电力电子技术课程设计
设计题目：全桥直流变换器设计仿真
年级专业： 2010级电气工程动化
学生姓名：
学 号：
成绩评定：
完成日期：2013年X月 X日
课程设计指导教师评定成绩表
项目
分值
优秀
(100>x≥90)
良
(90>x≥80)
中等
(80>x≥70)
格
(70>x≥60)
格(x<60)
评分
参考标准
参考标准
参考标准
参考标准
参考标准
学态度
20
学态度认真科学作风严谨严格保证设计时间务书中规定进度开展项工作
学态度较认真科学作风良期圆满完成务书规定务
学态度尚遵守组织纪律基保证设计时间期完成项工作
学态度尚遵守组织纪律期完成务
学马虎纪律涣散工作作风严谨保证设计时间进度
技术水实际力
30
设计合理理分析计算正确实验数准确强实际动手力济分析力计算机应力文献查阅力强引合理调查调研非常合理信
设计合理理分析计算正确实验数较准确较强实际动手力济分析力计算机应力文献引调查调研较合理信
设计合理理分析计算基正确实验数较准确定实际动手力文献引调查调研较信
设计基合理理分析计算错实验数错
设计合理理分析计算原错误实验数实际动手力差文献引调查调研较问题
文(计算书图纸)撰写质量
50
结构严谨逻辑性强层次清晰语言准确文字流畅完全符合规范化求书写工整计算机印成文图纸非常工整清晰
结构合理符合逻辑文章层次分明语言准确文字流畅符合规范化求书写工整计算机印成文图纸工整清晰
结构合理层次较分明文理通基达规范化求书写较工整图纸较工整清晰
结构基合理逻辑基清楚文字尚通勉强达规范化求图纸较工整
容空泛结构混乱文字表达清错字较达规范化求图纸工整清晰
指导教师评定成绩：
指导教师签名： 年 月 日
XX学科学生电力电子课程设计务书
课程设计题目
全桥直流变换器设计仿真
学院
电气工程学院
专业
电气工程
年级
2010级
已知参数设计求：
[1] 直流输入电压380V
[2] 输出电压48VDC
[3] 输出功率1000W
[4] 开关频率100kHz
学生应完成工作：
[1] 查阅相关文献教材解全桥直流变换器工作原理
[2] 完成电压控制直流全桥变换器设计仿真
目前资料收集情况（含指定参考资料）：
[1] 许宇阮新波严仰光移相控制零电压开关PWM全桥直流变换器新型理分析方法电机控制学报20037(2)：112117
[2] 郑连清朱军娄洪立立新新型零电流转换移相全桥DCDC变换器电力动化设备200828(6)：2226
课程设计工作计划：
[1] 第周：查阅相关文献教材掌握全桥直流变换器工作原理完成电路参数设计
[2] 第二周：完成电压控制全桥直流变换器仿真分析撰写报告字数少4000字
务达日期 年 月 日
完成日期 年 月 日
指导教师 （签名）
学 生 （签名）
摘
电力电子课程设计目进步巩固加深学电力电子体理知识学生综合运相关关课程体知识通课程设计培育学生独立试探力学会熟悉查阅占技术资料重性解专业工程设计特点思路具体方式步骤握专业课程设计中设计计算软件编制硬件设计整体调试通设计进程学治理树立正确设计思想严谨工作作风期达提高学生设计力
次课题全桥直流变换器设计仿真利全控器件IGBT直流信号转换成变压直流信号作相变压器样变压器交流电压变方便通操IGBT驱动信号占空操滤波功
全桥直流变换器集PWM技术谐振技术体具体积重量轻效率高特点专门适合中功率应处合然工作原理分析次课程设计确实基全桥直流变换器设计仿真练达培育学生独立试探解决问题力
正文
1引言
问题提出
着科学技术进展日新日异电力电子技术现代社会生产中占着非 常重位电力电子技术应生活中够说处计算 机操喻脑电磁机械等动力机构喻四肢话电力电子 技术喻循环消化系统力转化传递渠道作二十 世纪电气专业学生言握电力电子应技术十分重全桥DCDC变换 器双象限运行直流直流变换器着科技生产进展全桥DCDC 变换器需求慢慢增紧直流断电电源系统航天电源系统电动汽 车等应处合需量双流动场合全桥DCDC变换器应幅 度减轻系统体积重量钱重研究价值
什直流直流变换器功？
直流直流变换器确实直流电变成固定电压调电压直流电 包括直接直流变流电路间接直流变流电路
直流直流变换器应？
直流直流变换器普遍应远程数通信运算机办公动化 设备 工业仪器仪表军事航天等领域
国外研究现状
现世界软开关技术DCDC变换器发生质转变飞跃美国 VICOR公司设计制造种ECI软开关DCDC变换器输出功率300W 600W800W等相应功率密度（1017）Wcm3效率（80—90） 日NemicLambda公司新推出种采纳软开关技术高频开关电源模 块RM系列开关频率200—300KHz功率密度已达27Wcm3采纳步整 流器（MOSFET代肖特基二极）整电路效率提高90直流斩波 电路应超级广实际产品中应历时存问题：第电源系统 身耗元件电源阻滤波器阻抗连接导线接触电阻等会引发 系统损耗控型器件IGBT栅极电阻Rg会着驱动器件电流额定值增 减栅极电阻Rg转变会电路性产生阻碍驱动电路 实现电流电压爱惜问题
2 全桥电路工作原理
图1
全桥电路中逆变电路四开关组成互角两开关时导通 侧半桥两开关交导通直流电压逆变成幅值Ui交流电 压加变压器次测改变开关占空够够改变整流电压Ud均 值改变输出电压Uo
IGBT1IGBT4开通二极VDVD4处通态电感电流慢慢升IGBT2IGBT3开通二极VD3VD2处通态电感L电流升四开关关断时四二极处通态分担半电感电流电感L电流慢慢降IGBT1IGBT2断态时受峰值电压均Ui
IGBTIGBT4IGBT二IGBT3导通时刻称交流电压中含直流分量会变压器次电流中产生专门直流分量造成磁路饱全桥电路应注意幸免电压直流分量产生够次侧行贿串联电容阻断直流电流
幸免侧半桥中两开关换流进程中发生短暂时导通现象损坏开关隔开关占空超应保留裕量
滤波电感电流持续时
输出电感电流持续输出电压高式（555）计算值负载减升高负载零极限情形
3 电路图参数设计仿真
开环电路
开环电路图设计
开环电路图图示：
图2
图中元件参数设置说明
VDC1：380V直流电压源设计求
VSQ1 幅值1V频率100000HZ占空相角延迟60度矩形波脉发生器
VSQ2 幅值1V频率100000HZ占空相角延迟240度矩形波脉发生器
TI1：输出电压输入值UoUi*(n1n2)次测二次侧 线圈绕组匝数n1n2380：
L数值通实验取超调量调适
C数值通实验取保证输出电压稳性
R欧姆R(U^2)P求
输出电压Uo测
仿真结果：
图3
结果分析：仿真结果体知足设计求（输出电压48V功率1000w）
负载跳变时仿真
仿真电路
图4
电路图4参数说明 原电路图2相较负载增加联电阻R’阻值1欧姆串联IGBT驱动电压延迟时刻秒（现原电路图2已进入稳态）阶跃信号提供输出电压波形
图5
结果分析：够时负载突变会输出造成较阻碍 波动
电源跳变时仿真
仿真电路
图6
电路图6参数说明：原电路图2相较电源增加幅值100v 延迟时刻阶跃信号实现电源跳变仿真结果图7
图7
结果分析：够时电源突变电路输出稳 定62v左右输出电压幅值误差已达（6248）48已符求
闭环电路
闭环电路设计
加入pi调剂器够效操输出稳固性pi调剂器结构结合电路图知pi调剂器输出端应该接操开关器件较 器较器端接三角波信号三角波峰峰值1v频率100000HZ占空Pi调剂器参数通实验适值kt取电路图：
图8
仿真结果：
图9
结：粗略加入pi调剂器电路系统快速性专门超调量
负载跳变时仿真
仿真电路
图10
电路图10参数说明 原闭环电路图8相较负载增加联电阻 R’阻值1欧姆串联IGBT驱动电压延迟时刻秒（现原电路图2已进入稳态）阶跃信号提供输出电压波形
图11
电源跳变时仿真
仿真电路
图12
电路图12参数说明：原闭环电路图8相较电源增加幅值100v延迟时刻阶跃信号实现电源跳变仿真结果图13
图13
结果分析：够时电源突变电路输出稳 定48v左右输出电压幅值误差0然符合求
结
动操系统直接参生产进程进程期规 律预定程序进行操系统动操系统实现动化紧手腕 开环操系统中系统输出受输入操操精度抑制干扰特性 较差开环操系统中基时序进行逻辑操称序操系统序操装置检测元件执行机构控工业象组成紧应机械化工物料装卸运输等进程操机械手生产动线闭环操系统成立反馈原理基础利输出量期值误差系统进行操取较操性闭环操系统称反馈操系统工程常常稳态性快速性稳固精度三方面评估控系统性开环系统相较较加入pi调剂器电路系统快速性专门超调量负载跳变时开环新稳固值改变闭环系统通动调剂头回求值见闭环系统优越性更
两周课程设计终止次课程设计中仅查验学知 识培育握件情形做件情形完成件情形设计进程中窗分工设计窗彼探讨彼学彼监督学会合作学会运筹帷幄学会宽容学会明白学会做处世课程设计专业课程知识综合应实践训练着迈社会事职业工作前必进程．千里行始足通次课程设计深深体会句千古名言真正含义．天认真进行课程设计学会脚踏实迈开步确实明天稳健社会潮中奔跑坚实基础．
通次模具设计方面提高通次模具设计综合运专业学课程理生产实际知识进行次冷压模具设计工作实际训练培育提高学生独立工作力巩固扩充冷压模具设计等课程学容握冷压模具设计方式步骤握冷压模具设计体模具技术知道分析零件工艺性确信工艺方案解模具体结构提高计算力画图力熟悉标准标准时科相关课程全面温独立试探力提高
次设计进程中表现出单独设计模具力综合运知识 力体会学致突出劳动功效喜悦心情中发觉常学足薄弱环节加弥补
感激XX教师教师严谨细致丝苟作风直工作学中表率教师循循善诱教诲拘格思路予启发次模具设计实验细节数离开教师您细心指导您爽朗性宽容态度帮忙够利完成次课程设计时感激帮忙窗谢谢帮忙支持感受窗友谊
参考文献
[1] 许宇阮新波严仰光移相操零电压开关PWM全桥直流变换器新型理分析方式电机操学报20037(2)：112117
[2] 郑连清朱军娄洪立立新新型零电流转换移相全桥DCDC变换器电力动化设备202028(6)：2226
重庆学电气工程学院
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电力电子技术课程设计
设计题目：全桥直流变换器设计仿真
年级专业： 2010级电气工程动化
学生姓名：
学 号：
成绩评定：
完成日期：2013年X月 X日
课程设计指导教师评定成绩表
项目
分值
优秀
(100>x≥90)
良
(90>x≥80)
中等
(80>x≥70)
格
(70>x≥60)
格(x<60)
评分
参考标准
参考标准
参考标准
参考标准
参考标准
学态度
20
学态度认真科学作风严谨严格保证设计时间务书中规定进度开展项工作
学态度较认真科学作风良期圆满完成务书规定务
学态度尚遵守组织纪律基保证设计时间期完成项工作
学态度尚遵守组织纪律期完成务
学马虎纪律涣散工作作风严谨保证设计时间进度
技术水实际力
30
设计合理理分析计算正确实验数准确强实际动手力济分析力计算机应力文献查阅力强引合理调查调研非常合理信
设计合理理分析计算正确实验数较准确较强实际动手力济分析力计算机应力文献引调查调研较合理信
设计合理理分析计算基正确实验数较准确定实际动手力文献引调查调研较信
设计基合理理分析计算错实验数错
设计合理理分析计算原错误实验数实际动手力差文献引调查调研较问题
文(计算书图纸)撰写质量
50
结构严谨逻辑性强层次清晰语言准确文字流畅完全符合规范化求书写工整计算机印成文图纸非常工整清晰
结构合理符合逻辑文章层次分明语言准确文字流畅符合规范化求书写工整计算机印成文图纸工整清晰
结构合理层次较分明文理通基达规范化求书写较工整图纸较工整清晰
结构基合理逻辑基清楚文字尚通勉强达规范化求图纸较工整
容空泛结构混乱文字表达清错字较达规范化求图纸工整清晰
指导教师评定成绩：
指导教师签名： 年 月 日
XX学科学生电力电子课程设计务书
课程设计题目
全桥直流变换器设计仿真
学院
电气工程学院
专业
电气工程
年级
2010级
已知参数设计求：
[1] 直流输入电压380V
[2] 输出电压48VDC
[3] 输出功率1000W
[4] 开关频率100kHz
学生应完成工作：
[1] 查阅相关文献教材解全桥直流变换器工作原理
[2] 完成电压控制直流全桥变换器设计仿真
目前资料收集情况（含指定参考资料）：
[1] 许宇阮新波严仰光移相控制零电压开关PWM全桥直流变换器新型理分析方法电机控制学报20037(2)：112117
[2] 郑连清朱军娄洪立立新新型零电流转换移相全桥DCDC变换器电力动化设备200828(6)：2226
课程设计工作计划：
[1] 第周：查阅相关文献教材掌握全桥直流变换器工作原理完成电路参数设计
[2] 第二周：完成电压控制全桥直流变换器仿真分析撰写报告字数少4000字
务达日期 年 月 日
完成日期 年 月 日
指导教师 （签名）
学 生 （签名）
摘
电力电子课程设计目进步巩固加深学电力电子体理知识学生综合运相关关课程体知识通课程设计培育学生独立试探力学会熟悉查阅占技术资料重性解专业工程设计特点思路具体方式步骤握专业课程设计中设计计算软件编制硬件设计整体调试通设计进程学治理树立正确设计思想严谨工作作风期达提高学生设计力
次课题全桥直流变换器设计仿真利全控器件IGBT直流信号转换成变压直流信号作相变压器样变压器交流电压变方便通操IGBT驱动信号占空操滤波功
全桥直流变换器集PWM技术谐振技术体具体积重量轻效率高特点专门适合中功率应处合然工作原理分析次课程设计确实基全桥直流变换器设计仿真练达培育学生独立试探解决问题力
正文
1引言
问题提出
着科学技术进展日新日异电力电子技术现代社会生产中占着非 常重位电力电子技术应生活中够说处计算 机操喻脑电磁机械等动力机构喻四肢话电力电子 技术喻循环消化系统力转化传递渠道作二十 世纪电气专业学生言握电力电子应技术十分重全桥DCDC变换 器双象限运行直流直流变换器着科技生产进展全桥DCDC 变换器需求慢慢增紧直流断电电源系统航天电源系统电动汽 车等应处合需量双流动场合全桥DCDC变换器应幅 度减轻系统体积重量钱重研究价值
什直流直流变换器功？
直流直流变换器确实直流电变成固定电压调电压直流电 包括直接直流变流电路间接直流变流电路
直流直流变换器应？
直流直流变换器普遍应远程数通信运算机办公动化 设备 工业仪器仪表军事航天等领域
国外研究现状
现世界软开关技术DCDC变换器发生质转变飞跃美国 VICOR公司设计制造种ECI软开关DCDC变换器输出功率300W 600W800W等相应功率密度（1017）Wcm3效率（80—90） 日NemicLambda公司新推出种采纳软开关技术高频开关电源模 块RM系列开关频率200—300KHz功率密度已达27Wcm3采纳步整 流器（MOSFET代肖特基二极）整电路效率提高90直流斩波 电路应超级广实际产品中应历时存问题：第电源系统 身耗元件电源阻滤波器阻抗连接导线接触电阻等会引发 系统损耗控型器件IGBT栅极电阻Rg会着驱动器件电流额定值增 减栅极电阻Rg转变会电路性产生阻碍驱动电路 实现电流电压爱惜问题
2 全桥电路工作原理
图1
全桥电路中逆变电路四开关组成互角两开关时导通 侧半桥两开关交导通直流电压逆变成幅值Ui交流电 压加变压器次测改变开关占空够够改变整流电压Ud均 值改变输出电压Uo
IGBT1IGBT4开通二极VDVD4处通态电感电流慢慢升IGBT2IGBT3开通二极VD3VD2处通态电感L电流升四开关关断时四二极处通态分担半电感电流电感L电流慢慢降IGBT1IGBT2断态时受峰值电压均Ui
IGBTIGBT4IGBT二IGBT3导通时刻称交流电压中含直流分量会变压器次电流中产生专门直流分量造成磁路饱全桥电路应注意幸免电压直流分量产生够次侧行贿串联电容阻断直流电流
幸免侧半桥中两开关换流进程中发生短暂时导通现象损坏开关隔开关占空超应保留裕量
滤波电感电流持续时
输出电感电流持续输出电压高式（555）计算值负载减升高负载零极限情形
3 电路图参数设计仿真
开环电路
开环电路图设计
开环电路图图示：
图2
图中元件参数设置说明
VDC1：380V直流电压源设计求
VSQ1 幅值1V频率100000HZ占空相角延迟60度矩形波脉发生器
VSQ2 幅值1V频率100000HZ占空相角延迟240度矩形波脉发生器
TI1：输出电压输入值UoUi*(n1n2)次测二次侧 线圈绕组匝数n1n2380：
L数值通实验取超调量调适
C数值通实验取保证输出电压稳性
R欧姆R(U^2)P求
输出电压Uo测
仿真结果：
图3
结果分析：仿真结果体知足设计求（输出电压48V功率1000w）
负载跳变时仿真
仿真电路
图4
电路图4参数说明 原电路图2相较负载增加联电阻R’阻值1欧姆串联IGBT驱动电压延迟时刻秒（现原电路图2已进入稳态）阶跃信号提供输出电压波形
图5
结果分析：够时负载突变会输出造成较阻碍 波动
电源跳变时仿真
仿真电路
图6
电路图6参数说明：原电路图2相较电源增加幅值100v 延迟时刻阶跃信号实现电源跳变仿真结果图7
图7
结果分析：够时电源突变电路输出稳 定62v左右输出电压幅值误差已达（6248）48已符求
闭环电路
闭环电路设计
加入pi调剂器够效操输出稳固性pi调剂器结构结合电路图知pi调剂器输出端应该接操开关器件较 器较器端接三角波信号三角波峰峰值1v频率100000HZ占空Pi调剂器参数通实验适值kt取电路图：
图8
仿真结果：
图9
结：粗略加入pi调剂器电路系统快速性专门超调量
负载跳变时仿真
仿真电路
图10
电路图10参数说明 原闭环电路图8相较负载增加联电阻 R’阻值1欧姆串联IGBT驱动电压延迟时刻秒（现原电路图2已进入稳态）阶跃信号提供输出电压波形
图11
电源跳变时仿真
仿真电路
图12
电路图12参数说明：原闭环电路图8相较电源增加幅值100v延迟时刻阶跃信号实现电源跳变仿真结果图13
图13
结果分析：够时电源突变电路输出稳 定48v左右输出电压幅值误差0然符合求
结
动操系统直接参生产进程进程期规 律预定程序进行操系统动操系统实现动化紧手腕 开环操系统中系统输出受输入操操精度抑制干扰特性 较差开环操系统中基时序进行逻辑操称序操系统序操装置检测元件执行机构控工业象组成紧应机械化工物料装卸运输等进程操机械手生产动线闭环操系统成立反馈原理基础利输出量期值误差系统进行操取较操性闭环操系统称反馈操系统工程常常稳态性快速性稳固精度三方面评估控系统性开环系统相较较加入pi调剂器电路系统快速性专门超调量负载跳变时开环新稳固值改变闭环系统通动调剂头回求值见闭环系统优越性更
两周课程设计终止次课程设计中仅查验学知 识培育握件情形做件情形完成件情形设计进程中窗分工设计窗彼探讨彼学彼监督学会合作学会运筹帷幄学会宽容学会明白学会做处世课程设计专业课程知识综合应实践训练着迈社会事职业工作前必进程．千里行始足通次课程设计深深体会句千古名言真正含义．天认真进行课程设计学会脚踏实迈开步确实明天稳健社会潮中奔跑坚实基础．
通次模具设计方面提高通次模具设计综合运专业学课程理生产实际知识进行次冷压模具设计工作实际训练培育提高学生独立工作力巩固扩充冷压模具设计等课程学容握冷压模具设计方式步骤握冷压模具设计体模具技术知道分析零件工艺性确信工艺方案解模具体结构提高计算力画图力熟悉标准标准时科相关课程全面温独立试探力提高
次设计进程中表现出单独设计模具力综合运知识 力体会学致突出劳动功效喜悦心情中发觉常学足薄弱环节加弥补
感激XX教师教师严谨细致丝苟作风直工作学中表率教师循循善诱教诲拘格思路予启发次模具设计实验细节数离开教师您细心指导您爽朗性宽容态度帮忙够利完成次课程设计时感激帮忙窗谢谢帮忙支持感受窗友谊
参考文献
[1] 许宇阮新波严仰光移相操零电压开关PWM全桥直流变换器新型理分析方式电机操学报20037(2)：112117
[2] 郑连清朱军娄洪立立新新型零电流转换移相全桥DCDC变换器电力动化设备202028(6)：2226
重庆学电气工程学院
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