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基于斩波电路的直流电动机大功率电源的设计

摘  要

由斩波电路设计的大功率电源作为一种高效新型的设计方式及思路，在桥式晶闸管整流电路中，在输电网输入三相或者两相交流电时，在此整流电路中的触发电路中以调整触发角的方式，使其输出为直流电源电压， 此外，通过分析计算斩波电路，根据结果来确定各个部件的具体参数，例如：绝缘栅双极晶体管、主电路晶闸管等。且分析计算出大电感和大电容的具体参数后，使用斩波电路对电压进行直流/直流（DC/DC）升压，从而得到直流电动机所需要的供电电压。使用Matlab软件对斩波电路以及整流电路进行仿真，通过仿真得出数据显示，使用这种基于斩波电路的大功率电源满足各种性能指标，为直流电动机的使用改进了电压的质量，效率更高，同时也降低了运行成本，为工厂、企业等在节约成本、提高效率这一方面提供了有效的措施

关键词：斩波电路，大功率电源，电路仿真 

 

目  录

第一章 绪论 1

1.1斩波电路设计的大功率电源的发展现状 1

1.1.1 斩波电路大功率电源系统工作原理 2

第二章斩波电路大功率电源系统的方案 3

2.1 系统设计方案 3

整流电路的参数关系 3

脉冲触发要求 4

2.2 主电路元件的选用 6

第三章 斩波电路大功率电源的电路设计 8

第四章 电路系统的软件设计 10

参考文献 11

谢 辞 12

 

第一章 绪论

随着越来越多的工业型企业以及工厂的增加,对发动机的需求量也是日益增长 在需求量日益增长的前提下，越来越多的企业、工厂开始倾向于节约能源，提高效率,节能和高效变成了发动机研究方向的首要问题。目前，越来越多的国家在节能和高效这一方面越来越重视，而利用斩波电路来实现对负载大电源的控制则很好的解决了这个问题。

对直流斩波器而言，其不但可以调压作用，而且抑制网侧谐波电流产生的不良影响。斩波电路属于现阶段应用最多的电流控制方式，拥有良好的调整特性。近年来，由于电子技术不断创新，越来越多的集成控制芯片出现于市面，这种集成芯片不需要很多元器件，仅仅使用较少的元器件就能进行工作，不仅使设计过程更加简单，而且大幅度降低了元器件的用量。

直流系统作为厂用电系统及变电所的重要设备， 为信号设备、保护装置、自动装置、事故照明装置、应急电源、断路器分闸操作与合闸操作以及一些企业生产用途提供直流电源[1- 3]。直流系统的电压从几伏到几千伏， 常用的直流电压等级包括6 V， 110 V， 220 V， 1 kV， 80 kV 等。现有直流系统存在以下2 个方面的问题： 一方面， 400 V 以下的直流电压等级一般采用晶闸管桥式整流就可满足要求； 400 V 以上的直流电压等级， 多数企业采用降压变压器或升压变压器进行调压， 然而采用变压器会使直流系统的成本明显增加。另一方面， 由于变压器是电感负载， 因此对线路的功率因数有较大的影响， 特别是有些小微企业地理位置偏远， 根本就没有3 kV 以上的交流电源， 若单独架设一条高压电源线路， 则这些企业要付出更高的生产成本。笔者设计的直流电源取消降压变压器或升压变压器， 通过直流/直流（DC/DC） 斩波升压， 使输出直流电压达到用电要求， 同时， 对线路进行容性负载补偿， 有效提高线路的功率因数， 减少线路的电压损失， 改善电压质量。

1.1斩波电路设计的大功率电源的发展现状

直流斩波电路也称直流变换技术，在开关电源以及地铁车辆、无轨电车等直流电动机驱动领域中有着普遍的应用基础。恒定直流电压经直流斩波电路变换后成为可变直流电压，因此，通过应用直流斩波电路提供直流电源，便可以根据各种设备的实际需求来对电源进行灵活调节。

 

参考文献

[1]郑帅,唐群.三相双Buck斩波器的研究[J].电气传动自动化,2016,38(02):6-9.

[2]孙菁阳,张冬妍.基于斩波电路的大功率直流电源设计与仿真[J].科技创新与生产力,2018(05):59-63.

[3]杨加成.直流斩波电路的性能研究[J].内燃机与配件,2018(08):198-199.

[4]魏立明,吕雪莹.基于MATLAB软件的直流斩波电路研究[J].吉林工程技术师范学院学报,2016,32(03):87-89.

[5]虞梦月.基于MATLAB/Simulink的直流斩波电路分析[J].科技经济市场,2017(02):12-14.

[6]成卓敏,荣军,李瀚,伍祚,王静茹.Sepic斩波电路在Simulink中的建模与仿真[J].电子技术,2016,45(11):47-48+46.