电力电子技术课程设计基于sg3524芯片的逆变电源设计与matlab仿真大学论文.docx
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电力电子技术课程设计基于sg3524芯片的逆变电源设计与matlab仿真大学论文
本科电力电子技术课程设计说明书
题目：
基于SG3524芯片的逆变电源设计与MATLAB仿真
（控制电路）
学院：
机电工程学院
专业：
农业电气化与自动化
姓名：
学号：
指导教师：
职称：
副教授
设计完成日期：
二Ο一五年一月
1.1电力电子简介4
1.2课设的目的4
1.3课程设计要求4
1.4课程设计的主要内容与技术参数5
二、单相电压型逆变电路7
2.1全桥逆变电路7
三、器件的选择8
3.1SG3524内部结构图
3.2SG3524引脚功能
3.3SG3524引脚图
四、控制电路10
五、心得体会10
1、前言
1.1电力电子简介
电力电子技术又称为功率电子技术，他是用于电能变换和功率恐控制的电子技术。
电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段，是当代高兴技术发展的重要内容，也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础，并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展，极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明，使得半导体变流技术从电子学中分离出来，发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十时间九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明，进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门，包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电，小到一瓦的手机充电器，电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展，电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快，控制方便，灵活的特点，能够显著地改善电力系统的特性，在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
1.2课设的目的
1）通过对单相桥式PWM逆变电路的设计，掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，综合运用所学知识，进行单项桥式全控整流电路和系统设计的能力。
2）了解与熟悉单相桥式PWM逆变电路的控制方法。
3）理解和掌握单相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路、保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
1.3课程设计要求
1、输入直流电源：
24V
10%；
2、输出交流电压：
220V
10%；
3、控制电路芯片为SG3524；
4、过流保护电路。
1.4课程设计的主要内容与技术参数
1、主电路设计。
2、通过计算选择全控器件的具体型号。
3、确定变压器变比及容量。
4、控制电路芯片分析及接线使用。
5、绘制相关电路图。
6、MATLAB电路仿真，获得输出电压波形；
7、完成设计说明书。
课程设计任务书
论文题目
基于SG3524芯片的逆变电源设计与MATLAB仿真
学院
机电
专业
农业电气化与自动化
班级
12级农电班
课程设计的要求
1、输入直流电源：
24V
10%；
2、输出交流电压：
220V
10%；
3、控制电路芯片为SG3524；
4、过流保护电路。
课程设计的主要内容与技术参数
1、主电路设计。
2、通过计算选择全控器件的具体型号。
3、确定变压器变比及容量。
4、控制电路芯片分析及接线使用。
5、绘制相关电路图。
6、MATLAB电路仿真，获得输出电压波形；
7、完成设计说明书。
课程设计工作计划
通过学习，查阅收集参考资料和文献；进行方案论证；做主电路设计；选择器件；确定变压器变比及容量；确定滤波电抗器；芯片分析接线；搭建仿真电路模拟输出波形；总结并撰写说明书；准备答辩。
接受任务日期201年月日要求完成日期201年月日
学生（签名）年月日
指导教师（签名）年月日
院长（主任）（签名）年月日
二、单相电压型逆变电路
2.1全桥逆变电路
电压型全桥逆变电路的原理图如图2-1a所示，它共有四个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。
把桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180度。
其输出电压u0的波形和图2-1b的半桥电路的波形u0形状相同，也会矩形波，但其幅值高出一倍，Um=Ud。
在直流电压和负载都相同的情况下，其输出电流i0的波形当然也和图2-1b中的i0形状相同，仅幅值增加一倍。
图一中的VD1、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应于图一种的VD1和VD4,、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间。
关于无功能量的交换，对于半桥逆变电路的分析也完全适用于全桥逆变电路。
在阻感负载时，还可以采用移相的方式来调节逆变电路的输出电压，这种方式称为移相调压。
移相调压实际上就是调节输出电压脉冲的宽度。
在图2-1a的单相全桥逆变电路中，各IGBT的栅极信号仍为180度正偏，180度反偏，并且V1和V2的栅极信号互补，V3和V4的栅极信号互补，但V3的基极信号不是比V1落后180度，而是只落后（0<<180度）。
也就是说，V3、V4的栅极信号不是分别和V2、V1的栅极信号同相位，而是前移了180度—。
这样，输出电压u0就不再是正负各为180度的脉冲，而是正负各为脉冲，各IGBT的栅极信号uG1~uG4及输出电压u0、输出电流i0的波形如图2-1b所示。
下面对其工作过程进行具体分析。
设在t1时刻前V1和V4导通，输出电压u0为Ud，t1时刻V3和V4栅极信号反向，V4截止，而因负载电感中的电流i0不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通徐柳。
因为V1和VD3同时导通，所以输出电压为零。
到t2时刻V1和VD2栅极信号反向，V1截止，而V2不能立刻导通，VD2导通续流，和VD3构成电流通道，输出电压为—Ud。
到负载电流过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开始导通，u0仍为—Ud。
t3时刻V3和V4栅极信号再次反向，V3截止，而V4不能立刻导通，VD4导通续流，u0再次为零。
以后的过程和前面类似。
这样，输出电压u0的正负脉冲宽度就各位。
改变，就可以调节输出电压。
在纯电阻负载时，采用上述移相方法也可以得到相同的结果，只是VD1~VD4不再导通，不起续流作用。
在u0为零期间，四个桥臂均不导通，负载也没有电流。
显然，上述移相调压方式并不适用于半桥逆变电路。
不过在纯电阻负载时，仍可采用改变正负脉冲宽度的方法来调节半桥逆变电路的输出电压。
这是，上下两桥臂的栅极信号不再是各180度正偏、180度反偏并且互补，而是正偏的宽度为、反偏的宽度为180度—，二者相位差为180度。
这是输出电压u0也是振幅脉冲的宽度各为。
图2-1：
单项全桥逆变电路的移相调压方式
3、器件的选择
3.1SG3524内部结构图
3.2SG3524引脚功能
目前国内外生产的PWM型和PFM（脉频调制）型开关集成控制器已达上百种，其中PWM型集成控制器以SG3524较为流行，它是美国硅通用公司（SiliconGeneral）生产的双端输出式脉宽调制芯片，包括了所有无电源变压器开关电源所要求的基本功能，如控制、保护、取样放大等功能，使用方便灵活，同时在制造上采用常规的平面工艺。
SG3524可为脉宽调制式推挽、桥式、单端及串联型SMPS（固定频率开关电源）提供全部控制电路系统的控制单元。
由它构成的PWM型开关电源的工作频率可达100kHz，适宜构成100－500W中功率推挽输出式开关电源。
SG3524采用是定频PWM电路，DIP－16型封装。
引脚号
引脚名称
引脚功能
1
Inv.input
误差放大器反向输入端。
在闭环系统中，该引脚接反馈信号。
在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。
2
Noninv.input
误差放大器同向输入端。
在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。
根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。
3
Sync
振荡器外接同步信号输入端。
该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。
4
OSC.Output
振荡器输出端
5
Ct
振荡器定时电容接入端。
6
Rt
振荡器定时电阻接入端。
7
Discharge
振荡器放电端。
该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。
8
Soft-Start
软启动电容接入端。
该端通常接一只5的软启动电容
9
Compensation
PWM比较器补偿信号输入端。
在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。
10
Shutdown
外部关断信号输入端。
该端接高电平时控制器输出被禁止。
该端可与保护电路相连，以实现故障保护。
11
OutputA
输出端A
12
Ground
信号地
13
Vc
输出级偏置电压接入端。
14
OutputB
输出端B
15
Vcc
偏置电源接入端。
16
Vref
基准电源输出端。
该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。
特点如下：
（1）工作电压范围宽：
8—35V。
（2）5.1（11.0%）V微调基准电源。
（3）振荡器工作频率范围宽：
100Hz—400KHz.
（4）具有振荡器外部同步功能。
（5）死区时间可调。
（6）内置软启动电路。
（7）具有输入欠电压锁定功能。
（8）具有P
3.3SG3524引脚图
4、控制电路及保护电路图
五心得体会
在这次的电力电子课程设计中，我遇见了各种各样的困难。
通过查阅资料，向老师和同学请教才解决了部分的问题。
这让我了解到了自己在这门课程上的不足之处和薄弱环节。
另外课本知识和实践设计还是有很大的差别，这更加让我理解了真理出自实践这句名言的可贵之处。
以后我会更加注重将理论知识活运用于实践，为自己的专业甚至就业打好坚实的基础。
感谢在这次课程设计中，帮助我的同学和老师们。
六参考文献
（1）黄俊，王兆安.电力电子变流技术[M].北京:
机械工业出版社，1996.
（2）何仰赞,温增银.电力系统分析[M].武汉:
华中科技大学出版社，2002.
（3）王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京:
机械工业出版社，2009.
（4）内蒙古电力技术，2010.
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