电力电子技术课程设计报告

电力电子技术课程设计

报告书

专业班级：16电气2班

姓名：王浩淞 学号：20163303010 指导教师：雷美珍

目录

1、

webench电路设计

1.1 设计任务要求

输入电压为（8V-10V），输出电压为5V，负载电流为1A 1.2 设计方案分析

图1.3.1主电路原理图

图1.3.2元器件参数

图1.3.3额定负载时工作值

图1.3.4输出电流和系统效率间的关系

如图1.3.4所示，在输出电流相同的情况下，输入电压越小，系统的稳态效率越高，因此提高效率的最直接方式就是降低系统的输入电压，其次在输入电压相同的情况下，我们可以调节输出电压的大小，使系统效率达到最大，例如当输入电压为9.0V时，根据图像输出电流为0.40A的时候效率最高。第二种方法是改变元器件的参数，通过使用DCR(直流电阻)小的电感元件来实现输出纹波电压降低。

1.3 主芯片介绍

TPS561201和TPS561208采用SOT-23封装，是一款简单易用的1A同步降压转换器。

这些器件经过优化，可以在最少的外部元件数量下工作，并且还经过优化以实现低待机电流。这些开关模式电源（SMPS）器件采用D-CAP2模式控制，可提供快速瞬态响应，并支持低等效串联电阻（ESR）输出电容，如特种聚合物和超低ESR陶瓷电容，无需外部补偿元件。TPS561201以脉冲跳跃模式工作，在轻负载操作期间保持高效率。TPS561201和TPS561208采用6引脚1.6×2.9（mm）SOT（DDC）封装，工作在-40°C至125°C的结温范围内。

1.4 电气仿真结果分析

图1.4.1启动仿真 图1.4.2稳态仿真

图1.4.3暂态仿真 图1.4.4 负载暂态仿真

二、基于电力系统工具箱的电力电子电路仿真 2.1 设计要求和方案分析

本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一Simulink，进行系统的设计与仿真系

统主要包括：Boost升压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。Boost升压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻，模拟显示中的一般负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可。负载为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在Simulink中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用Simulink提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个Boost变换器的研究与设计。

2.2 simulink仿真模型分析

电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。占空比越大，Boost Chopper的输出电压值

越大。IGBT用理想的方波发生器触发，周期设为0.001s，最大值设为5V，通过调占空比来调输出电压。其保护电路，触发电路将在protel中实现。

示波器用来观察电感电流，电源电压波形和负载电压输出波形。

图2.2.1 主电路原理图

2.3 仿真结果分析

占空比α=50%，电感为27e-5H，电容为375e-6F，电阻为81Ω

图2.3.1 脉冲、电感电流和负载电压仿真图一

占空比α=40%，电感为27e-5H，电容为375e-6F，电阻为81Ω

图2.3.2 脉冲、电感电流和负载电压仿真图二

占空比α=30%，电感为27e-5H，电容为375e-6F，电阻为81Ω

图2.3.2 脉冲、电感电流和负载电压仿真图三

从计算公式及仿真图分析得出：占空比α越大负载输出电压越大，调节时间越长。

三、总结

本次MATLAB电力电子仿真差不多花了我一整天的时间，从在网上找资料，设计原理图

到仿真，感觉真的是收获颇多，最直观的进步就是对直流斩波电路有了更深的理解和认识，

这些知识是通过单纯的阅读课本无法获得的。在做仿真的过程中，我遇到了很多困难，比如说不知道如何调节占空比，即使搜阅大量的资料也找不到，这时候就需要从原理图出发，逆推模拟PWM控制电路和驱动电路的是哪一部分，进而得到最终的结果。虽然碰到问题的时候会很头痛，解决问题也不可避免到处碰壁，但当自己真正将问题解决时还是非常有成就感的，这次设计仿真除了巩固了我PWM升压斩波电路的知识外，还进一步提升了我MATLAB软件和simulink的应用能力，让我做到了真正的学以致用。