【正文】 最后，感謝老師的耐心指導(dǎo) 和同組同學(xué)的大力支持，使我在本次設(shè)計(jì)中將遇到的問題都解決了，順利的完成了本次課程設(shè)計(jì)，并從中學(xué)習(xí)到了更多的知識(shí)。平時(shí)在學(xué)習(xí)中不能夠透徹理解的知識(shí)，通過動(dòng)手，會(huì)有更好的認(rèn)知。通過在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的波形和仿真的波形進(jìn)行對(duì)比，雖然存在一些差異，但是基本上還是一致的。 BOOST 和 CUK 電路在電力電子學(xué)習(xí)中就是非常重要典型的電路，通過這次的仿真和實(shí)驗(yàn)室實(shí)際測(cè)量，對(duì)兩個(gè)電路的特點(diǎn)，優(yōu)缺點(diǎn)有了更加深刻的理解。 這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題，最后在楊巧玲老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論 中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。利用 Simulink對(duì)降壓斬波電路和升降壓斬波的仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，與采用常規(guī)電路分析方法所得到的輸出電 壓波形進(jìn)行比較，進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。 電力電子課程設(shè)計(jì) 23 從圖 5 可以看出，負(fù)載上電壓分別為 100 V， 33 V， 300 V，滿足與升降壓斬波理論 分析吻合。 圖 4 給出了由 IGBT 元件組成的升降壓斬波電路仿真模型， IGBT 按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置并取消緩沖電路，負(fù)載 R＝ 50 Ω， C＝ 3e－ 05 F，電感支路 L＝ 5 mH。 Ud，為升壓變換； 當(dāng) D0． 5 時(shí)， u。當(dāng) D＝ 時(shí)， U。參數(shù)設(shè)置完畢后，啟動(dòng)仿真，得到圖 3 的仿真結(jié)果。 五． 直流斬波電路的建模與仿真 仿真模型及參數(shù)設(shè)置 (1)由 IGBT 構(gòu)成直流降壓斬波電路 (Buck Chopper)的建模和參數(shù)設(shè)置 圖 2 為由 IGBT 組成的 Buck 直流變換器仿真模型， IGBT 按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置，并取消緩沖電路，即 Rs=5 ΩQ， Cs=0；電壓源參數(shù)取 Us=200 V， E=80 V；負(fù)載參數(shù)取 R=10 Ω， L=5 mH。 (4)僅有一個(gè)儲(chǔ)能電感，具有可靠性高、效率高、體積小及質(zhì)量輕等特點(diǎn)。 (2)采用電壓、電流雙閉環(huán)控制方式，獲得較高的穩(wěn)態(tài)精度和良好的動(dòng)態(tài)性能。測(cè)試結(jié)果表明，該直流開關(guān)電源具有良好的穩(wěn) 態(tài)性能和動(dòng)態(tài)特性，各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過衛(wèi)星儲(chǔ)能／姿控 兩用飛輪能量回饋系統(tǒng)研制項(xiàng)目所規(guī)定的指標(biāo)要求。 四． 測(cè)試結(jié)果 根據(jù)上述控制原理和實(shí)現(xiàn)方案，研制出采用該 DC／ DC變換器作為主變換電路的直流開關(guān)電源 (主要設(shè)計(jì)條件與要求：輸入電壓 l2～ 4O V、輸出電壓 28 V、額定功率200 W 及效率≥ 85 %等 )。為了提高系統(tǒng)的可靠性，還設(shè)計(jì)了故障檢測(cè)與保護(hù)電路，包括過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)等。當(dāng)電流調(diào)節(jié)器輸出電壓低于 5 V時(shí)，比較器 IC 與三角波有交點(diǎn)， 輸出 PWM 波，該波形用于驅(qū)動(dòng) T ，而比較器 IC4與三角波沒 有交點(diǎn)，故無脈沖輸出， T2截止；當(dāng)電流調(diào)節(jié)器輸出電壓高于 5 V時(shí)，比較器 IC4與三角波有交點(diǎn)，輸出PWM 波，該波形用于驅(qū)動(dòng) T ，而比較器 IC 輸出高電平， T 1處于全導(dǎo)通狀態(tài)；而且，降壓工 作模式和升壓工作模式的切換是平滑過渡的。如圖 3所示，電流調(diào)節(jié)器輸出送到比較器 IC 、 IC2同相端，由一個(gè)三角波發(fā)生器產(chǎn)生 的三角波送到反相端，兩路信號(hào)相比較疊加獲得 PWM 波。 PWM波產(chǎn)生電路負(fù)責(zé)兩種 PWM開關(guān)方案的 實(shí)現(xiàn)，以滿 足變換器降壓工作模式和升壓工作模式的要求。由于電壓調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定，故電壓調(diào)節(jié)器的限幅值決定了電流調(diào)節(jié)器的最大輸出 電流。電壓環(huán)的作用是穩(wěn)定輸出電壓，在 輸入電壓或負(fù)載擾動(dòng)作用下保證輸出穩(wěn)定。 電力電子課程設(shè)計(jì) 17 控制電路由兩級(jí) PI調(diào)節(jié)器、 PWM 波產(chǎn)生電路、驅(qū)動(dòng)電路、故障檢測(cè)與保護(hù)電路等組成。由于變換器采用的是兩個(gè)開關(guān)管的配合控制，兩種不同的工作模式就對(duì)應(yīng)兩種 不同的 PWM開關(guān)方案，因此必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制邏輯分配單元來實(shí)現(xiàn)這兩種開關(guān)方案，這在圖 2中以 PWM 控制單元表示?？刂葡到y(tǒng)采電力電子課程設(shè)計(jì) 16 用電壓、電流雙閉環(huán)串級(jí)控制結(jié)構(gòu)，外環(huán)是電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)是電流環(huán)。由于 min? ，max?分 別代表了 L在兩種工作模式下的極端工作狀態(tài)，因此可以通過分別計(jì)算這兩個(gè)工作狀態(tài)下的電感量，并取其中的大者作為 L的設(shè)計(jì)參數(shù)，則 L就能同時(shí)滿足兩種工作 模式的要求。電力電子課程設(shè)計(jì) 15 所以，根據(jù)公式（ 1）maxU， Uo，可以得到 T1 的最小占空比 min? ；根據(jù)公式 (2)、minU 和 Uo ，可以得到 T。因此， L是該 DC／ DC變換器的關(guān)鍵元件，其參數(shù)的選取直接影響到變換器能否正常工作。的配合控制獲得降壓工作模式和升壓工作模式，從而實(shí)現(xiàn)升降壓功能和正極性輸出。因此，處于升壓工作模式的變換器等效于 Boost變換器，相應(yīng)的電壓變換關(guān)系為： ???1 10iUU （ 2） 式中： Ui—— 輸入電壓； Uo—— 輸出電壓； ? T2 的占空比。此時(shí)，變換器與Boost變換器相 . 比多了一個(gè)全導(dǎo)通的開關(guān)管 T。因此，處于降壓工作模式的變換器等效于 Buck變換器，相應(yīng)的電壓變換關(guān)系為： ??iUU0 （ 1） 式中： Ui —— 輸入電壓； Uo—— 輸出電壓； T的占空比。 1． 2． 1 降壓工作模式當(dāng) T 截止， T 以 PWM 方式工作，變換器處于 降壓工作模式。 工作模式的分析假設(shè)所用電力電子器件理想、電感和電容均為無損耗的理想儲(chǔ)能元件以及不計(jì)線路阻抗，且變換器始終處于電流連續(xù)的狀態(tài)。稱為升壓斬波主開關(guān)、 T。來控制電路的工作狀態(tài)，現(xiàn)在是通過 T 、 T 來控制， T。這樣，原本通過控制 T。由 NPN型改為 PNP 型，顯然 T。為了實(shí)現(xiàn)兩路控制信號(hào)共地，也只能選用功率晶體管。電力電子課程設(shè)計(jì) 13 從圖 1中可以看出，采用 PWM 方式控制兩個(gè)主開關(guān)管 T。 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T 內(nèi)電感 L 兩端電壓 Lu 對(duì)時(shí)間的積分為零，即 ? ?? ?????T of fonTt of fLt onLL tuEtdtudtudtu onon0 0)(0 )( 0 所以輸出電壓為： EEtT tEttu oNonof fon ??????? 10 （ ont 為 V 處于通態(tài)的時(shí)間， oft 為 V 處于斷態(tài)的 時(shí)間）