西交电力电子第四次研讨课报告直流直流斩波.docx
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西交电力电子第四次研讨课报告直流直流斩波
电力电子技术
第四次讨论课报告
2017.11.7
第一题:
仿真电路:
(1)Boost变换器,Vin=80V,Vo=100V,RL=20omg,fs=100kHz,L=100uH,C=100uF,理论计算电感电流纹波、电容电压纹波,并进行仿真验证;
由电压增益公式VoVin=Ttoff=11-α求得此时触发脉冲占空比为20%。
所得仿真波形如下:
电感纹波电容纹波
理论值:
1.6A理论值:
0.1V
仿真值:
1.579A仿真值:
0.09864V
(2)Boost变换器,调节占空比0.3-0.8;描述占空比和电感纹波、电容纹波、电压增益(Vo/Vin)之间关系,并进行仿真验证;
占空比0.3:
占空比0.35:
占空比0.4:
占空比0.45:
占空比0.5:
占空比0.55:
占空比0.6:
占空比0.65:
占空比0.7:
占空比0.75:
占空比0.8:
结果分析:
(1)电感纹波可计算利用开关管导通阶段电感电流增量计算,由公式Ldidt=Vin,再取积分可得∆i=Vin,Lton,∆i即为电感纹波值,仿真值与计算值基本一致。
(2)电容电压纹波值由公式Cdudt=ucR,两边取积分,uC取输出电压平均值,求得∆U=ucRCton,由上表得计算值与仿真值基本一致。
(3)电压增益公式为VoVin=Ttoff=11-α,从上表可以看出电压增益的理论计算值与仿真值十分接近。
电感电流纹波占空比关系曲线
电容电压纹波占空比关系曲线
电压增益占空比关系曲线
第二题:
以全桥逆变+全波整流结构为例。
仿真电路:
Ud1=900V,T=20:
3:
3,RL=10omg,fs=100kHz,L=600uH,C=200uF
变压器参数设置:
漏阻抗为0,励磁阻抗为无穷大,变压器为理想变压器。
1.Vin=900V,Vo=60V,T=20:
3:
3,RL=10omg,fs=100kHz,L=600uH,C=200uF,仿真研究电路工作原理,分析工作时序;
根据公式UoUi=N2N12tonT,输出电压为60V时占空比为22.2%。
仿真波形:
输出电压:
输出电压平均值为59.1V。
2.调节负载电阻,实现电流连续和断续,并仿真验证
理论计算:
二次侧电感电压uL+uR电压波形如下图所示:
其幅值为135V,周期为5×10-6s,占空比为44.4%,而uR=Vo=60V,计算断续临界电阻时可分高电压与低电压两阶段计算。
高电压阶段:
uL=135-uR=75V,故LdiLdt=uL,电感电流直线上升,两边积分可得∆iL=0.2775A。
低电压阶段:
电感对电容与电阻供电,电感电流直线下降,断续临界条件即为电感电压刚好下降为零,因uc变化很小,故电容电流iC很小并可将其忽略,故uL=iLR=LdiLdt,所以diLdt=iLRL,两边对t取积分可得∆iL=iLRLdt,由于iL直线下降并且在临界条件时终值为0,故iLRLdt=iLR2L∆t=0.2775A,R=0.555L/iLR∆t,带入电感值L=600uH得电阻临界值为431.65Ω
仿真波形
R=100Ω
电流连续
R=422Ω
电流连续
R=423Ω
电流断续
R=500Ω
电流断续
由仿真波形可得仿真电流断续临界电阻值为422Ω,与理论值误差为2.2%。
误差产生原因主要为二极管导通管压降约为0.7V,从而使高电压时
uL+uR值略低于75V。
3.调节占空比,分析占空比与电压增益(Vo/Vin)关系。
占空比调节范围0.2~0.5。
0.2:
计算值:
54V
仿真值:
53.16V
电压增益:
0.394
0.25:
计算值:
67.5V
仿真值:
66.6V
电压增益:
0.493
0.3:
计算值:
81V
仿真值:
80.14V
电压增益:
0.594
0.35:
计算值:
94.5V
仿真值:
93.65V
电压增益:
0.694
0.4:
计算值:
108V
仿真值:
107.1V
电压值增益:
0.793
0.45:
计算值:
121.5V
仿真值:
120.6V
电压增益:
0.893
0.5:
计算值:
135V
仿真值:
134.1V
电压增益:
0.993
结果分析:
VO=N2N12tONT=N2N12α,VO随占空比增大线性增长。
关系曲线如下:
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