第1章 绪论
1. 电力电子技术的简介
所谓电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。具体地说，电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
通常所用的电力有直流(DC)和交流(AC)两大类。从公用电网直接得到电力是交流，从蓄电池和干电池得到的电力是直流。从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需要进行电力变换。电力变换通常可分为四种类型：交流变直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。直流变交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。交流变交流(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。直流变直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。
2. 电力电子技术的发展
电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性作用。电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲。1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。70年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/ GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。现在已有专为各种控制功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。
3. 电力电子技术的应用
电力电子技术的应用范围十分广泛。它不仅应用于一般工业，也广
泛用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、
空调等家用电器及其他领域也有着广泛的应用。例如：(1) 优化电能使用。通过电力电子技术对电能的处理，使电能的使用达到合理、高效和节约，实现了电能使用最佳化。(2) 改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业。特别强调的是，电力电子技术是弱电控制强电的媒体，是机电设备与计算机之间的重要接口，它为传统产业和新兴产业采用微电子技术创造了条件，成为发挥计算机作用的保证和基础。(3) 电力电子技术高频化和变频技术的发展，将使机电设备突破工频传统，向高频化方向发展。 (4) 电力电子智能化的进展，在一定程度上将信息处理与功率处理合一，使微电子技术与电力电子技术一体化，其发展有可能引起电子技术的重大改革。
第二章 直流升压斩波电源的设计
2.1 升压斩波电源的简单介绍
随着电力电子技术的迅速发展，高压开关稳压电源已广泛用于计算机、通信、工业加工和航空航天等领域。所有的电力设备都需要良好稳定的供电，而外部提供的能源大多为交流，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流任务。但有时所供的直流电压不符合设备需要，仍需变换，称为DC/DC变换。
本文设计的是一个可调的直流升压斩波电源，利用升压直流斩波电路原理。所谓直流斩波电路的功能就是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter）。直流升压斩波电路实际上采用的就是PWM技术，这种电路把直流电压斩成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需要的输出电压。PWM控制方式是目前才用最广泛的一种控制方式，它具有良好的调整特性。随着电子技术的发展，近年来已发展各种集成式控制芯片，这种芯片只需外接少量元器件就可以工作，这不但简化设计，还大幅度的减少元器件数量、连线和焊点。本设计中直流斩波电路的控制电路以专用PWM控制芯片SG3525为核心构成，控制电路输出占空比可调的矩形波。
2.2 升压斩波电源的设计
直流升压斩波电路一共分为三个部分电路块；分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。其主电路模块，主要由全控器件IGBT的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。的大小；而其控制电路模块，可用SG3525来控制IGBT的开通与关断。其驱动电路模块，用来驱动IGBT。
2.2.1 升压斩波主电路的基本原理
1.电路的基本工作原理，
当V1导通时，能量从输入电源流入，并储存于电感L1中，由于V1导 通期间正向饱和管压降很小，故这时二级管VD反偏，负载由滤波电容C供给能量，将C中储存的电能释放给负载。当V截止时，电感L中电流不能突变，它所产生的感应电势阻止电流减小，感应电势的极性为下正上负，二极管VD导通，电感 中储存的 能量经二极管VD，流入电容C，并给负载。在V导通的他ton期间，能量储存在电感L中，在V截止的toff期间，电感L释放能量，补充在ton期间电容C上损失的能量。V截止时电感L上电压跳变的幅值是是与占空比有关的，ton越大，L中峰值电流大，储存的磁能越大。所以如果要在ton期间储存的能量要在toff期间释放出来，那末，L上的电压脉冲必定是比较高的。假定开关管没有损耗，升压斩波电路在输入电压Vi、输入电流Ii下，能在较低的输出电流Io下，输出较高的电压Vo。 2.输入输出电压关系
稳压电源达到稳态后，输出电压稳在所需的恒定值V。只要适当选择电容C1，输出纹波可做得足够小，当要求纹波为△V时，由于在管子导通期间全部负载都由C1供电，因此选择C1取决于下式：
C1=I0ton/△V0
当V1导通时，忽略管子的导通降压，电感L1上的电压为输入电压Vi,并且电流按△I/△t=Vi/ L1速率线性上升，在ton期间V1导通时，L1中的电流增量为△I（+）=（Vi/L1）ton。当V1截止时，假定L1右端的电感反冲电压等于输出电压V0，则L1上的电压为V0-Vi，L1中的电流以△I/△t=（V0-Vi）/L1的速率线性下降，由于V1在toff期间关断，L1中的电流减量为△I（-）=（V0-Vi）toff/L1，而在稳态，ton L1期间中电流的增量应等于toff期间电流的减量，△I（+）=△I（-），故有
Viton/L1=（V0-Vi）toff/L1 V0=Vi（ton+toff）/toff =ViT/toff
=ViT/T-ton=Vi/1-D 其中 D =ton/T
最近要做一个项目，有关电流检测的太阳能智能控制，申请点芯片看能否满足我的需要，用得上大量采购
2.3系统电路总设计框图
输入电源是24V直流稳压电，24V经过降压到15V给PWM控制模块供电, PWM控制模块产生可调脉冲送给升压斩波电路（PWM模块通过控制电路中开关器件的通断状态，来调节输出电压的大小并达到稳压的目的），通过调节可变电阻RP来改变脉冲占空比从而使升压斩波电路升压并输出可调的脉冲电压Uo。把输出电压Uo通过降压,滤波后得到的信号Uco反馈给PWM控制模块以稳定脉冲调制器的输出占空比,从而达到稳定输出电压的目的.因此整个系统构成一个可调的直流升压斩波电源。系统电路总设计框图如下图所示。
PWM 控制电路 模 块 斩 波 电 路 输出电压 反馈电路 电 源 模 块
第3章 控制系统的器件选择与介绍
设计要求:输入Vi=24V直流稳压电 , 输出电压Vo=320V,电流Io=10A.，开关频率f在30KHz以上
升压斩波电路的设计主要是确定关键元件:输出滤波电容、电感L、开关晶体管V以及二极管VD。由于电感L中流过直流电流，它必须设计在最大负载电流下不至于饱和。此外，晶体管上所承受的电压必须在其额定电流值以内。IGBT驱动信号由处理器集成的PWM模块产生的。而PWM接口驱动能力及其与IGBT的接口电路的设计直接影响到系统工作的可靠性。因此本文采用SG3525设计出了一种可靠的IGBT驱动方案。
1.储能电感L的选择
电感电流包括直流平均植和纹波分量两部分，其电流平均值如下确定。假定忽略 电路的内部损耗，则Vi*Ii=Vo*Io,其中Ii是从电源Vi取出的平均电流,也是流入 电感的平均电流IL, Vo= Vi*T/toff,故有 Ii= Vo*Io/ Vi=Io*T/toff 我们选择ΔI=Vi*ton/L=1.4Ii，则电感L为 L= Vi*ton/1.4Ii
ton=T*( Vo- Vi)/ Vo=(Vo-Vi)f*Vo
假定忽略内部的损耗，则
Vi*Ii=Vo*Io
故有 Ii= Vo*Io/ Vi
因此 L= Vi*ton/1.4Ii= Vi2*（Vo- Vi）/1.4f * Vo2*Io
已知输出电压Vo、输出电流Io、输入电压Vi和开关频率f，就可求出电感值。则： L≤242（320-24）/1.4*300003202*10=0.0084H 2.输出滤波电容的选择
假如输出滤波电容C必须在V开启的ton期间供给全部负载电流，设在ton期间，C上的电压降≤纹波电压ΔVo，由式得 C=Io*(ton/ΔVo)
由式，求得ton=T*(Vo-Vi)/Vo
故有 C= T*Io*(Vo-Vi)/Vo*ΔVo = Io*(Vo-Vi)/f*Vo*ΔVo ΔVo≤24*10%=2.4v f≥30000Hz
C≤10*(320-24)/30000*2.4*320=0.23uF=230pF
在本电路中，电容作滤波作用，要求耐压至少3000伏上,可以选择高压瓷介电容,瓷介电容耐热能好.容量稳定性好,因陶瓷材料绝缘性能好,使瓷介电容耐