電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）-降壓直流斬波電路實(shí)驗(yàn)裝置-全文預(yù)覽
【正文】 EXB841 芯片是單列直插式結(jié)構(gòu)，如圖 5所示，各引腳的功能見表 1。 IGBT 門極結(jié)電容上的電荷經(jīng) Rg 和 VT2 放掉， R2為 VT2 的偏流電阻。其工作原理為：正向驅(qū)動(dòng)信號(hào)使 VT1導(dǎo)通，電源電壓作用于脈沖變壓器一次側(cè)，二次電壓經(jīng)二極管 VD VD3和門集電阻 Rg 后作用于 IGBT，使 IGBT 導(dǎo)通。這些集成塊速度快，為了提高安 全性，內(nèi)部設(shè)有保護(hù)電路。結(jié)合兩種元器件的特性，組成上圖整流電路，可以得到比較理想的直流電壓（幅值為 50V 左右）。當(dāng)同名端為正時(shí) D D5 導(dǎo)通， D D4 截止，電壓上正下負(fù)。 整流電路 本設(shè)計(jì)采用橋式電路整流：由四個(gè)二極管組成一個(gè)全橋整流電路 . 對(duì)整流出來的 9 V 1V 3V 2V 4C 1RU ~V zU電壓進(jìn)行傅里葉變換得 2 4 4 42 c o s 2 c o s 4 6 . . .3 1 5 3 5o u t i nv v t t t? ? ?? ? ? ???? ? ? ?????，由整流電路出來的電壓含有較大的紋波，電壓質(zhì)量不太好，故需要進(jìn)行濾 波。一般數(shù)字信號(hào)處理器構(gòu)成的控制系統(tǒng)， IGBT 驅(qū)動(dòng)信號(hào)由處理器集成的 PWM 模塊產(chǎn)生的。 IGBT 的控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路等應(yīng)與其高速開關(guān)特性相匹配，另外，在未采取適當(dāng)?shù)姆漓o電措施情況下， IGBT的 G～ E 極之間不能為開路。 (3)門極電路中的正偏壓應(yīng)為 +12～ +15V；負(fù)偏壓應(yīng)為 2V～ 10V。同時(shí)，門極電路設(shè)計(jì)中也必須注意開通特性，負(fù)載短路能力和由 duGS/dt 電流引起的誤觸發(fā)等問題。 混合型： ton 和 T 都可調(diào)，使占空比改變。 當(dāng) t=t1 時(shí)控制 V 關(guān)斷，二極管 VD續(xù)流，負(fù)載電壓 uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感 L 使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小。 7 EVDLRVEm 第二章 降壓直流斬波電路設(shè)計(jì) 降壓斬波電路工作原理 降壓斬波電路（ Buck Chopper） 電路的原理圖如圖 2所示， 圖 2 降壓斬波電路主電路 此電路使用一個(gè)全控型器件 V，圖中為 IGBT，若采用 晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。前者較為通用，后者容易產(chǎn)生干擾。 直流變換系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 6 直流斬波電路的發(fā)展前景 直流傳動(dòng)是斬波電路應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域，而開關(guān)電源則是斬波電路應(yīng)用的新領(lǐng)域，前者的應(yīng)用是逐漸萎縮，而后者的應(yīng)用方興未艾、欣欣向榮，是電力電子領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以更加深入了解直流斬波電路的工作原理及其典型的應(yīng)用電 . 關(guān)鍵詞 ： 直流 ；電力電子；變換電路； 5 單相、三相不可控電流蓄 電 池濾波電容 DCDC 變換器 負(fù)載 第一章 摘要 直流斬波電路的介紹 直流變換技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于開關(guān)電源及直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中，如不間斷電源（ UPS）、無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機(jī)動(dòng)車輛的無級(jí)變速及 20 世紀(jì) 80年代興起的電動(dòng)汽車的控制。該學(xué)習(xí)機(jī)面板上畫有原理圖。 斬波輸出直流電壓在 10～ 40V 左右可調(diào)。 技術(shù)參數(shù) 交流電源：?jiǎn)蜗?220V。 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)或選擇。 整流電路設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。 斬波器件選擇。 完成 4000 字左右的設(shè)計(jì)說 明書。 負(fù)載：純電阻 90 歐。 TDC1 型學(xué)習(xí)機(jī)是為了配合高等工科院校及高等?？萍夹g(shù)學(xué)校的 “電力電子 ”或 “半導(dǎo)體變流技術(shù) ”等課程中的直流斬波電路實(shí)驗(yàn)并根據(jù)當(dāng)今電力電子技術(shù)的發(fā)展方向及應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新型實(shí)驗(yàn)裝置。 使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中安全、方便、直觀地觀察到各種電壓、電流的波形及數(shù)據(jù)。由于變速器的輸入是電網(wǎng)電壓經(jīng)不可控整流而來的直流電壓，所以直流斬波不僅能起到調(diào)壓的作用，同時(shí)還能起到有效地抑制網(wǎng)側(cè)諧波電流的作用。 斬波器的工作方式有：脈寬調(diào)制方式（ Ts 不變，改變 ton）和頻率調(diào)制方式（ ton不變，改變 Ts）兩種。 日本 NemicLambda公司最新推出得一種采用軟開關(guān)技術(shù)得高頻開關(guān)電源模塊 RM 系列，其開關(guān)頻率為 200—300KHz,功率密度已達(dá) 27W/cm3，采用同步整流器（ MOSFET代替肖特基二極管），使整個(gè)電路效率提高到 90%。 工作原理：當(dāng) t=0 時(shí)刻驅(qū)動(dòng) V導(dǎo)通，電源 E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 uo=E，負(fù)載電流 io按指數(shù)曲線上升。 斬波電路有三種控制方式： EETtEtt tU ono ffonono ?????REUI moo?? 8 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）：保持開關(guān)周期 T 不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton， 頻率調(diào)制：保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton 不變，改變開關(guān)周期 T。其中門極正電壓 uGS 的變化對(duì) IGBT 的開通特性，負(fù)載短路能力和 duGS/dt 電流有較大的影響，而門極負(fù)偏壓對(duì)關(guān)斷特性的影響較大。另外， IGBT 開通后，門極驅(qū) 動(dòng)源應(yīng)提供足夠的功率，使 IGBT 不至退出飽和而損壞。 (5)驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力及對(duì) IGBT 的自保護(hù) 功能。 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路分析 隨著微處理技術(shù)的發(fā)展 (包括處理器、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器件 )，數(shù)字信號(hào)處理器以其優(yōu)越的性能在交流調(diào)速、運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 本文將在斬波信號(hào)產(chǎn)生電路一節(jié)將分立元件組成的驅(qū)動(dòng)電路和集成驅(qū)動(dòng)電路做一下簡(jiǎn)單的比較，以此來說明集成驅(qū)動(dòng)電路的優(yōu)越性。 整流電路的原理圖如圖 3所示： 圖 3 整流電路圖 輸入端接 220V、 50Hz 的市電，進(jìn)過變壓器 T1（原線圈 /副線圈為 4/1）后輸出 55V、50Hz。而電容具有電壓不能突變，通交流阻直流特性，因此并聯(lián)一個(gè)大電容可以濾除雜波，減小紋波。為此，目前已經(jīng)研制出多種專用的 IGBT 集成驅(qū)動(dòng)電路。 由分立元件組成的驅(qū)動(dòng)電路 如圖 4 為由脈沖變壓器組成的柵極驅(qū)動(dòng)電路。變壓器二次側(cè)的反向電壓經(jīng) R
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