经过以上波形以及波纹的比较，实际取值L=0.0178H,C=F（即电容值比计算值扩大10倍） 2) Buck-Boost变换器的给定参数：输入电压Ui=80V，输出电压Uo=50-120V，开关频率fs=45kHz，负载电阻R=500Ω，输出电压纹波γ≤5%，输出电流纹波△I≤10%。 原理分析 S导通 S关断 当开关管S导通时，电感L的电流iL线性上升，电感储能，电感电流增加量为： 当开关管S关断时，电感L的电流iL线性下降，电感放能，电感电流减少量为： 电感电流波形分析： 根据伏秒平衡原理，电感电流脉动量为： 参数设计： 由可知，取=60% 得Uo=120V 要使电流纹波△I≤10%，电压纹波γ≤5% △, △ 由，可得： = =F 管子耐压值： 管子电流值： 仿真验证： 原理图 取L=0.044H，C= F 电容扩大10倍 电感扩大10倍 当电流断续时，取电感缩小100倍 经过以上波形以及波纹的比较，实际取值L=0.044H,C=F（即电容值比计算值扩大10倍 五、设计总结 由仿真结果不难得出，为了满足系统最小的性能要求，器件的正确选择十分重要，由于加载电压输出电容在电场储存能量，所以定性的说，电容的功能就是试图保持一个固定不变的电压。通常选取Boost和Buck-Boost功率级的输出电容值使得把输出电压的纹波电压限制在规格要求的水平。电容的串联阻抗和功率级的输出电流决定了输出电压的纹波。导致电容产生阻抗（和输出电压纹波）的三个元素是等效串联电阻、等效串联电感和电容。对于连续电感器电流模式下的工作，为了确定电容值，需要知道它一个关于输出负载电流IO、开关频率fS、要求的输出纹波电压ΔVO的函数，在假定所有的输出电压纹波都是由电容器的电容产生的情况，这是因为在功率级开态（ON），输出电容器提供了所有的输出负载电流。对于非连续电感器电流模式下的工作，为了确定需要的电容值，在假定所有的输出电压纹波都是由电容器的电容产生的情况，但是在很多实际的设计中，为了得到需要的等效串联电阻，通常都要选择比我们计算出来的电容值大的电容器。电感