20v_500w直流降壓斬波實(shí)驗(yàn)報(bào)告-wenkub
2023-05-27 14:58:57 本頁(yè)面
【正文】 到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為加在開關(guān)控制端，可以使其開通或關(guān)斷。15%；輸出電壓： 、 ；輸出功率： 500W；恒壓精度：優(yōu)于 5%；電壓調(diào)整率：優(yōu)于 5%；分別采用開環(huán)和電壓閉環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)單的 BUCK 電路輸出的電壓不穩(wěn)定，會(huì)受到負(fù)載和外部的干擾，當(dāng)加入 PI 控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。 完成仿真設(shè)計(jì)后經(jīng)預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證。 電氣工程學(xué)院 20xx 級(jí) 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 項(xiàng)目名稱： 20V/500W 直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人： 林靜英 項(xiàng)目成員： 婁博強(qiáng) 胡遠(yuǎn)江 負(fù)責(zé)老師： 郭育華 盧國(guó)濤 指導(dǎo)老師： 郭育華 20xx 年 11 月 20 日 項(xiàng)目成績(jī)： 評(píng)閱人： 指導(dǎo)老師： 年 月 日 項(xiàng)目 負(fù)責(zé)人：姓名 林靜英 學(xué)號(hào) 20xx2647 項(xiàng)目成員： 姓名 婁博強(qiáng) 學(xué)號(hào) 20xx0098 項(xiàng)目成員： 姓名 胡遠(yuǎn)江 學(xué)號(hào) 20xx2656 20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 1 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 摘 要 本項(xiàng)目完成了 20V/500W 直流降壓（ Buck 電路）斬波實(shí)驗(yàn)中電壓的開環(huán)和閉環(huán)控制 實(shí)驗(yàn) 。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行電路實(shí)物連接，并不斷調(diào)試，最終得到電壓開環(huán)和閉環(huán)控 制較為穩(wěn)定的輸出。可通過(guò)采樣環(huán)節(jié)得到 PWM 調(diào)制波，再與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，通過(guò) PI 控制器得到反饋信號(hào)，與三角波進(jìn)行比較， 得到調(diào)制后的開關(guān)波形，將其作為開關(guān)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn) BUCK 電路閉環(huán) PI 控制系統(tǒng)，即當(dāng)負(fù)載大小變化和輸入電壓產(chǎn)生較大波動(dòng)時(shí)，依舊能夠保持負(fù)載兩端的電壓穩(wěn)定。 第 2章 實(shí)驗(yàn)主電路設(shè)計(jì) 方案確定 電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、 保護(hù)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。通過(guò)控制開關(guān)的開通和關(guān)斷來(lái)控制降壓斬波電路的主電路工作。 Buck 降壓電路如圖 22 所示： SLRCD 圖 22 Buck降壓電路 工作原理 直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 作為開關(guān)管，用控制電路和驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制 IGBT 的通斷，當(dāng) t=0 時(shí)，驅(qū)動(dòng) IGBT 導(dǎo)通，電源 E 向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 0uE? ，負(fù)載電流 0i 按指數(shù)曲線上升。直到 t2時(shí)刻開關(guān) S 再次接通，下一個(gè)開關(guān)周期開始。由于 10 ??D ，因此，降壓型電路的輸出電壓不可能高于其輸入電壓，且與輸入電壓極性相同。三相整流橋輸出并聯(lián)電解電容后作為直流斬波器的直流輸入電源。 IGBT 的單管容量可達(dá) 400A600A/1200V1800V，開關(guān)頻率可達(dá) 20KHz，通態(tài)壓降可降至 。 二極管 續(xù)流二極管：選用快速恢復(fù)二極管。 控制電路方案 控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過(guò)對(duì)占空比的調(diào)節(jié)達(dá)到控制輸出電壓大小的目的。這種電路把直流電壓 “斬 ”成一系列脈沖，改變脈沖的占空比來(lái)獲得所需的輸出電壓。 對(duì)于 PWM 發(fā)生芯片，我們選用了 SG3525 芯片，其引腳圖如圖 所示，它是一款專用的 PWM 控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。腳 1 及腳 2 分別為芯片內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。因此可以將驅(qū)動(dòng)電路輸出的過(guò)流保護(hù)電流信號(hào)經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，同理也可以用 10 端進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。調(diào)節(jié)變位器使得 1 端得到不同的基準(zhǔn)電位，控制輸出脈寬的占空比。根據(jù)公式 22，可知， Uo 將降低。 第 4章 系統(tǒng)仿真 為了 驗(yàn)證 實(shí)驗(yàn) 電路和控制電路的正確性， 仿真 是必不可少的工具。 開環(huán)控制 按照 第二章敘述的主電路設(shè)計(jì)方案 以及 參數(shù)選取， 在 Matlab 軟件 中搭建 直流降壓斬波 Buck 電路 的 開環(huán)控制系統(tǒng) 如圖 41 所示 。 輸出 電壓 波動(dòng)為 %， 符合 5%誤差標(biāo)準(zhǔn) 。 輸出 電壓 波動(dòng)為 %， 符合 5%誤差標(biāo)準(zhǔn) 。 D i s c r e t e ,T s = 5 e 0 0 5 s .p o w e r g u iv+Vov+Vi50sT r a n s f e r F S co p eR e p e a t i n gS e q u e n ce=R e l a t i o n a lO p e r a t o rRL =6m hi+Ilg mC EI G B T1G a i n 11G a i nD i o d e20C o n s t a n tC =56 0p f 20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 10 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 圖 42 Buck電路閉環(huán)控制 仿真參數(shù) 一 輸入電壓 30V，參考電壓 20V，觸發(fā)信號(hào)周期 88us，電感 6mH， 電容 560pF，負(fù)載1 歐姆時(shí)的輸出電壓、觸發(fā)信號(hào)、電感電流、輸出電壓波形 如圖 421 所示 。 20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 11 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 20304000 . 510240 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2050 圖 422 仿真參數(shù)二時(shí)各 參數(shù)波形 19920020100 . 5101020300 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 202040 圖 423 仿真參數(shù)三時(shí)各 參數(shù)波形 20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 12 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 19920020100 . 510240 . 1 1 0 . 1 2 0 . 1 3 0 . 1
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