【正文】 01T2GT15Q101T3GT15Q101T4GT15Q101Es220VS2SWSPSTS3SWSPSTS4SWSPSTS5SWSPSTS6SWSPSTS7SWSPSTS8SWSPSTS9SWSPSTS1SWSPSTS10SW6WAYGNDMB1Motor 27 參考文獻(xiàn) [1] 王兆安 .劉進(jìn)軍 .電力電子技術(shù) (第 5版 ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. 2 陳伯時(shí) . 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) . 第 2版 . 機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020 3 楊興姚．電動(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及系統(tǒng)．北京水利電力出版社， 2020 4 李彩云 ，胡洪波， PWM 技術(shù)在直流電機(jī)中的應(yīng)用 ，南昌高專學(xué)報(bào)， 2020 5 楊春旭， 林若波， 彭燕標(biāo)， 基于 PWM 控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào)， 2020 6 李桂丹， 張春喜， 基于 SG3525 的 DCD/DC 直流變換器的研究 ，通 信電源技術(shù)報(bào) 2020 7 曹開成，張丹，羅雪蓮 .電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) .長(zhǎng)沙中南大學(xué)出版社， 2020 8 Tom Van Breussegem, Mike Wens and Michiel Steyaert Control of Fully Integrated DCDC Converters in CMOS 2020 9 G. A. Belov and D. S. Lukiyan， Stability of a pulse converter with PWM2 2020 10 Hebertt SiraRam237。首先，將書本上的理論知識(shí)用于實(shí)踐，讓我對(duì)書本知識(shí)理解的更加透徹，對(duì)實(shí)踐運(yùn)用也有了一定了解，以后工作會(huì)更加得心印手。這次設(shè)計(jì)不僅用到電力電子理論知識(shí)，還要充分運(yùn)用電路，電機(jī)理論， ORCAD 等方面的知識(shí)。最終能使直流電 動(dòng)機(jī)可以工作在四象限，即正轉(zhuǎn)電動(dòng)運(yùn)行、正轉(zhuǎn)回饋制動(dòng)、反轉(zhuǎn)電動(dòng)運(yùn)行，反轉(zhuǎn)回饋制動(dòng)四種工作模式，控制電路應(yīng)能根據(jù)四象限工作的具體要求，產(chǎn)生符合要求的控制波形。 至一個(gè)周期 T=10u 結(jié)束，再驅(qū)動(dòng) 4V 產(chǎn)生正向脈沖使 4S 導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。 故 21 占空比 ? =40% ssonso f fonon tttt EETEU AB ????? ）（ =?220V=88V REUI ABAB ）（ a?? = 1058 A= 電機(jī)轉(zhuǎn)速： ?????eaa )( KIRVKEN ABABT= ?TK30 電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩： eT = ABT IK? = ?TK ABI 0 ABU 0 N0 eT 0 故電機(jī)此時(shí)反向向運(yùn)行 電機(jī)反轉(zhuǎn)回饋制動(dòng) 圖 9 可以得出，當(dāng) 1T 和 3T 完全截止， 2T 一直導(dǎo)通， 4T 周期性的通、斷轉(zhuǎn)換，則形成一個(gè)升壓斬波電路。 當(dāng) t=offt 時(shí)，即 t=4u， 3S 關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管 3D 續(xù)流，負(fù)載電壓 ABU 近似為零，負(fù)載電流下降。為了實(shí)現(xiàn)上述 1T 、 2T 、 3T 和 4T 的通斷情況， 1V 、 2V 、3V 和 4V 的參數(shù)設(shè)定如圖 20。 至一個(gè)周期 T=10u 結(jié)束，再驅(qū)動(dòng) 2V 產(chǎn)生正向脈沖 使 2S 導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。 （ a） 1V 參數(shù)設(shè)定 （ b） 2V 參數(shù)設(shè)定 16 （ c） 3V 參數(shù)設(shè)定 （ d） 4V 參數(shù)設(shè)定 圖 15 IGBT 脈沖參數(shù) 根據(jù) 1V 、 2V 、 3V 和 4V 的參數(shù)設(shè)定，知 1T 和 3T 完全截止， 4T 一直導(dǎo)通， 2T 周期性的通、斷轉(zhuǎn)換，則形成一個(gè)升壓斬波電路。也稱 buck 變換器。當(dāng)工作處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等。為了實(shí)現(xiàn)上述 1T 、 2T 、 3T 和 4T 的通斷情況， 1V 、 2V 、 3V 和 4V的參數(shù)設(shè)定如圖 10。當(dāng) IGBT 開通時(shí)，若發(fā)生負(fù)載短路等發(fā)生大電流的故障， ceU 會(huì)上升很多，使得 VD7截止， EXB841 的 6腳“懸空”， B點(diǎn)和 C 點(diǎn)電位開始由約 6V 上升，當(dāng)上升至 13V 時(shí)， BZ1 被擊穿， V3導(dǎo)通， C4通過 R7和 V3 放電， E 點(diǎn)的電壓逐漸下降， B6導(dǎo)通，從而使 IGBT 的 GE 間電壓 ceU 下降，實(shí) 11 現(xiàn)軟關(guān)斷，完成 EXB841 對(duì) IGBT 的保護(hù)。集成模塊驅(qū)動(dòng)電路與分立元件的驅(qū)動(dòng)電路相比，有體積小，效率高，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。為了保證在 CE 間出現(xiàn) dv/dt 噪聲時(shí)可靠關(guān)斷，關(guān)斷時(shí)必 須在柵極施加負(fù)片電壓，以防受到干擾時(shí)誤開通和加快關(guān)斷速度，減小關(guān)斷損耗，幅值一般為 （ 510)V； 4）當(dāng) IGBT 處于負(fù)載短路或過流狀態(tài)時(shí)，能在 IGBT 允許時(shí)間內(nèi)通過逐漸降低刪壓自動(dòng)抑制故障電流，實(shí)現(xiàn) IGBT 的軟關(guān)斷。 10 EXB841 驅(qū)動(dòng)芯片 根據(jù) IGBT 的特性，對(duì)其驅(qū)動(dòng)電路要求如下： 1） 觸發(fā)脈沖要具有足夠快的上升和下降速度即脈沖前后沿要陡峭； 2）柵極串連電阻 Rg 要恰當(dāng)。 1 腳為誤差放大器反向輸入端，與 2 腳誤差放大器同向輸入端相比較，從而控制輸出 PWM 脈沖寬度， 1 腳與 9 腳接在一起。他們的關(guān)系滿足： 112 )(1 CRRfT ?? 由于本課題設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)全橋的 IGBT 開關(guān)管頻率為 100KHz，則 PWM 控制器振蕩頻率為 100KHz，現(xiàn)取 2R =1K， 1R =100Ω, TfRRC ）（ 121 ?? = ????? ）（ =10nF 2）占空比計(jì)算，當(dāng) 5R 調(diào)制最大 10K 時(shí)，占空比 ? =（ 10+10） /40? 100%=50%；當(dāng) 5R 調(diào)制最小 0Ω時(shí)，占空比 ? =10/40? 100%=25%。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出互補(bǔ)，交替輸出高低電平，將 PWM 脈沖送至三極管 VT1 及 VT2的基極，鋸齒波的作用是加入死區(qū)時(shí)間，保證 VT1 及 VT2 不同時(shí)導(dǎo)通。 8 SG3525 引腳 圖 4 SG3525 的引腳 直流電源 Vs 從腳 15 接入后分兩路，一路加到或非門；另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生穩(wěn)定的元器件作為電源。 輸出級(jí)采用推挽輸出，雙通道輸出，占空比可調(diào) .每一通道的驅(qū)動(dòng)電流最大值可達(dá) 200mA,灌拉電流峰值可達(dá) 500mA。 SG3525 為美國(guó) Silicon General 公司生產(chǎn)的專用 PWM 控制集成電路，如圖 3所示。其電壓驅(qū)動(dòng)，自身損耗小。 2）電感 L 要盡量大一些否則會(huì)出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況，由ω LR，ω =2? f，脈寬周期選取 T=10us，故 L。 3） 1T 、 4T 被置于斷態(tài)， 2T 被置于通態(tài)， 3T 周期性的通斷轉(zhuǎn)換，成為一個(gè)降壓斬波變換器，能使電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行。圖 2 為直流脈寬 H橋電路圖。驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù)，就是就將信息電子電路穿來的信號(hào)按照其控制目標(biāo)的要求，轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間，可以使其開通或關(guān)斷的信號(hào)。 直流脈寬 H橋電路由電源，主電路，控制和驅(qū)動(dòng)電路組成。本次設(shè)計(jì)以 H型 PWM 直流控制器為主要研究對(duì)象。 4） IGBT 的輸入阻抗高，其輸入特性與電力 MOSFET 類似。在變頻調(diào)速方式中， PWM 調(diào)速方式尤大家所重視，這是我們選取它作為研究對(duì)象的重要原因。 5）功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。 PWM 系統(tǒng)在很多方面具有較大的優(yōu)越性： 1） PWM 調(diào)速系統(tǒng)主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少。 3）控制電路型號(hào)選擇以及參數(shù)的計(jì)算。 設(shè)計(jì)要求和內(nèi)容 設(shè)計(jì)要求： 已知直流脈寬 H 橋，是用于控制直流電機(jī)四象限運(yùn)行的電力電子 DC/DC 復(fù)合變換器，其工作模式受控制電路控制，現(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)用于直流脈寬 H 橋控制的控制電路。 50 年代末晶閘管出現(xiàn) ,晶閘管變流技術(shù)日益成熟 ,使直流調(diào)速系統(tǒng)更加完善。 早在 20世紀(jì) 40年代采用的是發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)系統(tǒng) ,又稱放大機(jī)控制的發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)組系統(tǒng)。 直流電機(jī)調(diào)速運(yùn)用廣泛，但不同的領(lǐng)域?qū)﹄姍C(jī)的調(diào)速性能有不同的要求，因此，不同的調(diào)速方法應(yīng) 用于不同的行業(yè)。 近年來，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動(dòng)系統(tǒng)無論在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng) 在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。最后，用 orCAD 軟件繪制出總的電路圖，并進(jìn)行仿真，得到能夠使直流電機(jī)工作在 四象限的波形。 首先，本文確定整個(gè)系統(tǒng)框圖和方案，即