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1、Boost 电 力 电 子 课 程设 计名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 12 页 - - - - - - - - - 一个 Boost 变换器的设计课程名称：电力电子课程设计设计题目：一个 Boost变换器的设计专业：自动化班级：自动化 1学号：姓名：指导教师：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 12 页 - - - -
2、- - - - - 1题目一个 Boost 变换器的设计2任务设计一个 Boost变换器，已知 V1=24V 10%，V2=36V，I0=01A。要求如下：1）选取电路中的各元件参数，包括Q1、D1、L1 和 C1，写出参数选取原则和计算公式；2）编写仿真文件，给出仿真结果：（1）电路各节点电压、支路流图仿真结果；（ 2）V2 与 IO的相图（即 V2 为 X 坐标； IO为 Y 坐标）；（ 3）对 V2与 IO进行纹波分析；（ 4）改变 R1，观察 V2 与 IO的相图变化。3）课程设计说明书用A4 纸打印，同时上交电子版（含仿真文件）；4）课程设计需独立完成，报告内容及仿真参数不得相同。3
3、说明仿真软件采用 PSIM，免费试用程序及其说明书见附件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 12 页 - - - - - - - - - 一、 Boost 电路的分析1、工作原理升压斩波电路的原理图如图1 所示。由可控开关Q1、储能电感 L1、二极管 D1、滤波电容 C1、负载电阻 R1 等组成。图 1 Boost 电路原理图当开关管 Q1受控制电路的脉冲信号触发而导通时，输入直流电压V1全部加于储能电感 L1 的两端，感应电势的极性为上正下负，二极管D1
4、反向偏置截止，储能电感 L1 将电能变换成磁能储存起来。电流从电源的正端经Q1 及 L1流回电源的负端。经过ton时间以后，开关管Q1受控而截止时，储能电感L1 自感电势的极性变为上负下正，二极管D1正向偏置而导通，储能电感L1 所存储的磁能通过 D1 向负载 R1 释放，并同时向滤波电容C1 充电。经过时间 Toff后，控制脉冲又使Q1导通， D1 截止， L1 储能，已充电的C1 向负载 R1 放电，从而保证了向负载的供电。图 2 Boost变换器电路工作过程2、电路参数的选择 : 已知： V1=24V 10%， V2=36V， I0=01A。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
5、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 12 页 - - - - - - - - - 1、占空比D 由DVV1112得，212VVVDV236V，V1min21.6V，V1max26.4V 所以267.0212maxminVVVD4 .0212minmaxVVVD2、电感 L 开关频率越高，电感器的感值就取得越小，体积越小，但开关频率高了会加重开关管的负担。所以取开关频率为80KHz。s1025.1800001f15-sSTHDDITVLS3333.0-133.012101.2536)1(22-5202）（一
6、般取了 L1=1.5L=1.533=49.5H3、电容 C 在 boost电路中，对于二极管D 的电流 iD和输出电压 V2，二极管截止时，电容 C 放电， V2 下降；而二极管导通时，电容C充电， V2 上升。在开关电源中，输出电容的作用是存储能量，维持一个恒定的电压。电容的阻抗和输出电流决定了输出电压纹波的大小，选用电容器时，应注意其耐压是否符合电路的要求SDTRVCu22输入电压 25V，输出电压 36V，输出电流为 1A，此时纹波为 0.1V。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
7、- - - 第 5 页，共 12 页 - - - - - - - - - FTDIDTRVCS251025.14 .01 .021u2u225-smax04、开关管 MOSFET 功率管的选择需要考虑能承受之电压以及电流额定值，可知功率开关关闭时，其电压最大为：2max1VVQ电流的额定值为：011IDDIQ5、二极管选择续流二极管的重要的标准是：开通速度、击穿电压、额定电流、正向导通电压。开关电源中，通常选择低正向导通电压的肖特基二极管。2max1VVD额定电流为：01)1(IDIIID续流二极管的损耗计算：oDDIVP二、仿真分析电路图如图 : 电路参数选择： V1=25V ，D=0.30
8、6，L1=50u，C1=25u，R1=36(1)电路各节点电压、支路流图仿真结果如下名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 12 页 - - - - - - - - - 输入电压：00.0020.0040.006Time (s)0102030V1输出电压：00.0020.0040.006Time (s)020406080V2Ug 电压：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
9、 - - - - - - 第 7 页，共 12 页 - - - - - - - - - 00.010.020.030.04Time (ms)00.511.5V3开关管电压值：0.004220.004240.004260.004280.0043Time (s)020406080100V4电感电流：0.005260.005280.0053Time (s)0.511.522.53I1二极管电流：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 12 页 - - - - - - -
10、 - - 0.004880.00490.004920.00494Time (s)0123I2负载电流：00.0020.0040.0060.008Time (s)00.511.52I3电容电流：0.005620.005640.005660.00568Time (s)0-1-212I42）V2 与 IO的相图（即 V2 为 X 坐标； IO为 Y 坐标） R=36时相图如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 12 页 - - - - - - - - - 0204
11、06080V200.511.52I3（3）对 V2 与 IO进行纹波分析；0.006650.006660.006670.00668Time (s)35.735.835.93636.1V2v2 纹波从图中可以看出纹波大小为：V9.00u20.006320.006330.006340.00635Time (s)0.9940.9960.99811.0021.0041.006I3Io 纹波Io 的纹波大小为：A0022.0i0分析纹波：从仿真结果可知V9.00u2与假设之前V1.0u2相差不多，符合设计要求。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -
12、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 12 页 - - - - - - - - - （4）改变 R1，观察 V2 与 IO的相图变化。减小R1 取 1相图如下：010203040V2010203040I3增大 R1 取 80如下：020406080V200.20.40.60.81I3改变电阻大小，会影响V2 与 Io 之间的相图变化， R1 增大斜率2kVIO减小， R1减小斜率2kVIO增大。可见， R1 与 V2 成正比，与 Io 成反比。总结：1、当输入电压为已知，要求输出电压在期望值附近时，我们可以通过调节占空比来实现所需要到达的电压值，改变占
13、空比进行调节,从而使输出电压在比较理想的范围内。2、通过这个课程设计，我们了解了boost电路的工作原理、特点、参数的选择、以及波形的分析、而且在psim 软件仿真了解波形的特点，从而判断电路的工作状态。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 12 页 - - - - - - - - - 3、我们采用了电感电流工作在连续的状态，通过仿真可以看出boost电路的各节点电压、电流的波形图，更进一步的掌握了boost电路的分析，为以后的应用打下了良好的基础。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 12 页 - - - - - - - - -