1、科学作风严谨，较认真，科尚好，遵可，能遵守纪律涣散，严格保证设计学作风良好，守组织纪组织纪律，工作作风学习时间并按任务能按期圆满律，基本能按期完成不严谨,不态度20书中规定的进完成任务书保证设计任务能保证设度开展各项工规定的任务时间，按计时间和作期完成各进度项工作设计合理、理设计合理、设计合理，设计基本合设计不合论分析与计算理论分析与理论分析理，理论分理，理论正确，实验数计算正确，与计算基析与计算无分析与计据准确，有很实验数据比本正确，大错，实验算有原则强的实际动手较准确，有实验数据数据无大错错误，实技术能力、经济分较强的实际比较准确，验数据不水平析能力和计算动手能力、有一定的可靠，实与实30
2、机应用能力，经济分析能实际动手际动手能际能力文献查阅能力力和计算机能力，主力差，文强、引用合理、应用能力，要文献引献引用、调查调研非常文献引用、用、调查调查调研合理、可信调查调研比调研比较有较大的较合理、可可信问题信结构严谨，逻结构合理，结构基本合内容空泛，辑性强，层次符合逻辑，层次较为理，逻辑基结构混乱，清晰，语言准文章层次分分明，文本清楚，文文字表达论文确，文字流畅，（计完全符合规范算书、化要求，书写图纸）50工整或用计算明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，理通顺， 基本达到规范化要求，书写字尚通顺， 勉强达到规范化要求； 图纸比较工不清，错 别字较多， 达不到规 范化要求；撰写机打印
3、成文；书写工整或比较工整；整图纸不工质量图纸非常工整、用计算机打图纸比较整或不清清晰印成文；图工整、清晰纸工整、清指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书课程设计题目学院电气工程学院专业电气工程年级2010 级已知参数和设计要求：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。学生应完成的工作：1 查阅相关文献和教材，了解全桥直流变换器的工作原理；2 完成电压控制的直流全桥变换器的设计和仿真；目前资料收集情况（含指定参考资料）：1 许大宇，阮新波，严仰光，对移相控制零电压开关 PWM 全桥直流变换器
4、的新型理论分析方法，电机与控制学报，2003，7（2）：112-1172 郑连清，朱军，娄洪立，何立新，新型零电流转换移相全桥 DC/DC 变换器， 电力自动化设备，2008，28（6）：22-26完成日期 年 月 日学生 （签名）任务下达日期 年 月 日指导教师 （签名）课程设计的工作计划：1 第一周：查阅相关文献和教材，掌握全桥直流变换器的工作原理，完成电路的参数设计；2 第二周：完成电压控制的全桥直流变换器的仿真分析，并撰写报告，字数不少于 4000 字。摘要电力电子课程设计的目的在于进一步巩固和加深所学电力电子基本理论知识。使学生能综合运用相关关课程的基本知识，通过本课程设计，培养学生
5、独立思考能力，学会和认识查阅和占有技术资料的重要性，了解专业工程设计的特点、思路、以及具体的方法和步骤，掌握专业课程设计中的设计计算、软件编制，硬件设计及整体调试。通过设计过程学习和管理，树立正确的设计思想和严谨的工作作风，以期达到提高学生设计能力。本次课题为全桥直流变换器的设计与仿真，使用了全控器件 IGBT，能将直流信号转换成变压的直流信号，其作用相当于一个变压器。一般的变压器是由交流电压不过变比能很方便的通过控制 IGBT 的驱动信号占空比来控制，而且能有滤波的功能。全桥直流变换器集 PWM 技术和谐振技术于一体，具有体积小、重量轻、效率高的特点，特别适合中大功率应用场合，然后对其工作原
6、理的分析。本次课程设计就是基于对全桥直流变换器的设计与仿真练习，达到培养学生独立思考解决问题的能力。正文1. 引言1.1 问题的提出随着科学技术发展的日新日异，电力电子技术在现代社会生产中占据着非常重要的地位，电力电子技术应用在是生活中可以说得是无处不在如果把计算机控制比喻为人的大脑，电磁机械等动力机构喻为人的四肢的话，则电力电子技术则可喻为循环和消化系统，它是能力转化和传递的渠道。因此作为二十一世纪的电气专业的学生而言掌握电力电子应用技术十分重要。全桥DC/DC 变换 器是可双象限运行的直流-直流变换器。随着科技和生产的发展, 对全桥 DC/DC 变换器的需求逐渐增多,主要有直流不停电电源系
7、统、航天电源系统、电动汽 车等应用场合。在需要能量双向流动的场合,全桥 DC/DC 变换器的应用可大幅 度减轻系统的体积重量和成本,有重要的研究价值。1.1.1 什么是直流-直流变换器的功能？直流-直流变换器就是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电， 包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。1.1.2 直流-直流变换器有哪些应用？直流-直流变换器广泛应用于远程及数据通信、计算机、办公自动化设备、工业仪器仪表、军事、航天等领域。1.2 国内外研究现状当今世界软开关技术使得 DC/DC 变换器发生了质得变化和飞跃。美国VICOR 公司设计制造得多种 ECI 软开关 DC/DC 变换器，最大输
8、出功率有 300W、600W、800W 等，相应的功率密度为（6.2、10、17）W/cm3，效率为（8090）%。日本 NemicLambda 公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块 RM 系列，其开关频率为 200300KHz,功率密度已达 27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET 代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到 90%。直流斩波电路的应用非常广，但在实际产品中应用时也存在一些问题：首先电源系统本身的耗能元件如电源内阻、滤波器阻抗、连接导线及接触电阻等都会引起系统损耗。可控型器件 IGBT 的栅极电阻 Rg 会随着驱动器件电流额定值的增大而减小，而栅极电阻 Rg
9、 的变化又会对电路的性能产生影响。以及驱动电路如何实现过电流电压保护问题。2. 全桥电路的工作原理图 1全桥电路中的逆变电路由四个开关组成，互为对角的两个开关同时导通， 而同一侧半桥上下两开关交替导通，将直流电压逆变成幅值为 Ui 的交流电压，加在变压器一次测。改变开关的占空比，就可以改变整流电压 Ud 的平均值，也就改变了输出电压 Uo。当 IGBT1 和 IGBT4 开通后，二极管 VD1、VD4 处于通态，电感的电流逐渐上升；IGBT2 与 IGBT3 开通后，二极管 VD3 和 VD2 处于通态，电感 L 的电流也上升。当四个开关都关断时，四个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，
10、电感 L 的电流逐渐下降。IGBT1 和 IGBT2 断态时承受的峰值电压均为 Ui。如果 IGBT1、IGBT4 与 IGBT2、IGBT3 的导通时间不对称，则交流电压中将含有直流分量，会在变压器一次电流中产生很大的直流分量，并可能造成磁路饱和。因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生。也可以在一次侧贿赂串联一个电容，以阻断直流电流。为了避免同一侧半桥中上下两开关在换流的过程中发生短暂的同时导通现象而损坏开关，每隔开关各自的占空比不能超过 0.5，并应保留裕量。当滤波电感电流连续时，有U0 = N2 2tonUiN1 T如果输出电感电流不连续，输出电压将高于式（5-55）的计算值，并随负载
11、的减小而升高，在负载为零的极限情况下，iU = N2 UN13. 电路图参数设计及仿真3.1 开环电路3.1.1 开环电路图设计开环电路图如下图所示：图 2图中各元件的参数设置说明如下。VDC1：380V 直流电压源，根据设计要求；VSQ1:幅值 1V，频率 100000HZ，占空比为 0.33，相角延迟 60 度的矩形波脉冲发生器；VSQ2:幅值 1V，频率 100000HZ，占空比为 0.33，相角延迟 240 度的矩形波脉冲发生器；TI1：按输出电压与输入的比值 Uo:Ui=0.33*（n1:n2）得一次测与二次侧线圈绕组匝数比为 n1:n2=380：72.7；L=0.00005H，此数
12、值是经过实验得到的，能将超调量调到适当； C=0.00005F，此数值是经过实验得到的，能保证输出电压的平稳性；R=2.304 欧姆，由 R=（U2）/P 求得； 其输出电压由 Uo 测得。仿真结果如下：图 3结果分析：仿真结果基本满足设计要求（输出电压 48V，功率为 1000w）3.1.2 负载跳变时的仿真仿真电路如下。图 4电路图 4 各参数说明:与原电路图 2 相比，负载增加了并联电阻 R，阻值为 1 欧姆。与之串联的 IGBT 的驱动电压由延迟时间为 0.003 秒（此时原电路图2 已进入稳态）的阶跃信号提供。其输出电压波形如下。图 5可以看到在 0.003s 时，负载突变会给输出造
13、成较大的影响波动。3.1.3 电源跳变时的仿真图 6电路图 6 各参数说明：与原电路图 2 相比，电源增加了一个幅值为 100v， 延迟时间为 0.003s 的阶跃信号，从而实现电源跳变。仿真结果如图 7。图 7可以看到在 0.003s 时，由于电源的突变，电路输出最后稳定在 62v 左右。输出电压幅值误差已达（62-48）/48=0.29，已经不符要求。3.2 闭环电路3.2.1 闭环电路的设计加入 pi 调节器可以有效的控制输出的稳定性。根据 pi 调节器的结构，结合本电路图可知在 pi 调节器的输出端应该接能控制开关的器件，即比较器。比较器另一端接三角波信号。三角波峰峰值为 1v，频率为
14、 100000HZ，占空比0.5。Pi 调节器的参数是经过实验的到的适当值，k=0.0003，t=0.0001s。得到电路图如下：图 8仿真结果：图 9结论：粗略来看，加入 pi 调节器的电路后，系统快速性很好，而且不会有超调量。3.2.2 负载跳变时的仿真图 10电路图 10 各参数说明: 与原闭环电路图 8 相比，负载增加了并联电阻R，阻值为 1 欧姆。与之串联的 IGBT 的驱动电压由延迟时间为 0.003 秒（此时原电路图 2 已进入稳态）的阶跃信号提供。图 11图 12电路图 12 各参数说明：与原闭环电路图 8 相比，电源增加了一个幅值为100v，延迟时间为 0.003s 的阶跃信
15、号，从而实现电源跳变。仿真结果如图13。图 13可以看到在 0.003s 时，由于电源的突变，电路输出最后稳定在 48v 左右。输出电压幅值误差为 0，仍然符合要求。结论自动控制系统是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。自动控制系统是实现自动化的主要手段。在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由 顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。闭环控制系统是 建立在反馈原理基础之上的，利
16、用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可 获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。工程上常常从稳态 性、快速性和稳定精度三个方面来评估自控系统的性能。与开环系统相比较加入 pi 调节器的电路后，系统快速性很好，而且不会有超调量。当负载有跳变时， 开环的新稳定值大大的改变了，而闭环系统能经过自动调节，重新回到了要求值。可见，闭环系统优越性更好。两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知 识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，
17、学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计， 学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。通过这次模具设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压模具设计等课程所学的内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本的模具技能懂得了怎样分析零件的
18、工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能 力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的孙鹏菊老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的 启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同 时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的 友谊。参考文献
