电力电子实验报告 - 张丰伟 - U201011871 - 电气1004

二、总体方案设计

1．降压变换电路（buck电路）

DC/DC降压变换器主电路原理图如图29-1所示，图中DC/DC变换器主电路中接入了两个霍尔电流传感器，分别检测主电路输入电流和输出电流。

G1L1电流霍尔10mH电流霍尔VsVD1?R1电压霍尔100uFC1250?/50WVA2．升压变换电路（boost电路）

A

三、方案实现和具体设计

1.选择主电路元件的参数，搭建主电路

BUCK电路要求输入电压为100V±20%；输出电压为50V。可以使用实验面板上的BUCK电路进行连线搭建。

2.选择滤波器的参数

（1）从断流考虑。在运行范围内保证不出现断流的情况。 临界负载电流为：

VV IOB?SD(1?D)?O(1?D)

2LfS2LfS负载电流最小值为0.01A, 取占空比Dmin=0.4 ，fs=10KHz, 对应得出的最小电感值Lmin=145.8mH。 （2）脉动电压不大于0.1%

?VO?2fC2根据脉动电压公式：?()(1?D)

VO2fS其中：fs为开关频率，错误！未找到引用源。

则LC?1?D?Vo???? =0.72977*10^-6 28fs??Vo?取L=200mH，fs=10KHz,则Cmin= 3.6458uF，取C=10uF 故选择电感参数为：200mH,电容参数为：10uF。 3.传感器的选择

（1）霍尔电流传感器的设计

选霍尔电流传感器的传输比为50A/50 mA。为了提高试验测量的精度选择5匝端子使得灵敏度提高5倍。

输出电流的额定电流为2A，保留一定的阈度，当电流大于3A时启动过电流封锁功能。此时对应的霍尔传感器的二次侧电流为15mA。在二次侧接入300Ω的电阻，使得当输出电流为3A时对应二次侧的输出电压为4.5V，此时控制电路启动电流封锁功能。

（2）霍尔电压传感器的设计

选霍尔电压传感器电流传输比10mA/25mA。

50v10当输出电压固定V0=50V时，霍尔传感器的输入电流为：Ii??mA，则由

15k?325mA25?mA电压传感器的电流传输比，输出电流I0?Ii?10mA3

额定运行时输出电压为50V，希望反馈至V+端的电压值为2.5V，即V+=V-=2.5V使得电路稳定工作。V+=2.5V时对应的V1电压值应为5V。故当输出电压为额定值50V 时，传感器输出电压的大小应为5V，则R?V5V??600?R?600? Io25/3mA四、实验设计与实验结果

1．降压变换器（Buck电路）的开环特性开环实验

连接JP1的2.3端，使驱动信号频率f=10KHz，连接JP2的5.6端，调节R24，即可改变占空比。

实验测得PWM波形：

实验测得PWM波形

① 改变输入电压，测量输出电压、电流，并计算变压比M （D=0.5 R=250?）

输入电压vi

82 83.9 87.2 89.2 91.3 94.2 97.3 100.1 105.8 109.4 112.3 116.3 118.8 121.5

输出电压vo(实际)

46.87 48.75 49.63 50.68 52.08 52.66 54.35 55.83 58.78 60.3 62.5 64.68 65.72 67.55

变压比M(D=0.5)

0.571585366 0.581048868 0.569151376 0.568161435 0.570427163 0.559023355 0.558581706 0.557742258 0.55557656 0.5511883 0.556544969 0.556147893 0.553198653 0.555967078

输出电压vo(理论)

41 41.95 43.6 44.6 45.65 47.1 48.65 50.05 52.9 54.7 56.15 58.15 59.4 60.75

⊿V0/V

输出电流I0/A

0.18748 0.195 0.19852 0.20272 0.20832 0.21064 0.2174 0.22332 0.23512 0.2412 0.25 0.25872 0.26288 0.2702

-0.143170732 -0.162097735 -0.138302752 -0.13632287 -0.140854326 -0.118046709 -0.117163412 -0.115484515 -0.111153119 -0.1023766 -0.113089938 -0.112295787 -0.106397306 -0.111934156

② 改变负载大小，测量输出电压、电流，并计算变压比M （Vs=100v D=0.5） 负载R

100 200 250

理论

值V0/V

50 50 50

实际值V0/V

52.27 55.07 55.83

⊿V0/V

2.27 5.07 5.83

I0/A

0.5227 0.2753 0.2233

M=V0/Vs

0.5227 0.5507 0.5583

300 400 500 600 800 1000

50 50 50 50 50 50

56.86 58.05 59.14 59.93 61.51 62.86

6.86 8.05 9.14 9.93 11.51 12.86

0.1895 0.1451 0.1183 0.0999 0.0769 0.0629

0.5686 0.5805 0.5914 0.5993 0.6151 0.6286

2．降压变换器（Buck电路）的闭环特性实验

TL494的闭环输入电压是经过霍尔电压传感器检测采样后的输出值，将霍尔电压传感器输出端串接300?采样电阻。

① 改变输入电压，测量输出电压、电流，并计算变压比M （D=0.5 R=250?）

输入电压Vi 82.1 85.4 90.3 96.4 100.1 104.8 109.8 115.7 120.5

理论值V0/V

50 50 50 50 50 50 50 50 50

实际值V0/V

49.99 50.05 50.11 50.16 50.21 50.23 50.25 50.31 50.35

⊿V0/V

-0.01 0.05 0.11 0.16 0.21 0.23 0.25 0.31 0.35

I0/A

0.199960 0.200200 0.200440 0.200640 0.200840 0.200920 0.201000 0.201240 0.201400

M=V0/Vs

0.608891596 0.586065574 0.554928018 0.52033195 0.501598402 0.479293893 0.457650273 0.434831461 0.417842324