直流升降压变换器设计与仿真.docx

1绪论
电力电子学，又称功率电子学。它主要研究各种电力电子器件，以及由这些 电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。为 自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个 非常重要的实践教学连接几个电阻电容，就能产生特定频率的PWM波，通过改 变IN+输入电阻就能改变输出PWM波的占空比，故在IN+端接个可调电阻就能 实现PWM控制。。

UG3525内部结构图

在斩波电路中对斩波器的保护，实际上就是对全控型器件的保护。所以重要 的是怎么设计好对全控型器件的保护方案。在设计对全控型器件的保护系统中， 主要是针对过电流保护和开关过程中的过电压保护。本设计中，将通过设计保护 电路来对IGBT进行过电压保护和过电流保护。
IGBT的过流保护
IGBT的过流保护电路可分为2类：一类是低倍数的（〜）的过载 保护；一类是高倍数（可达8〜10倍）的短路保护。
对于过载保护不必快速响应，可采用集中式保护，即检测输入端或直流环节 的总电流，当此电流超过设定值后比较器翻转，封锁所有IGBT驱动器的输入脉 冲，使输出电流降为零。这种过载电流保护，一旦动作后，要通过复位才能恢复 正常工作。
IGBT能承受很短时间的短路电流，能承受短路电流的时间与该IGBT的导 通饱和压降有关，随着饱和导通压降的增加而延长。通常采取的保护措施有软关 断和降栅压2种。软关断指在过流和短路时，直接关断IGBT。但是，软关断抗 骚扰能力差，一旦检测到过流信号就关断，很容易发生误动作。降栅压旨在检测 到器件过流时，马上降低栅压，但器件仍维持导通。降栅压后设有固定延时，故 障电流在这一延时期内被限制在一较小值，则降低了故障时器件的功耗，延长了 器件抗短路的时间，而且能够降低器件关断时的di/dt，对器件保护十分有利。若 延时后故障信号依然存在，则关断器件，若故障信号消失，驱动电路可自动恢复 正常的工作状态，因而大大增强了抗骚扰能力。
IGBT开关过程中的过电压保护
关断IGBT时，它的集电极电流的下降率较高，尤其是在短路故障的情况下， 如不采取软关断措施，它的临界电流下降率将达到数kA/us。极高的电流下降 率将会在主电路的分布电感上感应出较高的过电压，导致IGBT关断时将会使其 电流电压的运行轨迹超出它的安全工作区而损坏。所以从关断的角度考虑，希望 主电路的电感和电流下降率越小越好。但对于IGBT的开通来说，集电极电路的 6
沈阳理工大学课程设计论文
电感有利于抑制续流二极管的反向恢复电流和电容器充放电造成的峰值电流，能 减小开通损耗，承受较高的开通电流上升率
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3直流升降压电路仿真实验

物理仿真需要进行大量的设备制造、安装、连接及调试工作，其投资大、周 期长、灵活性差、改变参数难、模型难以重用，且实验数据处理也不方便。但是 计算机仿真却可以很好的解决这个问题。只要有一台计算机就可以对不同的控制 系统进行仿真和研究，而且进行一次仿真实验研究的准备工作也比较简单，主要 是控制系统的建模、控制方式的确立和计算机编程。专门为电力电子和电动机控 制设计的一款仿真软件。它可以快速的仿真和便利的和用户接触，为电力电子， 分析和数字控制和电动机驱动系统研究提供了强大的仿真环境。本设计的仿真模 。
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仿真模型图中V2是电压源，提供24V的直流电压。L为电感，D2为电力 二极管，单项导通，阻止电流反向流动，C2为电容，维持电阻R5端电压恒定。 R3为负载。电压表XHM1用来测量流经R3的电压。XSC1为示波器，用于观 察信号发生器输出端的PWM波形和负载电阻两端的电压波形。
在仿真过程中，我将取输入的直流电压为Ud =24,改变电阻R5控制脉冲电压的
占空比大小。
当占空比为a=, U/24V是，得到输出直流电压U =42V。


，蓝色曲线为负载电阻端 电压。
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当占空比为a=, U—24V是，得到输出直流电压U =。