现代电源课程设计.docx

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现代电源课程设计

现代交流调整技术或现代电源技术课程设计

课程设计任务书

2015－2016学年第二学期　第16周－17周

题目

直流斩波电路的性能研究

内容及要求

SG3525芯片的调试；

降压斩波电路的波形观察及电压调试；

升压斩波电路的波形观察及电压调试。

进度安排

1、方案论证2天

2、分析、设计3天

3、调试、实现3天

4、检查、整理、写设计报告、小结2天

学生姓名：

指导时间：

16周——17周

指导地点：

F楼308室

任务下达

2016年6月12日

任务完成

2016年6月20日

考核方式

1.评阅√　2.答辩√3.实际操作√　4.其它□

指导教师

系（部）主任

王长坤

注：

1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

一、实验目的及要求

1．掌握SG3525芯片的工作原理及其调试方法。

2．掌握降压斩波电路的工作原理、波形观察及电压测试。

3．掌握升压斩波电路的工作原理、波形观察及电压测试。

二、实验设备及仪器

1.电力电子教学实验台主控制屏；

2.MCL-16组件；

3.MCL-03电阻箱（900Ω/0.41A）或其他可调电阻盘；

4.万用表；

5.双踪示波器；

6.2A直流安培表（MCL-Ⅱ2A直流毫安表为数字式仪表，MCL-Ⅲ2A直流安培表为指针式仪表，其他型号可能为MCL-06）。

三、实验内容及方法

3.1SG3525的调试

图1.PWM波形产生

SG3525脉宽调制型控制器是美国通用电气公司的产品。

适合于运用MOS管作为开关器件的DC/DC变换器。

它的主要特点是:

输出级采用推挽输出，双通道输出，占空比可调。

每一通道的驱动电流最大值可达200mA。

可直接驱动功率MOS管，工作频率高达400KHz，具有欠压锁定、过压保护和软启动等功能。

将扭子开关S1打向“直流斩波”侧，S2电源开关打向“ON”，将“3”端和“4”端用导线短接，用示波器观察“1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。

图2.“1”端输出电压波形

其中：

f=49.32HZ，A=1.62V

扭子开关S2扳向“OFF”，用导线连接“5”、“6”，扭子开关S2扳向“ON”，用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。

图3.“5”端最小占空比时的波形

图4.“5”端最小占空比时的波形

其中：

f=14.20KHZ,A=1.08V,T=70ms,Dmin=6.56%,Dmax=38.12%。

3.2降压斩波电路的调试

图5.直流斩波电路

（1）切断MCL-16主电源，分别将“主电源2”的“1”端和“降压斩波电路”的“1”端相连，“主电源2”的“2”端和“降压斩波电路”的“2”端相连，将“PWM波形发生”的“7”、“8”端分别和直流斩波电路VT1的G1S1端相连，“直流斩波电路”的“4”、“5”端串联电阻负载。

（2）检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源（注意：

先接通控制电路电源后接通主电路电源），改变脉冲占空比，分别观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压u0波形，记录PWM信号占空比D，u0的平均值U0。

（3）改变负载R的值（注意：

负载电流不能超过1A），重复上述内容

（2）。

3.2.1PWM信号的波形

图6.D=37.92%时PWM波形

图7.D=22.57%时PWM波形

图8.D=5.66%时PWM波形

其中A=4.40V,T=57.88μS,f=17.28KHZ

3.2.2降压电路中MOSFET的栅源电压波形

图9.D=38.24%时MOSFET的栅源电压波形

图10.D=23.22%时MOSFET的栅源电压波形

图11.D=5.39%时MOSFET的栅源电压波形

其中A=13.0V,T=57.88μS,f=17.28KHZ

3.2.3降压电路中输出电压u0波形

图12.D=40.57%时输出电压u0波形

图13.D=21.42%时输出电压u0波形

图14.D=8.86%时输出电压u0波形

当D=40.57%时，U0=7.55V;

当D=21.42%时，U0=3.66V;

当D=8.86%时，U0=2.58V。

3.2.4改变负载R降压电路中输出电压u0波形

图15.D=45.72%时输出电压u0波形

图16.D=23.34%时输出电压u0波形

图17.D=16.23%时输出电压u0波形

当D=45.72%时，U0=5.51V;

当D=23.34%时，U0=1.65V;

当D=16.23%时，U0=900mV;

3.3升压斩波电路的调试

（1）切断主电路电源，断开“主电路2”和“降压斩波电路”的连接，断开“PWM波形发生”与VT1的连接，分别将“升压斩波电路”的“6”和“主电路2”的“1”相连，“升压斩波电路”的“7”和“主电路2”的“2”端相连，将VT2的G2S2分别接至“PWM波形发生”的“7”和“8”端，直流斩波电路的“10”、“11”端，分别串联电阻负载。

（2）检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源（注意：

先接通控制电路电源后接通主电路电源），改变脉冲占空比，分别观察PWM信号的波形，MOSFET的栅源电压波形，输出电压u0波形，记录PWM信号占空比D，u0的平均值U0。

（3）改变负载R的值（注意：

负载电流不能超过1A），重复上述内容

（2）。

（4）试验完成后，断开主电路电源，拆除所有导线。

3.3.1升压电路中MOSFET的栅源电压波形

图18.D=38.66%时MOSFET的栅源电压波形

图19.D=24.91%时MOSFET的栅源电压波形

图20.D=5.66%时MOSFET的栅源电压波形

其中A=4.96V,T=57.88μS,f=17.28KHZ

3.3.2升压电路中输出电压u0波形

图21.D=50.98%时输出电压u0波形

图22.D=59.57%时输出电压u0波形

图23.D=99.99%时输出电压u0波形

当D=50.98%时，U0=24.2V;

当D=59.57%时，U0=19.6V;

当D=99.99%时，U0=14.9V。

3.3.3改变负载R升压电路中输出电压u0波形

图24.D=62.30%时输出电压u0波形

图25.D=74.78%时输出电压u0波形

图26.D=99.80%时输出电压u0波形

当D=62.30%时，U0=21.6V;

当D=74.78%时，U0=18.3V;

当D=99.80%时，U0=14.6V。

4、仿真实验

图27.降压斩波仿真实验接线图

图28.D=25%时的波形

图29.D=50%时的波形

图30.D=75%时的波形

图31.升压斩波仿真实验接线图

图32.D=25%时的波形

图33.D=50%时的波形

图34.D=75%时的波形

五、注意事项

（1）“主电路电源2”的实验输出电压为15V，输出电流为1A，当改变负载电路时，注意R值不可过小，否则电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。

（2）实验过程当中先加控制信号，后加“主电路电源2”。

（3）做升压实验时，注意“PWM波形发生器”的“S1”一定要打在“直流斩波”，如果打在“半桥电源”极易烧毁“主电路电源2”内部的熔断丝。

六、实验分析

6.1PWM波形发生的原理

PWM（“PulseWidthModulation”），简称脉宽调制。

其原理是利用脉冲的占空比替代信号的幅值。

因为PWM信号经过合适的积分器或低通滤波器之后（其平均作用），其输出的幅值等于占空比与脉冲的高度的乘积。

6.2PWM占空比对负载电压的影响

总结一下触发脉冲的占空比的改变对直流斩波电路负载电压的影响，为什么会有这样的影响。

设输入电压为E,负载电压为U0，占空比为α。

电路类型

占空比α对负载电压U0的影响

原因

降压斩波电路

U0随着α的增大而增大，随其减小而减小；且U0

U0=αE

升压斩波电路

U0随着α的增大而增大，随其减小而减小；且U0>E

U0=E/（1-α）

七、心得体会与总结

现代交流调整技术或现代电源技术课程设计旨在充分训练学生综合运用专业知识，通过对直流斩波电路的性能研究，加深了对专业知识的理解程度，使我们对斩波电路的认识取得了长足的一步，并加深了我们对PWM控制的认知。

通过此次课程设计，获益匪浅.通过此次课程设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来机械的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。

在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。

在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。

而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。

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2016.6.22

这次课程设计感觉还是蛮复杂的，很多次搞得焦头烂额。

不过最后通过不懈努力完成了，感觉还是挺满足的。

做这次课设需要用到很多以前学过的和一些没有遇到过的东西，本来就感觉以前学的不扎实，时间久而久之，连很多基础的东西都忘的差不多了。

我们通过翻阅课本及上网查阅相关资料，有了一些想法，我们上网找寻破解软件，尝试自己破解安装，花了挺长时间，历经无数次失败，安装好之后，进行仿真运行。

通过这次课设，收获很多。

首先我们学习基础课程时要把基础打牢，然后团队合作，要多相互沟通，互相协助。

最重要的是我感觉到动手能力的差距很大，有的轻车就驾，有的很慢而且效率低下。

我们比较欠缺动手实践能力和独立思考解决问题的能力。

我们还有很长的路要走，我们要学的东西还有很多。

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2016.6.22

和学别的学科一样，在学完电力拖动课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。

通过仿真可以得到以下结论：

直流变换电路主要以全控型电力电子器件作为开关器件，通过控制主电路的接通与关断，将恒定的直流斩成断续的方波，经滤波后变为电压可调的直流输出电压。

体现IGBT的斩波作用，利用MATLAB对升压斩波电路的仿真结果进行了分析，与采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。

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2016.6.22

④虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。

多和同学讨论。

我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。

讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。

多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。

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2016.6.22

⑤经过这次课设我知道了一个课题很难依靠一个人的力量完成。

团队的力量才是强大的。

同学间的交流有时候也会碰撞出思维的火花，这也是闭门造车得不来的。

当然最重要的还是听从老师的指点，毕竟站在巨人的肩膀上比起自己在黑暗中摸索少了很多无用的工作。

课设可以将我们平时学习的知识与现实相结合，既锻炼了我们的专业素养还提高了理论水平。

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2016.6.22