【正文】 致謝 23 致謝 在本 次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我從指導(dǎo)老師尚小燕老師身上學(xué)到了很多東西。 另外，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中同組的幾位同學(xué)也給了我很大的支持，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得課程設(shè)計(jì)能及時(shí)開(kāi)發(fā)完成，這里一并表示感謝。 （保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后 應(yīng)遵守此規(guī)定） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 25 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 秉承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了致謝。本人保證畢業(yè)離校后，使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果或用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作成果發(fā)表論文時(shí)署名單位仍然為西安工業(yè)大學(xué) 北方 信息工程學(xué)院。她無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高。 參考文獻(xiàn) 21 參考文獻(xiàn) [1] 宋菲君 .《 近代光學(xué)信息處理 》 [M ].北京 : 北京大學(xué)出版社 ， 1 9 9 9。以前總是覺(jué)得理論結(jié)合不了實(shí)際，但通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到了理論結(jié)合實(shí)際的重要性。課程設(shè)計(jì)并沒(méi)有想象中的那么順利，其間我們也遇到了很多的困難，但是在大家的討論和老師的幫助下我們還是完成了，這讓我意識(shí)到只要我們努力了，就 沒(méi)有攻不過(guò)的難關(guān)，而且，對(duì)于電力電子技術(shù)的思考，讓我的邏輯思維能力大大提高，思維更加敏捷。設(shè)計(jì)成 高質(zhì)量，加帶 磁體，直流電機(jī)和高精度的光刻的光學(xué)斬波輪。 如果斬波器 IGBT 持續(xù)導(dǎo)通，則轉(zhuǎn)子電流達(dá)到最大值（其大小決定于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大?。?，電機(jī)轉(zhuǎn)速為最高；如果斬波器 IGBT 持續(xù)關(guān)斷，轉(zhuǎn)子電流被整流后全部加到逆變器并反饋到電動(dòng)機(jī)附加繞組，這時(shí)電動(dòng)機(jī)將具有最低的轉(zhuǎn)速（最低的轉(zhuǎn)速 數(shù)值由轉(zhuǎn)子繞組電壓，反饋電壓以及逆變器的逆變角等數(shù)據(jù)確定）；這種方法，一方面當(dāng)改變斬波器輸出電壓時(shí)，改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，另一方面，通過(guò)逆變器將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差能量反饋到電動(dòng)機(jī)的反饋繞組，從而提高了機(jī)組的效率 [22]。電容器上的能量加到由 IGBT 組成的 逆變器，將電流重新變換成交流電并經(jīng)過(guò) LC 濾波器濾波后反饋到電動(dòng)機(jī)定子的附加繞組。 轉(zhuǎn)子電流經(jīng)整流器整流后，變換成脈動(dòng)直流電流后，再經(jīng)過(guò)限流電抗器送到斬波器，斬波器是由 IGBT 元件和二極管， 電容器 ， 芯片 等組成的，其中 IGBT 作周期性導(dǎo)通和關(guān)斷動(dòng)作 。 器件選型 ： 電機(jī)蓋，電機(jī)座， 電機(jī)： 11 極 直流電機(jī) RS775356812V 螺 母 ： M6 螺絲 ： 1/4— 20 斬波片 ：直徑 102mm,厚度 袖珍軸承 ： F 625Z， 轉(zhuǎn)速 0~6000rpm 斬波調(diào)速原理 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 斬波調(diào)速裝置是由 軟啟動(dòng)器，整流器，斬波器和有源逆差變器組成的 。 合理設(shè)計(jì)加工精度的裝配精度要求，保證良好的工藝性和較低的生產(chǎn)成本。將斬波片固定在輪盤(pán)上，由直流電機(jī)帶動(dòng)袖珍軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)斬波片轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)光束進(jìn)行切割?？刂齐娐分械谋Ｗo(hù)電路是用來(lái)保護(hù)電路的，防止電路產(chǎn)生過(guò)電流現(xiàn)象損害電路設(shè)備。通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)控制 降壓斬波電路 的主電路工作。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種的過(guò)流保護(hù)措施。 過(guò)電流保護(hù)電路如圖所示，其中交流側(cè)接快速熔斷器能對(duì)晶閘管元件短路及直流側(cè)短路起保護(hù)作用。對(duì)于負(fù)載過(guò)大產(chǎn)生的過(guò)載電流一般可用反饋控制的方法進(jìn)行調(diào)整和保護(hù)。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程 ，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù) [18]。 為了達(dá)到保護(hù)效果，可以使用阻容保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng) IGBT 開(kāi)通時(shí)，若發(fā)生負(fù)載短路等發(fā)生大電流的故障， Uce會(huì)上升很多，使得 Vd7 截止， EXB841 的 6 腳 “懸空 ”， B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)電位開(kāi)始由約 6V上升，當(dāng)上升至 13V 時(shí)， Vz1 被擊穿， V3 導(dǎo)通， C4 通過(guò) R7 和 V3放電， E 點(diǎn)的電壓逐漸下降， V6 導(dǎo)通，從而使 IGBT 的 GE 間電壓 Uce 下降，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷，完成 EXB841 對(duì) IGBT 的保護(hù)。所以在使用時(shí)只需調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值大小就可以了。它具有單電源、正負(fù)偏 壓、過(guò)流檢測(cè)、保護(hù)、軟關(guān)斷等主要特性，其功能完善，控制簡(jiǎn)便可靠 [16]。 通過(guò)以上比較，結(jié)合本系統(tǒng)中，對(duì)電壓要求不高，而且只有一個(gè)全控器件需要控制，使用驅(qū)動(dòng)芯片 ，使用方便，所以選擇方案 1。另外它使用比較方便，穩(wěn)定性比較好。 針對(duì)以上幾個(gè)要求，對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行以下設(shè)計(jì)。因此需要信號(hào)放大的電路。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 11 控制電路圖 直流斬波電路的控制電路用 SG3525 來(lái)實(shí)現(xiàn)，其電路圖如圖 所示 圖 控制電路電路圖 SG3525 有過(guò)流保護(hù)的功能，可以通過(guò)改變 10 腳電壓的高低來(lái)控制脈沖波的輸出。只要用脈沖關(guān)斷，通過(guò) PWM（脈寬調(diào)制）鎖存器瞬時(shí)切斷和具有較長(zhǎng)關(guān)斷命令的軟起動(dòng)再循環(huán)。它包括基準(zhǔn)電壓，這樣就不需要外接的分壓電阻器了。 另一個(gè)不足處是吸電流時(shí)，如負(fù)載電流達(dá)到 50mA 以上時(shí)，管飽和壓降較高（約 1V） [11]。 11 端（或 14 端）的拉電流和灌電流，達(dá) 100mA。 g. 輸出級(jí) 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 10 由兩個(gè)中功率 NPN 管構(gòu)成，每管有抗飽和電路和過(guò)流保護(hù)電路，每組可輸出 100mA。這樣，當(dāng)關(guān)閉電路動(dòng)作，即使過(guò)流信號(hào)立即消失，鎖存器也可維持一個(gè)周期的關(guān)閉控制，直到下一周期時(shí)鐘信號(hào)使倘存器復(fù)位為止。有利于誤差放大器和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)工作精度的提高。它的增益標(biāo)稱(chēng)值為 80dB，其大小由反饋或輸出負(fù)載決定，輸出負(fù)載可以是純電阻，也可以是電阻性元件和電容的元件組合。把充電和放電回路分開(kāi)，有利于通過(guò) RD 來(lái)調(diào)節(jié)死區(qū)的時(shí)間，因此是重大改進(jìn)。它供電給所有內(nèi)部電路，同時(shí)又可作為外部基準(zhǔn)參考電壓。 對(duì)于控制電路的設(shè)計(jì)其實(shí)可以有很多種方法，可以通過(guò)一些數(shù)字運(yùn)算芯片如單片機(jī)、 CPLD 等等來(lái)輸出 PWM 波，也可以通過(guò)特定的 PWM 發(fā)生芯片來(lái)控制 [9]。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 8 因?yàn)閿夭娐酚羞@三種控制方式，又因?yàn)?PWM 控制技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，所以采用 PWM 控制方式來(lái)控制 IGBT 的通斷。 通過(guò)調(diào)節(jié)占空比α使輸出到負(fù)載的電壓平均值 U0 最大為 E，若減小占空比α，則 U0隨之減小。電路工作時(shí)波形圖如圖 所示 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工 程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 7 圖 當(dāng) t=t1時(shí)刻，控制 IGBT 關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管 Vd 續(xù)流，負(fù)載電壓 0u近似為零，負(fù)載電流指數(shù)曲線(xiàn)下降。 主電路基本電路圖 主電路基本電路圖如圖 所示 圖 直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 控制導(dǎo)通。 3 直流降壓斬波器設(shè)計(jì) 6 3 直流降壓斬波器設(shè)計(jì) 主電路設(shè)計(jì)方案 根據(jù)所選課題設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)降壓斬波電路，可運(yùn)用電力電子開(kāi)關(guān)來(lái)控制電路的通斷即改變占空比，從而獲得我們所想要的電壓。由 IGBT 構(gòu)成的斬波器具有電路簡(jiǎn)單 、易于調(diào)試和設(shè)計(jì)，成本低，可靠性高，容量范圍大，頻率高，無(wú)靜態(tài)噪音，輸出電流 (電壓 )調(diào)節(jié)精度高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中有非常廣泛的應(yīng)用，特別是在需要用電池等直流電源進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，有著不可替代的作用 [5]。 主電路模塊由全控器件 IGBT 的開(kāi)通與關(guān)斷的時(shí)間占空比來(lái)決定輸出電壓 u。驅(qū)動(dòng)電路模塊，用來(lái)驅(qū)動(dòng) IGBT 控制電路是用來(lái)產(chǎn)生 降壓斬波電路 的控制信號(hào)，控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)傳到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路把控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為加在開(kāi)關(guān)控制端，可以使其開(kāi)通或關(guān)斷的信號(hào)。 主 要由全控器件 IGBT 的開(kāi)通與關(guān)斷的時(shí)間占空比來(lái)決定輸出電壓 u。 因此本課題選擇的設(shè)計(jì)方案是直流降壓斬波電路。它通過(guò)周期性地快速通、斷，把恒定直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，而改變這一脈沖列的脈沖寬度或頻率就可實(shí)現(xiàn)輸出電壓平均值的調(diào)節(jié)。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件 ,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代 ,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。 熟悉直流降壓斬波電路的各個(gè)電路模塊， 了解 SG3525 芯片和 EXB841 芯片的結(jié)構(gòu)和工作原理， 畫(huà)出主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路的電路圖，并對(duì)其工作原理進(jìn)行了解。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第三章：介紹直流降壓斬 波器的電路設(shè)計(jì)，包括主電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路。此外 ,法國(guó)、德國(guó)和日本的科學(xué)家也在進(jìn)行研究 [2]。而光調(diào)制器所具有的能調(diào)制光束的重要功能 ,使其成 為構(gòu)成實(shí)時(shí)光學(xué)信息處理、光計(jì)算等系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。 ............................................. 4 全控器件 IGBT 簡(jiǎn)介 ............................................................................. 4 直流斬波器的基本原理圖 .................................................................... 5 3 直流降壓斬波器設(shè)計(jì) ................................................................................ 6 主電路設(shè)計(jì)方案 ............................................................................................ 6 主電路 基本電路圖 ................................................................................. 6 主電路電流電壓分析 ............................................................................. 6 控制電路模塊設(shè)計(jì) ........................