直流斬波電路的matlab建模與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)
2024-12-05 16:46本頁(yè)面
【正文】 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 【 8】陳杰編著 .Matlab 寶典 .北京：電子工業(yè)出版社， 2021 23 致 謝 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，對(duì)書本上的知識(shí)掌握得更加牢固，更為重要的是知道了理論與實(shí)際相結(jié)合，用知識(shí)解決問題的重要性，同時(shí)也使我了解到老師的指導(dǎo)對(duì)我的幫助對(duì)完成任務(wù)的重要性。 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，沒有整體的把我，無(wú)法將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我 應(yīng)該重新樹立學(xué)習(xí)知識(shí)的方法。目前在實(shí)際應(yīng)用中比較普遍。 但以 IGBT 為功率器件的直流斬波電路在實(shí)際應(yīng)用中需要注意以下問題 :（ 1）系統(tǒng)損耗的問題；（ 2）柵極電阻；（ 3）驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)過流過壓保護(hù)的問題。直流降壓斬波電路主要分為三個(gè)部分，分別為主電路模塊，控制電路模塊，驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路模塊，除了上述主要模塊之外，還必須考慮電路中電力電子器件的保護(hù)，以及控制電路與主電路的電氣隔離，以及進(jìn)行MATLAB 的建模與仿真分析 。 輸出負(fù)載端電壓波形圖為： 20 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 10102030405060708090100時(shí)間 /t電壓/V直流降壓斬波電路輸出波形 對(duì)以上的 仿真結(jié)果進(jìn)行分析可知，通過 BUCK降壓斬波電路所得到的直流電壓與理論值基本相同，結(jié)果正確，達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本要求。 輸出負(fù)載電壓波形圖為： 18 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 10102030405060708090100時(shí)間 /t電壓/V降壓斬波輸出電壓 當(dāng) PWM 的占空比取的是 a=25%，當(dāng)一個(gè)周期 T 結(jié)束后，負(fù)載電壓的理論平均值VUUTtUtt tU onoffon on 251110 ?????? ，經(jīng)過相關(guān)參數(shù)的調(diào)試，實(shí)際 0 ?U ,此時(shí)設(shè)計(jì)的最佳參數(shù)為： L=500e5 H， R=15 歐， C=4e5 F。 17 主電路的仿真 打開仿真參數(shù)窗口，選擇 ode23tb 算法，將相對(duì)誤差設(shè)置為 1e3，仿真開始時(shí)間為 ,停止時(shí)間為設(shè)置為 ，仿真結(jié)果如下面情況所示。 Pulse 模塊到仿真模型窗口中，將其輸出連接到 IGBT 的門級(jí)上。 ，復(fù)制一個(gè)并聯(lián) RC元件組模塊到 Buck模型窗口中作為負(fù)載，打開參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，按要求設(shè)置參數(shù)；再?gòu)?fù)制一個(gè) L元件模塊到 Buck 模型窗口 中，串接在 IGBT 模塊和負(fù)載 RC 之間，參數(shù)按要求設(shè)置。 ，分別復(fù)制 IGBT 模塊、二極管 D模塊到 Buck 模型窗口中，按要求設(shè)置 IGBT 的參數(shù)。 VD 和 R34 的作用是在 V 關(guān)斷時(shí)，給 iL 提供釋放儲(chǔ)能的回路。在無(wú)緩沖電路的情況下， IGBT 開通時(shí)電流迅速上升， di/dt 很大；關(guān)斷時(shí)過流 保護(hù)輸入 接入SG3525的10端 16 du/dt 很大，并出現(xiàn)很大的過電壓。下面是對(duì) IGBT 進(jìn)行設(shè)計(jì)的保護(hù)電路。 設(shè)計(jì)的過流保護(hù)電路如圖 9所示： 圖 9 過電流保護(hù)原理電路圖 IGBT 的保護(hù) IGBT 如果不采取保護(hù)，它很容易損壞。在正常狀態(tài)下連入的電壓小于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)，輸出一個(gè)負(fù)的最大值，芯片不會(huì)鎖死，正常工作。具體的做法是在干路上串聯(lián)一個(gè)很小的電阻，再在這個(gè)小電阻上并聯(lián)一個(gè)大電阻，從而進(jìn)行過電流與過電壓的轉(zhuǎn)化。如前所述， SG3525 的引腳 10 端在輸入一個(gè)高電平時(shí)具有自鎖功能，所以仍然可以利用這個(gè)方法進(jìn)行過流保護(hù)。正常狀態(tài)下，取樣電壓小于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)比較器輸出的是負(fù)的最大值，芯片正常工作，當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)，取樣電壓高于基準(zhǔn)電壓，此時(shí)輸出高電平 15V，在通過電阻分壓得到 5V 的高電 平送入芯片的 10端，使其鎖死， IGBT 脈沖斷開，電路斷開，從而對(duì)電路實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)。 如圖 6所示：取樣電壓的方法是在 U。當(dāng)引腳 10 端輸入的電壓等于或超過 8V 時(shí)，芯片將立刻鎖死，輸出脈沖將立即斷開。 14 過電壓保護(hù)電路： 本次設(shè)計(jì)的電路要求輸出電壓為 20V— 80V，所以當(dāng)輸出電壓設(shè)定時(shí)，一旦出現(xiàn)過電壓，為了保護(hù)電路和器件，應(yīng)立刻將電路斷開，及關(guān)斷 IGBT 的脈沖，使電路停止工作。 2）交流側(cè)電抗小或交、直流側(cè)阻容吸收裝置電容量過大，當(dāng)電子電子器件導(dǎo)通時(shí)，流過過大的附加電容的充、放電電流。在剛導(dǎo)通時(shí)，如果電流上升率 dtdi/ 較大，會(huì)引起門極附近過熱，造成晶閘管損壞，所以要限制電流上升率 dtdi/ 。 dtdu/ 的原因 晶閘管的 PN 結(jié)存在著結(jié)電容，在阻斷狀態(tài)下，當(dāng)加在晶閘管上的正向電壓上升率 dtdu/ 較大時(shí)，就會(huì)有較大的充電電流流過結(jié)電容，起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管誤導(dǎo)通，所以要限制電壓上升率 dtdu/ 。變換器的過電流一般主要分為兩類：過載過電流和 短路過電流。 3）控制電路、觸發(fā)電路、驅(qū)動(dòng)電路的故障或干擾信號(hào)的侵入引起的誤動(dòng)作所引起的過電流 4）配線等人為的錯(cuò)誤引起的過電流。 1）外部出現(xiàn)負(fù)載過大、交流電源電壓過高或過低、缺相時(shí)引起的過電流。 過電壓保護(hù)的原則是：根據(jù)電路中過電壓產(chǎn)生的不同部分，加入不同的附加電路，當(dāng)超過規(guī)定電壓值時(shí)，自動(dòng)開通附加電路，使過電壓通過附加電路形成通路，消耗或儲(chǔ)存過電壓的電磁能量，從而是過電壓的能力不會(huì)加到電力電子器件上，從而 達(dá)
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