【正文】 ................................ 18 致 謝 ............................................................. 18 附 錄 A ........................................................... 19 附 錄 B ........................................................... 20 1 1 設(shè)計(jì)要求與方案 設(shè)計(jì)要求 課程設(shè)計(jì)目的 （ 1）培養(yǎng)文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用 Inter 檢索需要的文獻(xiàn)資料。 直流斬波電路廣泛應(yīng)用于直流傳動和開關(guān)電源領(lǐng)域，是電力電子領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 直流斬波電路的種類較多，包括 6種基本斬波電路：降壓斬波電路，升壓斬波電路，升降壓斬波電路， Cuk斬波電路， Sepic 斬波電路和 Zeta 斬波電路，其中前兩種是最基本的電路。 電力電子課程設(shè)計(jì) 直流斬波電路的設(shè)計(jì) 系 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 劉宗泉 指導(dǎo)教師： 肖文英 職稱 副教授 專 業(yè)： 自動化 班 級： 1102 班 完成時(shí)間： 2021 年 5 月 28 日 摘 要 直流斬波電路 （ DC Chopper） 的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，也稱為直接直流 直流變換器 （ DC/DC Converter） 。一方面，這兩種電路應(yīng)用最為廣泛，另一方面，理解了這兩種電路可為理解其他的電路打下基礎(chǔ)。全控型器件絕緣柵雙極晶體管（ InsulatedGate Bipolar,IGBT）綜合了 電力晶體管（ Giant Transistor,GTR ） 和電力 場效應(yīng)管（ Power Field Effect,MOSFET） 的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的特性。 （ 2）培養(yǎng)綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。由信息電 子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號，通過驅(qū)動電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷來完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，當(dāng)控制電路所產(chǎn)生的控制信號能夠足以驅(qū)動電力電子開關(guān)時(shí)就無需驅(qū)動電路。 在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)學(xué)則合適，驅(qū)動電路設(shè)計(jì)良 好外，采用合適的過電壓保護(hù)，過電流保護(hù)， du/dt 保護(hù)盒 di/dt 也是必要的， 控制電路中的保護(hù)電路是用來 防止主 電路 中 的 電力電子器件因過壓過流等原因而燒毀，其次也是保護(hù)用電電器的安全。用控制電路和驅(qū)動電路來控制 IGBT 的通斷，當(dāng) t=0 時(shí)，驅(qū)動 IGBT 導(dǎo)通，電源 E 向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 0u =E，負(fù)載電流 0i 按指數(shù)曲線上升。當(dāng)電力工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等，負(fù)載電壓的平均值為 ： （ 1） ont 為 IGBT 處于通態(tài)的時(shí)間； oft 為處于斷態(tài)的時(shí)間； T 為開關(guān)周期；α為導(dǎo)通占空比。 圖 4 電流斷續(xù)時(shí)波形圖 主電路參數(shù)分析 主電路中需要確定參數(shù)的元器件有 IGBT、二極管、直流電源、電感、電阻值的確定，其參數(shù)確定如下： (1)電源 按照設(shè)計(jì)要求， 輸入電壓為 100V。故需選擇集電極最大連續(xù)電流 cI A5 ，反向擊穿電壓 VBvceo 100? 的 IGBT。 11??? ???eemEEm m /? ??? ）（ LfRdMI EUR ?? 0 6 3 控制電路原理與設(shè)計(jì) 控制電路方案選擇 IGBT 控制電路的功能有：給逆變器的電子開關(guān)提供控制信號；以及對保護(hù)信號作出反應(yīng)，關(guān)閉控制信號。 對于 PWM 發(fā)生芯片，選用了 SG3525 芯片，其引腳圖如圖 5所示，它是一款專用的 PWM 控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等。腳1 及腳 2 分別為芯片內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。根據(jù)任務(wù)要求需要頻率為 50kHz，所以由上式可取 tC =1μ F, tR = ?12 , dR = ?4 。當(dāng)驅(qū)動電路檢測到過流時(shí)發(fā)出電流信號，由于電阻的作用將 10 腳的電位抬高，從而 1 14 腳輸出低電平，而當(dāng)其沒有過流時(shí)， 10 腳一直處于低電平 ，從而正常的輸出 PWM 波。其提供的脈沖寬度不受限制，較易檢測 IGBT 的電壓和電流的狀態(tài)，對外送出過流信號。 驅(qū)動電路分析與設(shè)計(jì) 針對 以上分析，我選取了 EXB841 驅(qū)動芯片。1V，內(nèi)部含有 5V穩(wěn)壓電路，為 IGBT 的柵極提供 +15V 的驅(qū)動電壓，關(guān)斷時(shí)提供 5V 的偏置電壓，使其可靠關(guān)斷。因 EXB841 無過流自鎖功能，所以外加過流保護(hù)電路，一旦產(chǎn)生過流，可通過外接光耦 TLP521 將過流保護(hù) 信號輸出至控制電路，經(jīng)過一定延時(shí)，以防止誤動作和保證進(jìn)行軟關(guān)斷，然后由觸發(fā)器鎖定，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。將電容并聯(lián)在回路中，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過壓。由于電力電子器件的電流過載能力相對較差，必須對變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分 區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時(shí)動作。On39。,39。 （ 1）當(dāng)設(shè)置占空比為 50% ， 開關(guān)頻率 40KHz，負(fù)載為電阻性負(fù)載 時(shí) Ug、 UId、 Ud 的輸出波形如圖 12 。 圖 15 觸發(fā)脈沖占空比為 50% 時(shí) Ug、 U Id、 Ud的波形 （ 5） 當(dāng)設(shè)置占空比為 65% ， 開關(guān)頻率 40KHz，負(fù)載為阻感負(fù)載 時(shí) Ug、 UId、 Ud 的輸出波形如圖 16 。 由圖 14看出占空比為 80% ，開關(guān)頻率 40KHz 負(fù)載為電阻性負(fù)載時(shí)輸出電壓為 波紋系數(shù)為 % ，最大輸出誤差為 % ；效率為 87%70% 符 16 合設(shè)計(jì)要求。 17 設(shè)計(jì)心得 此次課程設(shè)計(jì)，從 理論到實(shí)踐，在短短一星期的時(shí)間里，我遇到了很多問題，也學(xué)到了很多東西。通過這次課程設(shè)計(jì)，看到了自己的不足之處，同時(shí)也鍛煉了自己將理論知識 運(yùn)用到實(shí)際中的能力，加強(qiáng)了自己的實(shí)際運(yùn)用能力，也學(xué)會了怎么樣去分析問題和解決問題。當(dāng)然個(gè)人制作的文檔肯定存在較多的問題，比如書寫的錯誤，表達(dá)的錯誤，更多的是考慮到方面不全，在同學(xué)幫忙校閱，吸取同學(xué)的意見添加和修改文檔后制作出此 文檔，即使這樣還是會有很多不足， 在此，