第一篇：電力電子課程設計報告范文

課題名稱

電力電子課程設計報告

學校：哈爾濱理工大學 榮成 院系：電氣信息系 專業班級： 學號： 姓名：

指導教師 ：

2010年 月

日 ：采用自關斷器件的單相交流調壓電路研究

哈爾濱理工大學榮成電力電子技術課程設計報告

目錄

第一章：引言...........................................1。.1

簡述...........................................1。.2指標內容及要求...........................................1。.3主電路原理及設計...........................................第二章：實驗內容........................................2

第三章：實驗系統組成及工作原理..........................3

第四章：實驗設備和儀器..................................4

第五章：實驗方法........................................4

第六章：思考及心得體會..................................6

第一章

引言

一

簡述

電力電子技術是研究采用電力電子器件實現對電能的換和控制的科學，是20世紀50年代誕生，70年代迅速發展起來的一門多學科互相滲透的綜合性技術學科。這些技術包括以節約能源、提高照明質量為目的的綠色照明技術；以節約能源、提高運行可靠性并更好地滿足產要求為目的的交流變頻調速技術，以提高電力系統運行的穩定性、可控制性為目的，并可有效節能的靈括（柔性）交流輸電技術等等。隨著電力半導體制造技求、徽電子技術、汁算機技術，以及控制理論的不斷進步．電力電子技求向著大功率、高頻化及智能化方向發展，應用的領域將更加廣闊。二

指標 內容及要求 見第二章

三

主電路的原理及設計 1 交流調壓電路

如果在交流電源和負載之間之間用兩個晶間管反并聯后串聯到交流電路中，通過對晶閘管的控制就可以控制交流電力。這種電路不改變交流電的頻率，稱為交流電力控制電路。在每半個周波內通過對晶間管開通相位的控制，以方便地調節輸出電壓的有效值，這種電路稱為交流調壓電路。這種電路還用干對無功功率的連續調節。此外，在高電壓小電流或低電壓大電流直流電源中，也常采用交流調壓電路調節變壓器一次電壓。采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯；同樣，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯，這都是十分不經濟的。采用交流調壓電路在變壓器一次側調壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側只要用二極管整流就可以了。但這種交流調壓電路控制方便，體積小、投資省計制造簡單。因此廣泛應用于需調溫的工頻加熱、燈光調節及風機、泵類負載的異步電機調速等場合。

圖3．2所示的就是一種采用晶閘管為主開關元件的單相交流調壓電路圖，這種交流調壓電路的主電路僅由一對反并聯的晶閘管或一只雙向晶閘管構成。2 交流調壓電路控制方式

交流調壓電路的控制方式有三種：①整周波通斷控制；②相位控制：②斬波控制。在 整周波通斷控制方式中．晶閘管是作為交流開關使用的，它把負載與電源接通幾個周波，再斷開幾個周波，通過改變通斷比來改變負載k的電壓有效值。相位控制時，在電源電壓 上、下半波的某一相位分別導通VI、VZ晶閘管，改變控制角即可改變負載接通電壓的時 間，從而達到調壓的目的。斬波控制方式時，晶閘管要帶有強迫關斷電路或采用IGBT等 可自關斷器件，在每個電壓周波中，開關元件多次通斷，使電壓斬波成多個脈沖，改變導 通比即可實現調壓。三種控制方式的輸出電壓波形如圖3．l所示、相位控制交流調壓又稱 相控調壓，是交流調壓中的基本控制方式，應用最廣。

交流調壓電路的輸出仍是同頻率的交流電，原則上可應用于一切需要調壓的交流負載，也可通過變壓器再調壓。交流調壓器是通過改變電壓波形來實現調壓的，因此輸出的電壓波形不再是完整的正弦波，諧波分量較大。

本實驗就是對自關斷器件的單相交流調壓電路進行研究，目的是是同學們熟悉采用自管段器件的單相交流調壓電路的工作原理、特點、波形分析與適用場合，熟悉PWM專用集成電路的組成、功能、工作原理與使用方法，同學們四人一組，分工合作，增加同學們的團

隊意識。

第二章

1.PWM專用集成電路性能測試

2.控制電路相序與驅動波形測試

3.帶與不帶電感時負載與MOS管兩端電壓波形測試

4.在不同占空比條件下，負載端電壓、負載端諧波與輸入電流的位移因數測試。

第三章

實驗系統組成及工作原理

隨著自關斷器件的迅速發展，采用晶閘管遺相控制的交流調壓設備，已逐步采用自關斷器件（GTR、MOSFET、IGBT等）的交流調壓斬波所代替，與移相控制相比，斬波調壓具有下列優點：

1）諧波幅值小，且最低次諧波頻率高，故可采用小容量濾波元件；

2）功率因數高，經濾波后，功率因數接近為1.3）對其他用電設備的干擾小。因此，斬波調壓是一種很有發展前途的調壓方法，可用于馬達調速、調溫、調光等設備。本實驗系統以調光為例，進行斬波調壓研究。

斬波調壓的主回路由MOSFET及反并聯的二極管組成雙向全控電子斬波開關。當MOS管分別由脈寬調制信號控制其通斷時，則負載電阻Rl上的電壓波形如圖5-9b所示（輸出端不帶濾波環節時），顯然，負載上的電壓有效值隨脈寬信號的占空比而變，當輸出環節由濾波環節時的負載端電壓波形如圖5-9C所示。

脈寬調制信號有專用集成芯片SG3525產生，有關SG3525的內部結構、功能、工作原理與使用方法等可參閱雙閉環可逆直流脈寬調速系統實驗。控制系統中有變壓器T、比較器和或非門等組成同步控制電路以確保交流電源的2端為正時，MOS管VT1導通；而當交流電源的1端為正時，MOS管VT2導通。

第四章

實驗設備和儀器

1.NMCL-K1實驗掛箱

2.萬用表（自備）

3.雙蹤示波器（自備）

第五章

實驗方法

1.SG3525性能測試

先按下開關s1.(1)輸出最大與最小占空比測量。PWM波形發生器的“1”和地。

2.控制電路相序與驅動波形測試

將“PWM”波形發生器的1端與暫控式交流調壓電路的14端相連。將電位器RP左旋到底，用雙蹤示波器觀察并記錄下列各點波形：

（1）控制電路11、12與地間波形，應仔細測量該波形是否對稱互補；

（2）控制電路的13、15與地端間波形；

（3）主電路的4與5及6與5端間波形；

3.不帶電感時負載與MOS管兩端電壓波形測試

將主電路的3與4短接，將UPW的電位器RP右旋到大致中間的位置，測試并記錄負載與MOS管兩端電壓波形

4.帶電感時負載與MOS管兩端電壓波形測試

將主電路的3與4不短接，將UPW的電位器RP右旋到大致中間位置，測試并記錄負載與MOS管兩端電壓波形

5.不同占空比D時的負載端電壓測試

實驗中，將電位器RP從左至右旋轉4-5個位置，分別觀察并記錄SG3525的輸出端2端脈沖的占空比、負載端電壓大小與波形

6.不同占空比D時的負載端諧波大小的測試

分別觀察并記錄RP左旋與右旋到底時的負載端波形，從而判斷出占空比D大小對負載端諧波大小的影響。

7.輸入電流的位移因數測試

（1）將主電路的3、4兩端用導線端接，及不接入電感

（2）在不同占空比條件下，用雙蹤示波器同時觀察并記錄有2與1端和2與6端間波形。

第六章

思考題

1當主電路接純電阻負載（即將電感短路）時，可見負載電壓波形存在死區，其產生的原因是什么？

答：PWM的上下橋臂的三極管是不能同時導通的。如果同時導通就會是電源兩端短路。所以，兩路觸發信號要在一段時間內都是使三極管斷開的。因此電壓波形存在死區！

2.當主電路接電感性負載時，在電壓的過零點會出現一尖峰脈沖，其幅值隨占空比的增大而增大。試分析其產生的原因以及控制方法。

答：根據占空比越大電網的通斷時間越長，沖擊電流越大諧波分量越大，脈沖越強。

諧波電流對電網危害甚大，必須加以抑制。抑制和消除諧波有兩種基本途徑，一種是改進電力電子裝置，減少注入電網的諧波，另一種是在電力電子裝置的側并聯LC無源濾波器，為諧波電流提供頻域諧波補償，或者用電力有源濾波器進行時域諧波補償。下面就介紹相應的諧波抑制對策：波形疊加法，LC無源濾波器，增加整流相數法，靜止無功補償法，有源電力濾波器補償法。

心得體會

1．態度 性格決定命運，氣度影響格局，態度決定高度，細節決定成敗。對于參加課程設計的隊員，估計感受頗深。只有我們有豐富的經驗，豐富的知識，才能百分百的在到場上贏得勝利。從培訓到競賽是一個漫長的過程，期間心態很重要，會遇到很多問題：訓練師不懂的知識，軟硬將調不出來，隊員之間的矛盾，外界的壓力等。其中，最重要的是處理好隊員之間的矛盾和心態:不懂的知識可以去學習；波形調不出來，只要有耐心，認真分析就能找出原因；阻礙我們法杖的往往是自己的心胸，心胸開闊，善于接受意見和容忍別人的錯誤，才能在培訓中和設計中有所收獲。

2.積累課程設計要求較強的動手能力，講理論轉換為實際的操作時競賽的必備條件。做課題時要合理分工，發揮各自的特長，嚴格按要求完成任務。學會看電路圖，我們找到很多的資料是電路分析的，就得自己看資料學習。尤其是做原理分析的，資料很多而且較復雜，資料以基本原理居多，可以借助一些綜合知識。

3.交流 包括和本組隊員之間，其他組之間，指導教師之間以及同愛好者之間。這里著重講教師及愛好者。教師有著豐富的理論知識和經驗，可以為

我們提供豐富的資料；網絡上更有豐富的資源，要做的東西網上均能找到相關內容，這也是一個學習的過程，特別是在一些論壇里有著豐富的資源。

最后，向全體參與電力電子課程設計培訓的老師說一聲：您辛苦了！，感謝你們

對我們的大力支持與幫助。

第二篇：電力電子課程設計報告

北京理工大學珠海學院電力電子課程設計報告

北京理工大學珠海學院

機械與車輛學院

電力電子課程設計報告

課程名稱：

設計題目：

班級：

姓名：

學號：

指導教師：

設計時間：

北京理工大學珠海學院電力電子課程設計報告

目錄

1、設計方案（雙極性還是單極性PWM控制？）

①設計題目；

②主要技木指標和要求；

③方案選擇及電路工作原理；

2、主電路設計說明(分模塊)

3、控制電路設計說明(分模塊)

4、Simulink仿真（選做）

5、實物調試過程及結果分析

調試過程的詳細記錄及實驗結果討論（說明是否達到設計指標的要求）該部分中應包括對實驗結果（如所觀測和記錄的波形）的分析和解釋等詳 細內容；

6、收獲和體會

7、參考文獻

8、謝辭

附錄

附錄1：元件清單

附錄2：Protel 99原理圖

附錄3：Simulink仿真圖（選做）

請注意論文格式：正文宋體、小四字號，1.25倍 行距

第三篇：《電力電子課程設計》論文

目錄

第一章

1.1 1.2 1.3 第二章

2.1 2.2 2.3 2.4 緒論.............................................................................................................................................2 課程設計的目的.........................................................................................................................2 課程設計的任務與要求.............................................................................................................2 MATLAB的原理應用及SIMULINK仿真..............................................................................2 主電路設計及仿真.....................................................................................................................3 設計方案的論證.........................................................................................................................3 主電路結構框圖與說明.............................................................................................................3 電路類型選擇依據.....................................................................................................................3 整流電路的工作原理及設計.....................................................................................................3 2.4.1 整流電路的基本工作原理...................................................................................................3 2.4.2 整流元件的選擇...................................................................................................................4 2.4.3 整流電路的設計與仿真.......................................................................................................4 2.5 逆變電路的工作原理及設計.....................................................................................................5

2.5.1 逆變電路的基本工作原理...................................................................................................5 2.5.2 SPWM波的產生設計...........................................................................................................5 2.5.3逆變電路的設計與仿真........................................................................................................5

第三章 驅動保護電路的設計.................................................................................................................7

3.1 IGBT 驅動電路..........................................................................................................................7 3.2 觸發電路選擇與設計.................................................................................................................7 第四章 臺燈調光電路的設計.................................................................................................................8

4.1臺燈調光電路的基本工作原理.......................................................................................................8 4.2焊接與調試.......................................................................................................................................8 第五章 綜合設計與仿真.........................................................................................................................9

5.1整體電路設計模型...........................................................................................................................9 5.2 運行仿真并檢驗是否滿足性能指標的要求..................................................................................9 第六章 心得體會...................................................................................................................................11

第一章 緒論

1.1 課程設計的目的

1）掌握三相全橋相控整流電路的結構及其工作原理，明確觸發脈沖的相位關系，熟悉整流電路交流側與直流側電流、電壓關系。

2）掌握單相全橋逆變電路的結構及其工作原理，明確調制信號與載波信號之間的幅值關系，明確驅動脈沖的分配關系，熟悉逆變電路輸出電壓與直流電壓、調制信號幅值之間的關系。

3）熟悉電力電子電路的計算機仿真方法。1.2 課程設計的任務與要求

1）使用Matlab仿真軟件實現三相橋式全控整流電路仿真模型，構建觸發延時角為0度，30度，60度的三相橋式全控整流電路直流側平波電感10mH、濾波電容10mF及負載電阻10Ω。采用寬脈沖觸發方式。觀測電網電壓波形、觸發脈沖波形、直流側電壓波形和負載電流波形。

2）使用Matlab仿真軟件實現三相橋式全控整流電路仿真模型，構建三相全橋PWM逆變電路。直流側使用400V直流電壓源。調制波信號為50Hz正弦波信號。載波信號為1080kHz雙極性三角波。

3）將1）、2）構建的仿真模型相組合，實現交-直-交變頻電路仿真模型。其中觸發延時角設為60度，調制波信號為250Hz正弦波信號。載波信號為10kHz雙極性三角波。調制比設為0.9。負載使用5mH+5Ω阻感性負載。觀測交流側A相電網電壓波形、相控整流觸發脈沖波形、直流電壓波形、輸出電壓給定波形、負載電壓波形及電流輸出波形。1.3 MATLAB的原理應用及SIMULINK仿真

MATLAB 的應用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。附加的工具箱（單獨提供的專用MATLAB函數集）擴展了MATLAB 環境，以解決這些應用領域內特定類型的問題。

本次實驗采用MATLAB軟件中的SIMULINK平臺進行電路設計，并進行仿真。在開環控制時，改變電壓，可以實現整流輸出電壓在不同觸發角時波形有著明顯的區別，都是對稱六脈波。在閉環控制時，其觸發角主要由電壓反饋電路，電流反饋電路進行調節，在示波器時基因數足夠大的觀察前提下，調節調壓器，使該實驗輸出穩定的六脈波波形。

第二章 主電路設計及仿真

2.1 設計方案的論證

交交變頻電路是把電網頻率的交流電直接變換成可調頻率的交流電的變流電路。交交變頻電路是一種直接變頻電路。

和交直交變頻電路比較，優點是只用一次變流，效率較高。可方便地實現四象限工作。低頻輸出波形接近正弦波。

缺點是接線復雜，如采用三相橋式電路的三相交交變頻器至少要用36只晶閘管。受電網頻率和變流電路脈波數的限制，輸出頻率較低；輸入功率因數較低輸入電流諧波含量大，頻譜復雜。交交變頻電路主要用于500kW或1000kW以上的大功率、低轉速的交流調速電路中。2.2 主電路結構框圖與說明

主電路系統框圖如圖2.2.1所示。

三相交流電源380V/50Hz整流電路濾波電路三相逆變電路合成電路三相交流負載電壓與相位采集電路同步六脈沖觸發電路SPWM脈沖觸發電路 圖2.2.1 主電路系統框圖

整流電路：用來把三相交流電整流成直流電。

濾波電路：用來把整流后的脈動的直流通過儲能元件，變為較為平滑的的直流。

逆變電路：用來把直流電逆變為交流電。最常見的是用6個逆變模塊組件組成三相橋式逆變電路。

2.3 電路類型選擇依據

整流電路：是將交流電能變為直流電能供給直流用電設備。

濾波電路：用來把整流后的脈動的直流通過儲能元件，變為較為平滑的的直流。，逆變電路：用來把直流電逆變為交流電。2.4 整流電路的工作原理及設計

2.4.1 整流電路的基本工作原理

整流電路是把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波

器等組成。它在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。2.4.2 整流元件的選擇

晶閘管額定電壓：=(2~3)，晶閘管的額定電流:=(1~1.5)K

2.4.3 整流電路的設計與仿真

三相橋式整流電路圖如圖2.4.1所示。

圖2.4.1 三相橋式整流電路圖

三相橋式整流電路仿真圖如圖2.4.2所示。

圖2.4.2 三相橋式整流電路仿真圖

2.5 逆變電路的工作原理及設計

2.5.1 逆變電路的基本工作原理

逆變電路是把直流電能轉換為交流電能的電路。當交流側接在電網上，即交流側接有電源時，稱為有源逆變；當交流側直接和負載連接時，稱為無源逆變。2.5.2 SPWM波的產生設計

SPWM(Sinusoidal PWM)法是一種比較成熟的，目前使用較廣泛的PWM法。前面提到的采樣控制理論中的一個重要結論:沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環節上時,其效果基本相同。SPWM法就是以該結論為理論基礎，用脈沖寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆變電路中開關器件的通斷，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區間內的面積相等，通過改變調制波的頻率和幅值則可調節逆變電路輸出電壓的頻率和幅值。2.5.3逆變電路的設計與仿真

逆變電路圖如圖2.5.1所示。

圖2.5.1逆變電路圖

逆變電路仿真電壓波形圖如圖2.5.2所示。

圖2.5.2逆變電路仿真電壓波形圖

逆變電路仿真電流波形圖如圖2.5.3所示。

圖2.5.3逆變電路仿真電流波形圖

第三章 驅動保護電路的設計

3.1 IGBT 驅動電路

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。

IGBT驅動電路是驅動IGBT模塊以能讓其正常工作，并同時對其進行保護的電路。3.2 觸發電路選擇與設計

觸發電路常用的國產單結晶體管的型號主要有BT31、BT33、BT35。單結晶體管在一定條件下具有負阻特性，即當發射極電流I增加時，發射極電壓Ve反而減小。利用單結晶體管的負阻特性和RC充放電電路，可制作脈沖振蕩器。

圖3.2.1為單結晶體管觸發電路，電路較簡單，溫度性能比較好，有一定的抗干擾能力，脈沖前沿陡，輸出功率較小，脈沖寬度較窄，只能承受調節RP無法加入其它信號，移相范圍≤180°，一般為150°此電路可以用在單相可控硅整流電路要求不高的場合，能觸發50A以下的晶閘管。

圖3.2.1 單結晶體管觸發電路

第四章 臺燈調光電路的設計

4.1臺燈調光電路的基本工作原理

接通電源前，電容C上的電壓為0。接通電源后，電容經由R4、RP（R5）充電，電容的電壓V逐漸升高。當到達峰值電壓時，e-b1間導通，電容上電壓經e-b1向電阻R3放電。當電容上的電壓降到谷底電壓時，單結晶體管恢復阻斷狀態。隨后，電容又重新充電，重復上述過程，結果在電容上形成鋸齒狀電壓，在R3上則形成脈沖電壓。此脈沖電壓作為可控硅VT的觸發信號。調節RP（R5）的阻值，可改變觸發脈沖的相位，控制晶閘管VT的導通角，便改變了燈泡的亮度。4.2焊接與調試

正面實物圖如圖4.2.1所示。

圖4.2.1正面實物圖

背面實物圖如圖4.2.2所示。

圖4.2.2 背面實物圖

第五章 綜合設計與仿真

5.1 整體電路設計模型

交直交變頻電路圖如圖2.5.1所示。

圖2.5.1 交直交變頻電路仿真圖

5.2 運行仿真并檢驗是否滿足性能指標的要求

交直交變頻電路電壓仿真圖如圖2.5.2所示。

圖2.5.2 交直交變頻電路電壓仿真圖

交直交變頻電路電流仿真圖如圖2.5.3所示。

圖2.5.3交直交變頻電路電流仿真圖

第六章 心得體會

這次的電力電子課程設計讓我學到了很多。從一開始的理論課就讓我對這個課題產生了濃厚的興趣，剛開始感覺有點復雜，經過老師耐心的講解之后，慢慢的懂得了其原理。在這次電子課程設計中，學會了Matlab軟件的使用，雖然是剛開始元器件都是英文版的，但是經過反復的練習后，已經能夠熟練掌握基本的用法，會搭建電路了。要將這么多的元器件全部焊在電路板上，可以先布線以及元器件的合理擺放的位置。在進行焊接時，還要按照布線圖去焊接，這樣就不容易出錯。在經過好幾周努力后，焊接完成，感覺到了成就感，畢竟這是自己親手焊接完成的，這樣的機會也是難得的。決心要把這個課題順利的完成。通過這次的學習，將理論與實際聯系到了一起，在元器件的選取方面，要考慮到很多方面的因素，也認識到自己還有太多的不足。

參考文獻

[1]王兆安,劉進軍．電力電子技術.第5版.機械工業出版社,2009.[2]童詩白.模擬電子技術基礎.4版.北京：高等教育出版社，2006.[3]龍志文.電力電子技術.機械工業出版社，2013.[4]馬建國等.電子設計自動化技術基礎.清華大學出版社，2004.[5]王維平.現代電力電子技術及應用.東南大學出版社，1999.[6]張崇巍，張興.PWM整流器及其控制.北京：機械工業出版社，2003.[7]黨宏社.電路、電子技術試驗與電子實訓.華中科技大學.電子工業出版社.2008.[8]何希才、毛德柱編著.新型半導體器件及其應用實例.北京:電子工業出版社 [9]楊幫文編.新型集成器件實用電路.北京:電子工業出版社 [10]黃繼昌主編.電子元器件應用手冊.北京:人民郵電出版社

[11]曲學基，王增福，曲敬鎧編著.穩定電源電路設計手冊.北京:電子工業出版社

第四篇：電力電子課程設計報告書

課程設計說明書

課程名稱： 電力電子技術課程設計 設計題目： 開關恒流電源設計 專

業： 電氣工程及其自動化班級：電自1103班 學生姓名: 學生填寫 學

號:(10位數)指導教師: 學生填寫 年 月 日

1.引言

電力電子技術課程設計是電氣、電子、機電及其相關專業教學中的一個重要組成部分。通過電力電子技術課程設計的訓練，可以全面調動學生的主觀能動性，融會貫通其所學的電路、電子技術、自動控制和電力電子技術等課程基本原理和基本分析方法，進一步把書本知識與工程實際需要相結合，實現知識向技能的轉化。

在電路設計過程中，為了檢驗所設計的電路性能，必須搭建實際電路，以實驗方式檢驗和聯調電路，整體設計過程不僅研制時間長、而且人為因素較大，其設計質量取決于設計者準備工作是否充分，也取決于設計者的經驗、技能、信心和耐心。了解、掌握和考核相關應用技術重點和難點就是學習和應用一些工程設計方法和技能，包括了以下幾個方面：

（1）技術文獻的應用，利用圖書、論文和網絡資源查找相關和相近的信息，整理和索取所需的資料和參數。

（2）至少掌握一種電路設計輔助軟件，本課程設計只要求掌握altium desinger或protel99se，以及相類似電路設計輔助軟件。

（3）掌握和使用PCB制板、電路制作工藝，本課程設計對PCB制板和電路制作工藝要求較高，也是課程設計是否成功和達標的關鍵。

（4）掌握基本測試儀器使用技能，本課程設計要求掌握的儀器有萬用表、示波器等。

（5）掌握構建實驗和測試條件的方法，課程設計當中往住是分步驟和分測試模塊進行的，因此分布構建各步驟和測試模塊，成為實驗和測試的關鍵。

（6）掌握一種軟件輔助設計軟件，如multisim、proteus、matlab或saber等。

2.設計任務

（1）Buck Chopper開關電源設計，要求正確選擇控制方案，查閱參考資料。（2）繪制電氣控制原理圖，包括主電路圖，正確選擇或設計元器件，訂列元器件目錄清單；

（3）設計部分工藝圖紙（電氣控制圖，電器元件布置圖，安裝接線圖）；（4）編制完整的設計說明書。

3.設計要求

設計并制作如圖1所示開關穩壓電源。

開關穩壓電源IINIOUIN隔離U1=220VAC變壓器U2=18VAC整流濾波DC-DC變換器UORL

圖1

Buck Chopper電源電路的原理分析，定量計算，學習和運用有關的輔助設計工具，進行相關的設計、制作、調試和測試。4.Buck Chopper電源電路設計

（1）Buck Chopper電源電路原理分析，定量計算。（2）具體設計要求

? 輸入：交流90~130Vac。

? 輸出：電源恒流350mA，工作電壓范圍40~60V。? 開關電源的工作頻率為20kHz左右。

? 采用脈沖寬度調制控制集成電路HV9910。

5.Buck Chopper工作原理

原理如圖2和圖3所示。

圖2

圖3（1）導通狀態

?ION?U?UOULt1?It1LL

（2）截止狀態

UU?IOFF?Lt2?Ot2LL

（3）輸入輸出關系

?ION??IOFFUO??UIt1t1?t2??

ε稱為占空比

6．HV9910介紹

HV9910 是 PWM 高效率LED驅動IC。它允許電壓從 8VDC 一直到 450VDC而對HB LED有效控制。HV9910通過一個可升至 300 KHz的頻率來控制外部的 MOSFET，該頻率可用一個電阻調整。LED串是受到恒定電流的控制而不是電壓, 如此可提供持續穩定的光輸出和提高可靠度。輸出電流調整范圍可從MA級到1.0A。

HV9910 使用了一種高壓隔離連接工藝，可經受高達 450V的浪涌輸入電壓的沖擊。對一個LED串的輸出電流能被編程設定在0和他的最大值之間的任何值，它由輸入到HV9910的線性調光器的外部控制電壓所控制。另外，HV9910也提供一個低頻的PWM調光功能，能接受一個外部達幾KHz的控制信號在0-100％的占空比下進行調光。

器件極限參數

Vin to GND......................................................................................-0.5V to +470V CS......................................................................................................-0.3V to 0.8V LD, PWM_D to GND.......................................................................-0.3V to(Vdd--0.3V)GATE to GND...................................................................................-0.3V to(Vdd + 0.3V)Continuous Power Dissipation(TA = +25°C)(Note 1)16-Pin SO(derate 7.5mW/°C above +25°C)................................750mW 8-Pin DIP(derate 9mW/°C above +25°C)....................................900mW 8-Pin SO(derate 6.3mW/°C above +25°C)...................................630mW Operating Temperature Range............................................................-40°C to +85°C Junction Temperature..........................................................................+125°C Storage Temperature Range................................................................-65°C to +150°C

封裝信息 典型應用及工作原理

AC/DC 交流輸入應用

HV9910 是一個低成本的可降壓, 升壓, 升降壓的控制芯片特別適合設計驅動多串LED或LED陣列.該芯片既適用于全球通用的AC交流輸入, 也適用于8－450V的直流輸入.交流輸入時, 為提高功率因素, 通過由EN 61000-3-2 Class C所規定的照明設備的交流諧波的限制,在輸入功率小于25W, 可很容易的在線路中加入無源功率因素校正電路得以實現.HV9910可驅動上百個高亮度的LED串聯或數串高亮度的LED, 這些LED能被設計成一串或串并聯結合的方式, HV9910通過調節恒流值可確保LED亮度和光譜并延長壽命.HV9910的特色是使能腳PWM_D可采用脈寬調制(PWM)的方法調節LED亮度, 同時兼作使能端，該端懸空時芯片無輸出控制。HV9910也可通過LD端線性調壓的方式連續調節LED的輸出電流從而控制亮度(也叫線性調光).HV9910內部包含了一個高壓線性電源,它向內部所有線路提供能量,也可以提供給外部低壓電路.LED 驅動控制

HV9910可控制包括隔離/非隔離, 連續/非連續等類所有的轉換器.當GATE端輸出高電平驅動外部的功率MOSFET時, LED驅動器將儲存到電感或變壓器原邊電感的輸入能量,依賴不同的轉換器類型,可能儲能和將部分能量直接傳LED串，當功率MOSFET關斷時, 儲存在磁性元件上的能量轉換為LED串的驅動電流.(工作在Flyback 模式).當 VDD電壓大于UVLO時，GATE端可以輸出高電平.此時輸出電流通過限制外部功率MOSFET的峰值電流的方式工作.外部電流采樣電阻與功率MOSFET的源 極 串 聯 , 此采樣電阻的電壓反饋到HV9910的CS pin腳, 當CS pin腳的電壓超過峰值電流的設 定的閾值電壓時, GATE的驅動信號結束, 功率管關斷.此峰值電流比較儀的閾值電壓 在內部設定值為 250mV, 亦可通過LD pin在外部設定.當需要軟啟動時, 在LD pin連接一個電容,從而允許電壓按期望的的速率上升, 因此,確保LED的輸出電流是逐漸上升的.很明顯,一個簡單的無源功率因素校正電路, 由 3 二極管和 2 電容組成,應用線路顯示如圖1.供電電流

HV9910 需 要 1mA 的啟動電流.如框圖所示, 此電流由 HV9910的內部產生,無需象其它的電路中需加一個大的啟動電阻.此外,在 HV9910的應用中,它能用內部的線性電源連續的向內部的所有線路提供7.5V的電壓.設定輸出電流

如圖1, 選擇降壓拓撲時, LED中的平均電流是 CS 的峰值電壓的一個好的表現.然而,運用這種電流采樣方法,有一個相關連的誤差需要被計算進去

.此誤差的提出是因為電感中的平均電流和峰值電流是不同的.例如電感紋波電流的峰峰值是150mA,要得到500mA的LED電流, 該采樣電阻應為 : 250mV/(500mA+ 0.5*150mA)= 0.43?.調光

有兩種方式可以實現調光,取決不同的應用,可以單獨調節也可組合調節.LED 的輸出電流能被控制, 也能被線性調節改變, 或通過控制電流的開關來維持電流的不變.第二種調光方式(叫PWM 調光)通過改變輸出電流的占空比來控制LED的亮度.線性調光通過調節LD pin腳電壓從0到250mV而實現，該控制電壓優先于內部CS pin設定值250mV , 從而可輸出電流實現編程.例如, 在 VDD和地之間接一個分壓器,設定CS pin 的控制電壓.當分壓器設定的控制電壓超過250mV將不會改變輸出電流.如希望更大的輸出電流, 可以選擇一個更小的采樣電阻.PWM 調光通過外部PWM信號加在PWM_D pin 端而實現.該PWM 信號可由微控制器或由脈沖發生器按希望的LED的亮度以一定的占空比來實現.在此PWM 方式下, 以該信號的有效和失效轉換來調節LED的電流.在此模式,LED的電流處在這兩種狀態之一: 零或由采樣電阻設定的正常電流.它不可能用這個方法去達到比HV9910用采樣電阻設定的水平更高的平均亮度.HV9910 用 這 種 PWM控制方法,這燈的輸出只能在零到100%之間調整.此PWM調光方法的精度僅僅取決于GATE的最小脈寬的限制, 即此頻率的占空比的百分比.這里有一些由應用線路圖1,給出的典型的波形闡明PWM 調光方法如下.CH1是指MOSFET的漏極電壓, CH2是給PWM_D腳的PWM 信號和CH4是LED燈串的電流.工作頻率設定

振蕩器的工作頻率能被用一個外部電阻ROSC在25kHz到300 kHz之間設定: FOSC =25000/(ROSC [k?] + 22)[kHz] 功率因數校正LED驅動器的輸入功率不超過25W時, 為了通過標準EN61000-3-2 Class C 的AC諧波的限制, 如 HV9910 的應用線路圖1, 可以加一個簡單的被動功率因數校正電路.這個典型的應用電路線圖表示怎樣加這個線路而不影響電路的其它部分.一個由3個二極管和 2個電容器的簡單電路被加在ac整流輸入的后面去改善輸入電流的諧波失真和達到功率因數大于 0.85.電感設計

提及典型的應用電路 ,可以從電感中計算得到希望的 LED波紋電流的峰峰值.但在典 型的應用,這樣的波紋電流被選取為正常的LED電流的30%.在這個例子中正常電流ILED是350mA.下一步是得出

LED燈串上的總電壓降.例如, 當燈串由10高亮度 的LED組成每個二極管在它的額定電流的正向壓降為3.0V;則LED串的總電壓VLEDS是30V.可以知道正常的整流后的輸入電流Vin=120V*1.41=169V,由此可以決定開關的占空比：D=VLED/VIN=30/169=0.177.然后，給出開關頻率，fOSC =50KHz,這樣需要計算功率管MOSFET的導通時間：TON=D/FOSC =3.5微秒由此這些必需的值，可以計算出電感: L=(VIN-VLEDS)*TCN/(0.3*ILED)= 4.6 mH

輸入大電容

輸入濾波電容應該設計在能保持整個AC線電壓周期被整流后的電壓高于LED串電壓的兩倍。假定15%的相關電壓的紋波穿過電容器，一個簡單的公式能給出此輸入大電容器的最小值：CMIN=ILED*VLEDS*0.06/VIN^2

CMIN=22UF,這里選用22UF/250V.在被動的PFC電路中需要在輸入端使用兩個容值為計算出的CMIN的電容串聯。這兩個電容中的每一個應為輸入電壓的1/2和容量的兩倍

使能控制

HV9910能被關斷當PWM_D pin連接到地，此時，HV9910所消耗的靜態電流小于1mA 7.參數設計

電容的參數：

C1=22UF C2=0.01UF

C3=0.1F

電感的參數： L1=3.3mH 電阻的參數:

R11=100K ?

R2=0.62 ? R13=15K ? R14=15K ?

8.原理圖設計

9.PCB設計

10.波形測試

11.總結

（要求：說明你通過這幾天學習和實踐學到什么基本技能，另外說明你對這此課程設計真實感言）

×××××××××（小4號宋體，20磅行距）×××××××××××××××××××××××××

注：1．正文中表格與插圖的字體一律用5號宋體；

2．正文各頁的格式請以此頁為標準復制。

第五篇：電力電子課程設計總結

電力電子專業課程設計總結

隨著科學技術發展的日新日異，電力電子技術在現代社會生產中占據著非常重要的地位，電力電子技術應用在是生活中可以說得是無處不在如果把計算機控制比喻為人的大腦，電磁機械等動力機構喻為人的四肢的話，則電力電子技術則可喻為循環和消化系統，它是能力轉化和傳遞的渠道。因此作為二十一世紀的電氣專業的學生而言掌握電力電子應用技術十分重要。

電力電子課程設計的目的在于進一步鞏固和加深所學電力電子基本理論知識。使學生能綜合運用相關關課程的基本知識，通過本課程設計，培養學生獨立思考能力，學會和認識查閱和占有技術資料的重要性，了解專業工程設計的特點、思路、以及具體的方法和步驟，掌握專業課程設計中的設計計算、軟件編制，硬件設計及整體調試。通過設計過程學習和管理，樹立正確的設計思想和嚴謹的工作作風，以期達到提高學生設計能力。

從理論到實踐，在專業課程設計持續的日子里，可以培養學生學到很多東西，不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過課程設計教育學生認識理論與實際相結合的重要性，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中隨時會遇到各式各樣的問題，同時會不斷發現自己的不足之處。整了個設計過程對很多學生而言可以說是困難重重，譬如對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，不會查閱資料，覺得無從下手等等。在課程設計過程中通過互動指導，教育學生一步一步的制定并依次實施計劃，并在設計計劃執行過程中教會他們查閱資料，鼓勵他們克服心理上的不良情緒，不斷的學習和解決難題，不斷磨練煉學生意志的過程。總結本次課程設計，根據設計過程學生表現以及實習報告，本次課程設計有效培養了學生綜合運用所學知識，發現，提出，分析和解決實際問題的能力。通過課程設計的教學實踐，使學生所學的基礎理論和專業知識得到鞏固，并使學生得到運用所學理論知識解決實際問題的初步訓練；使學生接觸和了解實際局部設計從收集資料、方案比較、軟硬件設計及整體調試的全過程，進一步提高學生的分析、綜合能力以及工程設計中分析設計的基本能力，為今后的畢業設計做必要的準備，并為畢業后的工作學習提供了借鑒思路。