电力电子技术项目实训设计报告模板3

课程设计说明书设计名称：电力电子技术项目实训题目：DC/DCBuck-Boost变换器的主电路和控制电路设计学生姓名：专业：电气工程及其自动化班级：12（4）班学号：指导教师：屈莉莉杨兆华日期：2015年1月16日课程设计任务书电气工程与自动化专业12年级4班一、设计题目DC/DCBuck-Boost变换器的主电路和控制电路设计二、主要内容设计一个DC/DCBuck-Boost变换器的主电路和控制电路，利用MATLAB/PSIM仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。输入电压为20V，输出电压为10V-40V，纹波电压为输出电压的0.2%，负载电阻为10Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为20KHz。三、具体要求1.根据DC/DCBuck-Boost变换器的工作原理设计电感电流连续情况下主电路参数；2.建立DC/DCBuck-Boost变换器仿真模型；3.研究MOSFET门极触发脉冲Vg、电感电压VL、电感电流iL、输出电压VO、MOSFET电流iQ1、二极管电流iD1的波形，并对结果进行分析；4.仿真分析电感电流断续时的电路工作情况；5.设计控制电路，保证输入电压或负载变化±20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定；6．撰写设计报告。四、进度安排1．每个同学选定题目，独立查阅文献资料；（1天）2．熟悉仿真软件。（1天）3．主电路参数设计；（2天）4．建立主电路仿真模型和完成开环状态下仿真验证；（3天）5．控制电路参数设计；（2天）6．建立控制电路仿真模型和完成闭环状态下仿真验证；（3天）7．编写不少于3000字的项目总结报告及提供仿真模型（电子版）；（2天）8．总结与答辩。（1天）五、完成后应上交的材料1.设计报告；2.仿真模型（电子版）。六、总评成绩指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日目录1设计任务和要求.......................................................................................................11.1设计任务..............................................................................错误!未定义书签。1.2设计要求..............................................................................错误!未定义书签。2DC/DCBUCK-BOOST变换器主电路工作原理分析.............................................2.1.................................................................................................................................2.2.................................................................................................................................3DC/DCBUCK-BOOST变换器主电路参数设计.....................................................3.1.................................................................................................................................3.2.................................................................................................................................3.3.................................................................................................................................3.4.................................................................................................................................4主电路仿真模型及开环状态下仿真结果分析..........................................................4.1.................................................................................................................................4.2.................................................................................................................................5DC/DCBUCK-BOOST变换器控制电路工作原理分析.........................................5.1..............................................................................................................................5.2..............................................................................................................................6DC/DCBUCK-BOOST变换器控制电路参数设计.................................................6.1.................................................................................................................................6.2.................................................................................................................................7控制电路仿真模型及闭环状态下仿真结果分析......................................................7.1.................................................................................................................................7.2.................................................................................................................................7.3.................................................................................................................................8结论及存在问题..........................................................................................................8.1.................................................................................................................................8.2.................................................................................................................................参考文献.........................................................................................................................11设计任务和要求1.1设计任务设计一个DC/DCBuck-Boost变换器（如图1-1）的主电路和控制电路，利MATLAB/PSIM仿真软件，对所设计的电路进行仿真验证。基本参数为：输入电压为20V，输出电压为10V~40V，纹波电压为输出电压的0.2%，负载电阻为10Ω，开关管选用MOSFET，工作频率为20KHz。图1-1Buck-Boost变换器主电路1.2设计要求1.设计主电路，根据Buck-Boost变换器的工作原理1）电感电流连续情况下，设计主电路参数；2）建立DC/DCBuck-Boost变换器仿真模型；3）研究MOSFET门极触发脉冲Vg、电感电压VL、电感电流iL、输出电压VO、MOSFET电流iQ1、二极管电流iD1的波形，并对结果进行分析；4）仿真分析电感电流断续时的电路工作情况。2.设计控制电路，保证输入电压或负载变化±20%时，输出电压保持不变，且纹波控制在2%以内。根据电压负反馈控制的基本原则，确定补偿网络传递函数的形式和参数大小，并用波特图验证所设计的闭环控制系统是否稳定。2DC/DCBuCK-Boost变换器主电路工作原理分析2.1原理分析升降压斩波电路的原理图如图2-1所示。由可控开关V、储能电感L、二极管VD滤波2电容C、负载电阻RL和控制电路等组成。图2-1Buck-Boost电路原理图当开关管V收到控制电路的触发脉冲信号而处于通态时，电源E经V向电感L供电，感应电势的极性为上正下负，二极管VD因反向偏置截止，储能电感L此时处于储能状态，将电能变换成磁能储存起来，电流从电源E的正端经V及L流回电源的负端。同时，电容C维持输出电压基本恒定并向负载RL供电。经过ton时间以后，开关管V受控而截止时，储能电感L自感电势的极性变为上负下正，二极管VD正向偏置而导通，储能电感L所存储的磁能通过VD向负载RL释放，并同时向滤波电容C充电。经过时间Toff后，控制脉冲又使V导通，VD截止，L储能，已充电的C向负载RL放电，从而保证了向负载的供电。此后，又重复上述过程。由上述讨论可知，这种升降压斩波电路输出直流电压V2的极性和输入直流电压升降压斩波电路E的极性是相反的，故也称为反极性斩波电路。2.2电路运行状态分析设电路中电感L值很大，电容C值