1、電力傳動與控制課程設計任務書20172018學年第一學期第12周14周題目Buck/Boost電路的開關損耗分析內容及要求：Buck/Boost電路的開關損耗分析。進度安排1、電路分析2、電路設計3、實驗、仿真4、實驗分析學生姓名：孔劍、劉隆鑫、劉星指導時間：11.10-11.30指導地點：f樓308室任務下達2017年11月10日任務完成2017年11月30日考核方式1.評閱口2.答辯口3.實際操作口4其它口指導教師李俊系（部）主任王長坤注：1、此表一組一表二份，課程設計小組組長一份；任課教師授課時自帶一份備查。2、課程設計結束后與“課程設計小結”、“學生成績單”一并交院教務存檔。目錄1、概

2、述22主電路拓撲和控制方式32.1 Buck/Boost主電路的構成32.2 電感電流連續(xù)時的工作原理及基本關系43、主電路參數(shù)的計算74、MATLAB仿真85、Buck/Boost電路的開關損耗分析96、結論97、心得1013直流-直流變流電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{電壓的直流電，包括直接直流變流電路和間接直流變流電路。其中，直接直流變流電路又叫斬波電路，它包括降壓斬波電路(BuckChopper)、升壓斬波電路(BoostChopper)、升降壓斬波電路(Buck/Boost)、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路共六種基本斬波電路。Buck/Boost升降壓

3、斬波電路同時具有Buck斬波電路和Boost斬波電路的特點，能對直流電直接進行降壓或者升壓變換，應用廣泛。本文將對Buck/Boost升降壓斬波電路進行詳細的分析。2主電路拓撲和控制方式2.1Buck/Boost主電路的構成Buck/Boost變換器的主電路與Buck或Boost變換器所用元器件相同，也由開關管、二極管、電感、電容等構成，如圖1所示。與Buck和Boost不同的是電感L在中間，不在輸出端也不在輸入端，且輸出電壓極性與輸入電壓極性相反。開關管也采用PWM控制方式。Buck/Boost變換器也由電感電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作方式，但在實際應用中，往往要求電流不斷續(xù)，即電流連續(xù)，當電路中

4、電感值足夠大時，就能使得電路工作在電流連續(xù)的狀態(tài)下。因此為了分析方便，現(xiàn)假設電感足夠大，則在一個周期內電流連續(xù)。圖1Buck/Boost主電路結構圖電流連續(xù)時有兩個開關模態(tài)，即V導通時的模態(tài)1,等效電路見圖2(a)；V關斷時的模態(tài)2,等效電路見圖2(b)EUlLC=FUoRa)V導通圖2Buck/Boost不同模態(tài)等效電路2.2電感電流連續(xù)時的工作原理及基本關系圖3電感電流連續(xù)時的主要波形為了方便分析，假設電感、電容的值足夠大，并且忽略電感的寄生電容。電感電流連續(xù)工作時，Buck/Boost變換器有V導通和V關斷兩種工作模態(tài)。在模態(tài)10ton:t=0時，V導通，電源電壓E加在電感L上,電感電流

5、線性增長，二極管VD截止，負載電流有電容C提供：dit二ton時，電感電流增大到最大值iLmax，V關斷。在V導通期間電感電流增加量ML為在模態(tài)2tonT：t=ton時,V關斷,VD續(xù)流，電感L儲存的能量轉換為負載功率并給電容C充電，iL在輸出電壓Uo的作用下下降:dt”t=T時，iL減小到最小值iLmin，在tonT期間iL的減小量為AiL為此后，V又導通，轉入下一個工作周期。由此可見，Buck/Boost變換器的能量轉換有兩個過程：第一個是V開通L儲存能量的過程，第二個是電感能量向負載和電容C轉移的過程。穩(wěn)態(tài)工作時，V導通期間iL增長量應等于V關斷期間iL的減少量，或一個工作周期內作用在電

6、感L上電壓的伏秒面積為零，有廠1-(2-1)由式(2-1)知，若a=0.5，貝則Uo二E；若a<0.5，貝VUo<E；若a>0.5，則Uo>E。若不計變壓器損耗，則輸入電流平均值Ii和輸出電流的平均值Io之比為a(22)l-o開關管V截止時，加于集電極和發(fā)射極間電壓為輸入電壓與輸出電壓之和，這也是二極管VD截止時所承受的電壓(23)由圖3可見，電感電流平均值IL等于V和VD導通期間流過的電流平均值IV和IVD之和，即電感電流最大值iLmax和最小值iLmin分別為;1；E(24)(25)負載電流Io等于流過二極管VD電流的平均值IVD，即在t二tonT期間，電感電流的平

7、均值為開關管V和二極管VD電流的最大值iVmax、iVDmax等于電感電流的最大值iLmaxL11冷晝"心7十£掃嚴占+蕓（1七(28)因為電容很大，因此輸出電壓在一個開關周期內變化較小，則輸出電壓脈動量可用V導通期間電容C放電量QC=IoaT計算，因QC=CAUo,故3、主電路參數(shù)的計算本電路要求輸入電壓為40V,輸出電壓為50V,輸出功率P為400W，輸入紋波電流為輸入電流平均值的2.5%，輸出紋波電壓為輸出電壓平均值的2.5%，開關頻率為100kHZ。占空比：由式（21）可得占空比：則a為0.556。輸出電流（二極管電流）的平均值：因為電容足夠大,忽略電容電流,則由式

8、（2-2）可得，輸入電流（電感電流）的平均值Ii=10.02A。電感：根據(jù)紋波電流為輸入電流平均值的2.5%,可得在開關管導通期間電感電流的增量為iL=0.502A,因此電感值L=EgJ=0.443mH-電容：根據(jù)輸出紋波電壓為輸出電壓平均值的2.5%,可得在開關管導通期間電容電壓的增量為AUo=2.5V，則由式（2-9）可得電容值開關管的選擇：流過開關管的電流最大值開關管承受的最大反向電壓為50V,平均值為31.85V,考慮一定的裕量，承受的最大反向電壓為63.7V。二極管的選擇：二極管所承受的最大電流和最大反向電壓與開關管的相同，分別為18.27A和63.7V。4、MATLAB仿真用MAT

9、LAB軟件搭建如下仿真圖4H3m的idlei圖4仿真結果如圖5圖55、Buck/Boost電路的開關損耗分析在典型Buck/Boost電路的應用中，開關損耗主要指快恢復二極管損耗和開關管損耗。（1）、快恢復二極管損耗快恢復二極管損耗主要由3部分組成：開通損耗、通態(tài)損耗、關斷損耗。（2）、開關管損耗在開關Buck/Boost變換器中，開關管損耗由開通損耗、通態(tài)損耗、關斷損耗3部分組成。開通損耗主要包括開通時開關管兩端等效電容含開關管的輸出電容和放電形成容性的開通損耗，以及從截止到完全開通，度過放大區(qū)時形成的損耗；在Buck/Boost電路中，由于二極管在關斷時產生方向恢復電流，造成二極管本身損耗

10、，同時也增大了VQ的開通損耗，其增大部分等于Pvd通態(tài)損耗主要由VQ的通態(tài)電阻產生。其中關斷時產生損耗的原因多種多樣，主要表現(xiàn)在關斷過程中電流下降的延遲和電壓上升的過快，從而形成電壓電流的交疊，產生很大的功率損耗。6、結論本文給出了Buck/Boost直流變換器的主電路的結構圖、在電感電流連續(xù)時的主要波形，并對其工作原理進行了詳細的分析，按照要求計算出了主電路元器件的相關參數(shù)，再利用MATLAB搭建仿真線路圖進行仿真，得出仿真波形，從仿真出的波形圖與計算出的數(shù)據(jù)進行比較，從而分析Buck/Boost電路的開關損耗。7、心得通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關方面的知識，在設計過程中雖然遇

11、到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要

12、面對的事情。14048219劉星課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新日異，電力知識已經(jīng)成為當今實際應用中空前活躍的領域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握電力技術是十分重要的?；仡櫰鸫舜握n程設計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時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。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，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。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。14048216孔劍我此次的課設題目是buck-boost電路開關損耗分析。這次的課設讓我感慨頗多，雖然困難重重，但是經(jīng)過組員們的共