电力电子BOOSTCUK电路文档格式.docx
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13.6-41%
●LOADRESISTANT:
1K
●SWITCHPERIOD:
2.2×
10-5s
2.根据给定指标，设计CUK电路参数。
根据公式计算两个电路中的电感、电容值，计算电路中功率器件的额定电流、电压，进行选型。
CUK电路给定参数
50-105V
27-58.9%
10-5s
3.利用Simulink软件，对上述电路进行验证，验证电路参数是否正确。
4.在实验平台上，进行实验，观察重要参数，观察电路中主要波形，并记录（仿真、实验）。
5.撰写课程设计报告。
二、设计原理及设计方案
1.升压斩波电路（BoostChopper）的基本原理
电路图
当可控开关IGBT处于通态时，时间为，电源向电感L充电，充电电流基本恒定为，同时电容C的电压向负载R供电。
因C值很大，基本保持输出电压。
为恒值，L上积累的能量为。
当IGBT处于断态时，时间为，E和L共同向电容C充电并向R提供能量，此期间电感L释放的能量为。
当电路工作处于稳态时，一个周期中电感L积蓄和释放的能量相等，即
=
化简得
2.Cuk电路的基本原理
电路工作过程
1）、VT开通，有E---L1---开关V,C----开关V—R---L2两回路,电感L1充电储能，电容C向负载放电、对L2充电，由于C上的电压作用，二极管VD关断。
2）、VT关断有E---L1---C---VD,L2---VD---R两回路，电感L1向电容C转移能量，电容C充电，电感L2续流导致VD开通并向负载放电。
3、电容C1上电压高于输出电压和输入电压。
当IGBT处于通态时，回路和回路分别流过电流。
当IGBT处于断态时，回路和回路分别流过电流。
输出电压的极性与电源电压的极性相反。
C的电流在一周期内的平均值应为零，也就是其对时间的积分为零,即
IGBT通态时，时间为，电容电流和时间的乘积为。
断态时间为，则电容电流和时间的乘积为。
与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。
3.Sepic电路及Zeta斩波电路
1）Sepic电路
在Q1导通时,Vi-----L1-------Q1和C---Q1------L2两个回路导电,L1,L2储能,输出电流由输出电容提供;
Q1关断时,Ui---L1---C---D8–负载R和L2–D8---负载R两个回路导电;
输入电源电流连续,输出电流断续,在Q1导通时只能靠CO供电,输出电压与输入电压的关系Uo=Ui.D/（1-D）.
2）元器件选择
在Q1关断时,L2流过的电流I2给负载R供电,即I2=Io=Vo/R,C流过的电流I1（等于1/2电感L输入电流）给Co充电,由Co充放电流平衡得I1（1-D）=Io.D
确定电容的规则:
输出滤波电容在最小输入电压时使得纹波电压大小为稳定值的5%，耦合电容充放电可彻底。
由C.△Uc/dt=I2△Uc/Uc=5%UC取2倍Ui
得C=Io.D/（f.2Vi）
同理得Co=I0.D/（f.0.05Vo）
确定电感的规则:
在最小输入电压时使得纹波电流大小为稳定值的30%
由Ui_min.D/（f.L）=△IL△IL/IL=30%
IL=2Io.D//1-D）
得L1=L2=Ui_min.（1-D）/（f.2Io.0.3）
2）Zeta电路
Zeta电路也称双Sepic电路,其基本工作原理:
当Q1导通时,Vi-----Q1---L1回路给让L1储能,同时Vi----Q1---C–L2---负载回路给负载供电,C0充电;
Q1关断时,L1–D---C1震荡回路使L1的能量全部转到C,L2----负载---D回路给负载供电,C0放电;
输入电源电流是断续的,输出电流连续,Q1关断时,L2和Co给负载供电,输出电压与输入电压的关系Uo=Ui.D/（1-D）.
三、参数计算
1.boost斩波电路计算公式
计算过程：
=[1/（1-0.3）]*80=114.3V
IGBT:
,
额定电流
额定电压
二极管：
2.Cuk斩波电路计算公式
L1=L2=Ui.D/（f.△I）
C0=Io.（1-D）/（f.△Uo）
I=Io.D/（1-D）
C=Ui.D/（8.△Uo.L1`.f∧2）
（C,C0电容一定要选用高频低阻电容）
四、仿真电路设计
1.boost仿真电路
2．Cuk仿真电路
五、仿真电路波形
1.boost波形
全局图
细节图
1.Cuk波形
六、实验结果
1、实验内容
（1）测量输入电压和输出电压的范围
（2）用示波器交流档观察输出电压纹波
（3）用示波器测量相应电感、MOSFET管、功率二极管、PWM波形
（通过打印机打印波形）
（4）通过PWM波计算占空比和开关频率
（5）通过测得的波形BOOST画出功率二极管、Cuk画出输出电感的波形
（6）比较实测波形和仿真波形的差别分析原因
2、实验结果
（1）BOOST电路
输入电压：
76.9V，输出电压：
89.4-126.1V
占空比
频率
注意点：
电力二极管的电流不能直接通过示波器测得，，其中为电感电流，为流过MOSFET的电流。
（2）Cuk电路
80V，输出电压：
49.2-101.0V
靠近负载侧的电感的电流不能直接通过示波器测得，，其中为流过电力二极管的电流，为流过MOSFET的电流，为靠近电源侧的电感电流。
（3）比较分析
实测波形与仿真波形差别：
1.在推导这两个电路的输出电压计算公式时我们将电容假设为无穷大，即电容两端的电压几乎保持不变，但实际电容有个充放电过程；
2.在推导这两个电路的计算公式和仿真时，我们将开关器件和二极管默认为理想器件，即导通压件为零，而实际电路中这两种器件总会产生一定的压降；
3.器件的寄生电感和寄生电容会对电路波形产生一定的影响；
4.示波器的探头干扰和外界干扰也会对电路波形产生一定的影响。
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