T68型卧式镗床PLC控制系统设计--2012毕业论文

发布时间：2024-11-25

T68型卧式镗床PLC控制系统设计

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1. T68卧式镗床控制原理说明书 1 2. T68型卧式镗床电气控制主回路 2 3. 安装板电气元件平面布置图 3 4. 控制面板按钮、行程开关平面布置图 4 5. 镗床控制系统PLC外部接线图 5 6. 镗床控制系统PLC梯形图 6 7. 触摸屏控制 7 8. 电气元件一览表 7 9. 参观工厂有感 8 10. 实习心得 9 11. 附录A：实习日记 9

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1 T68型卧式镗床控制原理说明书

1.1． T68型卧式镗床的用途

T68型卧式镗床主要用于钻孔、镗孔、铰孔及加工端平面等。

1.2 电气控制线路的特点

（1）主电机为双速电机，它提供机床的主运动和进给运动的动力。高低速转换，由主轴孔盘变速机构内的限位开关S控制，S常态时接通低速，被压下时接通高速。由接触器KM6及KM7实现定子绕组从三角形接法转接成双星型接法。

（2）主电机可正反转、点动及反接制动。

（3）主电机用低速时，可直接启动；但用高速时，则由控制线路先起动到低速，延时后再自动转换到高速，以减少起动电流。

（4）在主轴变速或进给变速时主电动机能缓慢转动，使齿轮易于啮合。 1.3 控制线路工作原理

（1）主轴的点动控制

主轴的正反向点动由按钮SB3和SB4操纵。按下正向点动按钮SB3后，PLC输出使KM1、KM6线圈得电动作。因此，三相电源经KM1主触点、限流电阻R和接触器KM6的主触点接通电动机M1，使电动机在低速下旋转。放开按钮时，KM1和KM6都相继断电释放，电动机断电停止。反向点动与正向点动相似，由SB4操纵，经接触器KM2及KM6相互配合动作来完成。

（2）主电机的正反向长动

主电机正反控制由SB1和SB2操纵。当要求电动机低速运转时，限位开关XK为断开状态，按下起动按钮SB1、KM1、KM3、KM6得电动作。主电机就在全电压和三角形接线下，直接起动低速运行。

使用高速时，限位开关XK闭合，按下SB1后，电动机先低速起动，延时5秒后KM6断开，再经0.6秒KM7得电动作。KM7的主触点使电机的绕组连成双星形并重新接入电流，从而使主电动机从低速再起动到高速。

反向起动原理与正向起动相同，但参与控制的按钮为SB2，接触器为KM2、KM3、KM6及KM7。（3）主电机的反接制动控制

当电动机正转时，速度继电器的正转动合触点Kn闭合，而正转动断触点Kn断开，当按下SB5时，KM1断电释放，切断了主电机电源。延时0.6秒后，KM2闭合和KM6得电，使三相电源经过KM2主触点，限流电阻R和KM6主触点反接给电动机。电动机反接制动。当电动机转速降低到一定速度时，正转动合触点Kn打开，切断KM2的通电回路，使KM2和KM6相继断电释放，及时切断电动机的反接电源，制动结束。反向运行时的制动过程与正向相似。此时参与控制的电器是速度继电器的反转动合触点Kn 接触器KM1、KM2。

（4）主轴或进给变速时主电机的缓转控制

主轴变速时，主轴电动机可获得缓慢转动，以利于齿轮顺利啮合。将S1、S2闭合，KM1、KM6线圈得电动作，电机得电正向加速，当达到一定速度时，速度继电器Kn的动断触点断开，动合触点闭合，延时0.6秒后，KM2闭合，电机开始反接制动，当电机低于某一速度时，Kn动作，KM2断开，延时0.6秒

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后KM1闭合，正向加速，如此反复，实现缓动。进给变速时缓转控制原理与主轴时完全相同，不过用的是限位开关是S3、S4。

（5）主轴箱、工作台或主轴的快速移动

机床的各部件的快速移动由限位开关S2、S6和快速电机M2驱动。S2被压动，PLC输出使KM4得电动作，快速移动电动机M2正转、限位开关S6被压动，PLC输出使接触器KM5得电动作，快速电动机M2反转。

图1 T68型卧式镗床电气控制主回路

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UVWNWU1V1W1U2V2W2AW

U1U4

V1V3

W1W4

V2W2U8V8W8

U4KM1

V5W5

KM2

Y1U2V2

KM3

Y2U3W3

KM4Y3U8V8W8

CK1E

Y0U2V2

333

KM6Y5U5V5

333

KM7Y6U5V5W5

KM8Y6

999

KM5Y4U8V8W8

666

777

666

333主板电气位置接线图

图2 安装板电气元件平面布置图

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图3 控制面板按钮、行程开关平面布置图

S2S3S4SS5S6

SB5SB1SB2SB3SB4Kn1Kn2S1

图4 镗床控制系统PLC外部接线图

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X000

M11

M8M8

M1M8M8

X001M12

X002M13

X011X007M1

Y002

M8X013

T0 K50

M8M16

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M8M8Y002

X003

M14M8M8X004

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M8M8

M8M8M16

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X012

X000M11X000M11

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X005

X007X011Y000

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X010

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X005

Y006

Y005

Y006

M8X015

X014

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M8X015

X014

Y004

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Y001

Y000

T1T3

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Y000

Y001

图5 镗床控制系统PLC梯形图

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图6 触摸屏控制

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9 参观工厂有感

9月11日，中秋佳节。在这个欢乐的日子里，我参观了渤海铝业公司和河北省秦皇岛晴纶厂。这两厂的自动化程度很高，工人很少，往往是一个工人通过控制台操纵多台设备。参观中给我印象较深的主要有两点：

一是在渤铝的参观中，一些先进的关键的设备都是从外国进口的，成本很高。这说明国内的工业控制水平与世界先进水平还有很大的差距。二是在晴纶厂参观时，该厂总工程师王总对我所讲的该厂的一套控制系统价值上千万，占当初建厂总投资的十分之一，这说明自动控制系统的成本普遍偏高，他说希望我们这些大学生将来能献身自动控制研究，降低成本，这样才能实现国家的工业现代化。他说在意大利年产数万吨的晴纶厂只需3个工人操纵，而在我国却需要几百人，差距还相当大。

通过参观，我了解了中国工业控制的现状，以及工业控制的发展前景。工程师的希望是对我的鼓励。作为一名即将毕业的自动化专业的学生，我将尽我所能为早日实现祖国的工业现代化而努力进取。

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10 实习心得

紧张而充实的生产实习结束了，回头细想，自己在这三周内收获还真不少。

首先，经过实习增强了自己的动手能力，促进了理论与实践的结合，大致掌握了PLC控制的流程及在设计过程中应注意的一些地方。熟悉了PLC控制常用的一些元器件的性能和用途以及连接方法。懂得了在PLC程序动作和电气器件动作间存在时间延时，应在程序中加入时间继电器，否则容易引起电路短路，发生危险。在程序设计过程中反接制动没有延时，经过反复思索和请教别人，终于明白了是PLC的扫描周期在作怪。而程序的周期性扫描是老师在PLC课上重点强调的一个内容，可见知道并不等于会用。今后应进一步加强理论与实践的结合。

其次，在实习中有些同学扎扎实实，实事求是，不言放弃的精神深深影响着我，也让我认识到团队合作的巨大力量。例如，反接制动那块，正向运转时没有延时，而反向运转制动时有延时。我苦苦思考也得不到结果。当时就想起这点小毛病，干脆放弃算了。但是我们组员黄涛却坚决的说不行。现在放弃那调试的时候就有可能发生短路，造成危险，咱们再想想，一定会找到解决的办法。后来，经过请教，终于解决了这个问题。这才有调试时的一次性成功。黄涛同学的认真态度是我学习的榜样。总之，在生产实习中锻炼了我吃苦耐劳、勤于思考、勇于进取的优良品质。

最后，通过参观工厂，我近距离接触了PLC控制工厂中的实际应用。通过工厂工程师的介绍，我了解到中国的机器控制水平还不够先进，一些关键的设备几乎都是国外进口的，而且成本很高，不利于自动化技术的推广，不利于全面实现工业自动化，作为即将毕业的自动化专业的一名学生，我心里发誓要为祖国的工业现代化贡献自己的才力。

这次生产实习将为自己今后的工作产生积极的影响。

11 附录A：实习日记

8月25日星期一

今天，是新学期的第一天，也是为期三周的生产实习的开始。上午，我们开了一个生产实习的会议，由指导老师给我们讲了实习的目的，要求，布置了实习任务，计划安排。并由专门老师详细讲解了T68是卧式镗床的工作原理及电气控制线路。强调了在实习中应特别注意的技术性环节。通过阅读发下的实习资料，我大概了解镗床的性能指标，以及我们要完成的工作。即用PLC设计程序，用触发器来控制主电路的工作，来完成主电动机的正反向启动与点动控制，主电动机的反接制动控制，或进给变速时的主电动机的缓转控制，以及主轴箱，工作台或主轴的快速移动等操作。下午老师领我们参观了实习地点，演示了一台已经调试成功的镗床控制系统。看着由触摸屏控制的PLC，再由PLC控制接触器的开通，闭合下的正转、反转、停止。我在问自己，我能不能也漂亮的完成这个控制系统呢？随后，老师给我们发了工具包和线路板。线路板是去年同学实习用过的。看着上面错综复杂的接线，以及陌生的器件，我感到了实习的压力。当把接线板上的线都拆下来以后，今天的任务就算完成了。这是新鲜充实的一天。

8月26日星期二

由于硬件部分需要在一个星期内完成，还剩下四天的时间，时间紧，任务重，为此，我为剩下的

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四天做了一个计划，今天进行元器件的布局，以使器件摆放整齐，美观，更重要的是摆放位置恰当，更好的满足器件的功用，为此，我们组成员没有基于去安装，而是审慎的讨论合理的布局方案，大家各自发表自己的意见，然后把优点综合起来，并借鉴其他组的经验，布局出笼了。我们就开始钻眼把器件安放在板子上。由于我们花了很多时间在布局上，所以，器件的摆放合理、美观。不像有的组，只顾美观，但忘了器件摆放的合理性，而出现了返工的现象。

8月27日星期三

按计划，今天要接线了。由于晚自习的时间要用来复习考研的课程，所以实习的工作只能挤到白天来做。我仔细阅读分析了镗床控制的原理图，以及各项功能是如何实现的。经过分析发现，要实现控制还是比较简单的。象电动机的正反转，反接制动三角形接法使电机高低速转换等，都是我们PLC课上重点讲解的内容，我心里有底了。对完成这次实习任务充满了信心。经过紧张的工作，思考，布局图终于完成了。还剩两天的时间。心想，两天足够把线接完了。

8月28日星期四

真是想起来容易做起来难啊！本以为布线图都出来了，把线接起来不就是照葫芦画瓢吗？那还不容易。可实际动起手来，可就找不着北了，继电器、空气开关、限流电阻、熔断器、热继电器等器件虽然在课本上都介绍了，但没有实际用过，而且器件上的接线电很多，这真有点不知道往哪里下手，瞪着眼睛干着急。老师也发现了同学们的问题，为此，组织同学集合，为大家介绍了各种器件的工作原理、作用及怎样接线。听完后，同学们都有一种豁然开朗的感觉。怪不得古人一直倡导读万卷书，行千里路呢。理论与实际相结合才行啊！今后自己在学习和工作中要注意这一点。有了老师的指导，同学们的进度明显加快了。我们组也热火朝天的干着，时间在不知不觉中过去了。

8月29日星期五

今天是接线的最后一天，我们的任务还很重，为此我提前一小时去了实习地点，加班来做。看似简单的接线工作做起来并不是那么简单，剪线、剥线、把线弯好，最后连上，还要把走线槽安上去，再有一小时接线就要完了，可这时下课的时间到了，只好心不甘情愿的收拾工具，紧张充实的第一周实习结束了。

9月1日星期一

本周的任务是PLC程序的设计及触摸屏控制设计。本以为由于对镗床的电气原理图有了深入了解，编软件程序是比较容易的事。照搬原图就行了，可在实际的编写的过程中发现，事情并不是那么简单。电气图中的线能够交叉，但程序、梯形图中的线不能交叉，而且由于程序模拟器件的开通关闭非常迅速，几乎没有延时，而电气元件的闭合却有动作时间，为了避免出现短路现象，也需要在程序中的低速转换和反接制动上加时间继电器完成延时。经过一天的紧张工作，终于熟悉了PLC程序的编辑软件，而且梯形图的大概状况也有了眉目，就等明天继续完善，然后上机测试了。

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9月2日星期二

上午，经过对程序的反复的仔细检查，并借鉴了其他组的长处，对程序进行完善，终于完成了，紧接着就要上机调试了，看着自己的程序输入了电脑，连接上了PLC电源，那时的心情是那样奇妙，紧张充满期待，害怕却又热烈的期待着结果，不管是成功还是失败，就像等在产房外面的丈夫，关心着孩儿是男是女，是否健康。点动、常动没有问题，可是缓动和反接制动出现了问题，把程序拿回来重新检查，原来是编号输错了，怪不得缓动不起作用呢，自己太粗心大意了。剩下的就是反转时反接制动有延时，但是正转时制动却没有延时。这两个功能是一样的，程序应式对称的，这可就奇怪了。问其他组，有的也有这样的毛病，反复思考也不得其所以然。只好去问老师，老师好像对这个问题也不太清楚是怎么回事。没办法，只好先把这个问题放下来，来编辑触摸屏的程序。

9月3日星期三

把昨天的问题放下，投入到触摸屏的编辑上来，首先是熟悉easybuider的界面及各个图标的作用，经过老师的讲解和自己的摸索对我们需要用到的几个常用的功能有了一定的了解。为了将人机界面设计的美观、实用、友好。几个方案在脑中闪现，经过一个一个的试验，终于选定了一个朴素、大方的方案，它和一般机器的触摸屏差不多，比较朴实、大方，不像有的组那样设计的象是艺术品，或是招贴画，有的甚至把按钮设计成了卡通形象，感觉不是工人用的，倒象是给小孩玩的游戏机界面。看着自己的作品，心情是那样的激动。盼望着明天的调试顺利通过。

9月4日星期四

今天是程序调试的最后一天，经过最后的检查，我们又将程序输入电脑，在老师的指导下进行调试。打开触摸屏，一个功能一个功能的测试，通过。除了制动设有延时那个功能。没办法，只好留着这个额问题了。凭我自己的能力是解决不了的。最后，按老师的要求触摸屏上增加了电气控制和触摸屏控制的选择开关。程序的编译工作就在一点点的遗憾中完成了。

9月5日星期五

我们又回到接线的地方，来继续做我们未完成的工作。经过一个小时的努力，接线终于告一段落。然后是线路的检查工作。由于别的组已经基本上做完了，我们心里有点急。我们只是草草的用万用表简单测试了器件能否顺利接通，有没有虚接的地方，经过检查发现停止的按钮坏了。换了之后，一切OK.今天的工作上午就完成了，下午不用去了。终于有属于自己的半天了，心里面很高兴。期盼着下星期的正式调试。

9月8日星期一

今天要进行正式的调试了，我们组排到了第六组，时间很充裕。感觉自己的作品很完美，就很轻松的在那里坐着和同学聊天。一个小时过去了，第一组没调完。两个小时过去了，还是没调完。我有点儿坐不住了，跑到调试厂里看看出了什么问题，我们的作品中是不是也有同样的毛病。第一组的程序是调试通过的呀，那可能是硬件出了问题。在老师的指导下，他们一步步排除了故障。等到完全调试成功，已经是下

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午三点多了。主要毛病是延时那里做的不好。为此我检查了自己的程序，又为高低速转换那块增加了两个时间继电器。等到下班了，第二组也没调试完。

9月9日星期二

经过昨天晚上的深入思考和PLC编程高手的指导，我终于找到了反接制动时没有延时的原因。PLC程序执行时是按顺序一周周扫描的，前面的程序对后面的程序产生了影响。为此在程序中增加了一对互锁装置。理论上的问题解决了，就等着实践的检验了。接下来的几组进行的比较快，虽然存在一些问题，但很快解决了。下午三点时马上就要轮到我们组上机调试了我们对PLC的供电进行了改进。直接由火线供电，而不是经过空气开关，以免对空气开关产生影响。检验我们的时刻到来了。四点，我们开始接电动机的线，接电源线，接速度继电器。接线完成后，在老师的指导下测量了几个关键部件的电压，正常。好，接通电源，合上开关，正式调试。点动没问题，长动没问题，反接制动正常。我悬着的心放下了一些。这可是我们最有可能的出毛病的地方啊。接着是高低速转换，动作要求有5秒的延时，在那5秒的等待中，心在怦怦的跳。周围的一切仿佛都安静下来了，包括那旋转的电动机，心里默默的数着1、2、3、4、5，接触器动作了，成功了，心里真是太高兴了，没想到我们的调试这么顺利，看着表4：30，太快了，比预计的快多了。这标志着我们的实习基本上圆满完成了。为此，我们调试完的几组晚上到学校外面大吃了一顿，以示庆贺。

9月10日星期三

由于我们组的调试已经完成了，剩下的工作就是写实习报告了。电气布局图、接线图、PLC梯形图等一样样完成了，期待着明天去工厂实习，说实话，真希望是今天去工厂参观，因为明天是中秋节。听今天回来的人说参观很有意思，就是太累，尤其是中午他们顶着烈日走了一个多小时才走到晴纶厂，听老师说我们明天中午会坐车去晴纶厂，心里又感到有些庆幸，幸亏今天没去，否则没得车坐，真是世事难得两全其美，尽如人意啊！

9月11日星期四

今天是中秋节，我对自己说了一句话：中秋节快乐！呵呵，自己给自己一个祝福。今天天气还不错，我们首先参观了渤海铝业公司。首先由工程师们为我们介绍了该厂的概况、一些生产的流程和技术特点，以及用到的生产设备，然后就在工程师的带领下去车间参观。我们基本上是按生产流程参观的。看着铝锭经过一步步地加工变成型材和薄薄的铝箔，我在心里暗暗惊叹人类的聪明才智。中午，我们在渤铝中渡过了快乐的中秋节。经过短暂的午休，我们驱车去了晴纶厂。在该厂总工程师王总的带领下，参观了该厂。在谈到一套关键的控制设备时，王总说：该设备仅仅是几个控制柜和几个软件，就花了他们1000万，占该厂全部投资的10%。同时又谈到意大利的晴纶生产线几乎实现了全部自动化，偌大一个车间只需3个工人，而这需要1亿元的投资，这个项目在中国还办不到。希望我们这些控制专业的学生能够发挥自己的聪明才智，降低控制系统的成本，为祖国的工业自动化做出应有的贡献。这对我是一个激励。通过参观，我看到了自动控制专业的一些应用，对自己以后的工作有了一个大致的了解。

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9月12日星期五

今天是实习的最后一天，紧张而又充实的实习就要过去了。在这三周里，理论和实践进行了结合，增加了我们动手的能力，收获颇丰。下午老师给我们开了一个总结会，总结了这三周实习的经验教训，并听取了同学们的意见，以便更好的为明年的同学做准备，最后，在热烈的掌声中，实习正式结束了。在这次是西中，我收获很多，感谢这次生产实习，感谢这次实习中的指导老师和给予帮助的同学们，谢谢！

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设计并调试准谐振Buck电路实习报告

电气工程学院应用电子专业 00033031 王健

指导教师：赵清林李艳

在大四学年的刚一开始，我们就进行了为期4周的生产实习，通过这四周时间的学习与实践，使我对于以前所学的理论知识有了更加深刻的掌握，并使我认识到动手能力对于一名工科学生来说是十分重要的。通过自己动手能够发现许多在理论学习中忽视的问题，而且还能强化对一些基础知识的掌握。所以我认为这次实习是十分重要，而且必要的。

这次实习的目的是让我们学习、体会控制电路和几个具体主电路从设计到制作的过程，再通过调试掌握工程设计的全过程，使我们能在具体电路设计中了解各种器件、线路的工作原理及工作要求等方面的知识，让我们从一个整体的角度把握各种器件之间是如何共同工作的。并要求我们能够分析和解决电路出现的一些简单问题，做到“理论联系实际”。这次实习是我们将来能够成为高素质人才的必经之路。

我们小组的实习任务是设计并调试准谐振Buck电路。

一、主电路简介

图1 准谐振BUCK变换器

1）Jump1和Jump2是功能接插件。对于Jump1来说，如果将1和2 短接，则是把Cr1连入电路中；如果将2和3 短接，则是把Cr2连入电路。我们可以根据工作频率选择合适的电容和电感构成谐振环节。

2）R1和R2是测量电阻。R1用来测量开关管的电流，R2用来测量谐振电流。 3）图中画圈的各点是测试点，分别是 4）Driver是接插件，用来接入驱动信号。 5）Lf和Cf构成输出滤波环节。

6) Rf用来测量输出端电压，Rl是代表负载电阻。 1.Buck电路工作过程分析

变换器的整个过程可以分为动态阶段和稳态阶段。设初始状态为零，即：电容的电压为零，电感的电流为零，开关以一定占空比周期工作。

对于工作在硬开关状态下的PWM变换器，在进一步提高其运行频率的同时，通常会引起一些类似的限制，如开关损耗随开关频率成正比上升，过高的dv/dt,di/dt将产生严重的电磁干扰等。为了克服硬开关所带来的局限性，本电路中加入了准谐振环节。因为电路工作在谐振的时间只占一个开关周期的一部分，故称为准谐振。准谐振变换器通过谐振使开关器件上的电流或电压按准正弦规律变化，从而创造出零电流/零电压开关条件，极大减小了变换器的开关损耗和开关噪声。

在零电压准谐振开关中，谐振电容总是与开关器件相并联，谐振过程开始于功率开关管的断开，其

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两端电压从零开始按正弦规律谐振变化，在半个周期后，当电容电压谐振到零时，开关管可在零电压下完成再次导通。

考虑到输出滤波电感足够大，放在一个谐振周期中，输出滤波电感，电容及负载可用一个恒流源Io等效代替。

初始状态时开关管VT处于导通状态，全部输出电流从VT上流过，二极管VD1由于反偏处于截止状态。电路的一个谐振开关周期由开关管的关断开始。VT关断后，输出电流流过谐振电容Cr时对谐振电容Cr充电，电容两端的电压线性增加。当电容电压上升到输入电压Vi时，二极管VD1导通，此后电感与电容开始谐振。当谐振电容的电压谐振到零时，MOSFET的内部寄生二极管导通，谐振电容Cr的电压被箝位到零值，输入电压直接作用到谐振电感上，从而使电感电流线性上升。当电感电流上升到等于输出电流Io时，谐振开关器件可在零电压条件下完成再次导通。 2.主要参量关系和典型工作波形

Buck电路作为主电路，我们有必要分析电路稳态工作时候电路中各点波形的形状和特点，并进一步得出主要参量与电路参数之间的关系。要得出这种关系，我们必须先做一些假设：

(1)电路中所有器件均是理想的。即：开关器件，二极管具有理想特性，其上没有功率损失；电感，电容也是理想的，电感工作于线形区，无寄生电阻并且不存在饱和问题。电容等效的串联电阻为零，并联电阻为无穷大。

(2)电容的容量足够大，输出电压的文波分量小到于输出的直流电压相比可以忽略不记的程度，这意味着在一周期内电容电压基本保持不变。

本电路的参数要求为：输入电压VIN＝48v，占空比d为0.1～0.95可调，输出文波系数γ＜5％，δ＜20%,频率f＝30K赫兹。计算主回路临界电感LC1,LC2 利用公式可知

LC=

RL(1 D)

当占空比D＝0.1时，计算出来的临界电感是最安全的，

LC＝

2(1 0.1)

＝30uh

2*30*106

取电感LC1＝LC2>30uh．又根据γ＝