PWM控制斩波电路及仿真

辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：PWM控斩波电路的设计院（系）：工程技术学院专业班级：电气121学号：121902020学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2010-12-15至2011-12-26II课程设计（论文）任务及评语院（系）：工程技术学院教研室：电气教研室注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算。学号121902020学生姓名韩铎专业班级电气121课程设计（论文）题目PWM控制斩波电路的设计课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能PWM控制部分为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。设计任务1、方案的经济技术论证。2、主电路设计。3、通过计算选择整流器件的具体型号。4、确定变压器变比及容量。5、触发电路设计或选择。6、绘制相关电路图。7、完成4000字左右说明书。要求1、1、文字在4000字左右。2、2、文中的理论分析与计算要正确。3、3、文中的图表工整、规范。4、元器件的选择符合要求。技术参数1、开关管的开关频率fs=40KHz。2、最大占空比，选择Dmax=50%。3、电容选取两个470uf/25V的电容并联。4、电阻取用0.4欧姆的电阻。5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：确定变压器变比及容量；第7天：确定平波电抗器；第8天：触发电路设计；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日III摘要提出一个基于PWM控制的斩波电路控制系统，本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一SIMULINK进行系统的设计，PWM控制部分为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。用SIMULINK提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个BUCK变换器的研究与设计。关键词：PWM；buck电路；控制；SIMULINKIV目录第1章绪论....................................................................................................................11.1电力电子技术概况.........................................................................................11.2本文研究内容.................................................................................................1第2章PWM控制斩波电路的设计..................................................................................22.1PWM控制斩波电路总体设计方案..................................................................22.2具体电路设计.................................................................................................22.2.1主电路设计...........................................................................................22.2.2控制设计...............................................................................................32.2.3保护电路设计.......................................................................................52.3BUCK主电路参数设计....................................................................................52.3.1参数设计原理........................................................................................82.3.4采样电阻的选........................................................................................82.4原件型号选择.................................................................................................82.4.1元件清单及参数设置..........................................................................82.4.2电力二级管模式....................................................................................92.4.3电压电流测量模块...............................................................................102.4.4示波器模块...........................................................................................102.4.5PWM脉冲模块.....................................................................................102.5系统仿真.......................................................................................................112.5.1主电路框图...........................................................................................112.5.2仿真波形...............................................................................................11第3章课程设计总结..................................................................................................123.1心得体会.......................................................................................................123.2设计总结.......................................................................................................12参考文献........................................................................................................................131第1章绪论1.1电力电子技术概况直流斩波电路（DCChopper）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，也称为直接直流-直流变换器(DC/DCConverter)。直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。习惯上，DC-DC变换器包括以上两种情况。直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域，是电力电子领域的热点。全控型器件选择绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了GTR和电力MOSFET的优点，具有良好的特性。目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件。MATLAB是矩阵实验室MatrixLaboratory的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，SIMULINK是MATLAB软件的扩展它是实现动态系统建模和仿真的一个软件包，本课程设计的仿真即需要在SIMULINK中来完成电路的仿真与计算。通过系统建模和仿真，掌握和运用MATLAB/SIMULINK工具分析系统的基本方法。1.2本文研究内容本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一SIMULINK进行系统的设计与仿真系统主要包括：BUCK降压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。BUCK降压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻负载，模拟现实中一般的负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可[1]。PWM控制部分为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在SIMULINK中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用SIMULINK提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个BUCK变换器的研究与设计[2]。2第2章PWM控制斩波电路的设计2.1PWM控制斩波电路总体设计方案.本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一SIMULINK进行系统的设计与仿真系统主要包括：BUCK降压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。BUCK降压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻负载，模拟现实中一般的负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可[1]。PWM控制部分为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在SIMULINK中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用SIMULINK提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个BUCK变换器的研究与设计[2]。系统框图如图2.1所示:图2.1BUCK变换器系统结构总框图2.2具体电路设计2.2.1主电路设计BUCK变换器的基本原理：BUCK电路是由晶体开关管V、续流二极管VD和LC输出滤波器组成，图中RL表示负载。其电路图如图2.2：图2.2BUCK降压斩波电路图3稳态时，V周期性的导通和关断，将直流输入电压斩波、生成脉宽为TON的矩形波脉冲电压；然后再由LC滤波器滤波，当LC足够大时输出电