【正文】 .......................................................................................19 5 總結(jié) ....................................................................................................... ........20 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 21 致謝 .......................................................................................................................23 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 .................................................... ..........24 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 ..........................................................25 附錄 ......................................................................................................26 1 緒論 1 1 緒論 課題研究的背景和意義 在光電系統(tǒng)中，獲取的有效光強(qiáng)信息往往受到 背景噪聲的影響，如何從背景噪聲中提取有用信號(hào)，一直是人們不斷研究的課題之一，目前，鎖相相關(guān)技術(shù)是提取有用信號(hào)的有效方法，此技術(shù)要求對(duì)入射光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，本課題基于此提出，對(duì)光波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制 。此外 ,法國(guó)、德國(guó)和日本的科學(xué)家也在進(jìn)行研究 [2]。 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。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)。 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。 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。 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。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)曲線下降。 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。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。它的增益標(biāo)稱值為 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。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。 11 端（或 14 端）的拉電流和灌電流，達(dá) 100mA。它包括基準(zhǔn)電壓，這樣就不需要外接的分壓電阻器了。 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。 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)。 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。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。 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)。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)。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?？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。 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。 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 。 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)矩的大小），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]。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。 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。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。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 。 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。通過(guò)對(duì)電路圖的研究，也增強(qiáng)了我們的思考能力 。底座上的槽在 2 英寸的中心，可以安裝兩個(gè) 1/4 英寸 20 的螺絲。 當(dāng)改變 IGBT 的關(guān)斷 時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的平均值 將會(huì)發(fā)生改變 ，電動(dòng)機(jī)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為 隨之改變 。斬波調(diào)速裝置中整流器、斬波器、逆變器均采用模塊結(jié)構(gòu)，而且斬波器和逆變器都采用 IGBT 元件。 為降低斬波輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 外載荷對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到在盡量降低部件重量的前提下，使部件具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 直流降壓斬波電路整體電路圖如圖 所示 圖 直流降壓斬波電路整體電路圖 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） 17 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)。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(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過(guò)電流繼電器整定在過(guò)載時(shí)動(dòng)作。當(dāng)器件擊穿或短路、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過(guò)載、直流側(cè)短路、可逆?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變失敗，以及交流電源電壓過(guò)高或過(guò)低、缺相等，均可引起過(guò)流。 保護(hù)電 路設(shè)計(jì) 過(guò)壓保護(hù)要根據(jù)電路中過(guò)壓產(chǎn)生的不同部位，加入不同的保護(hù)電路，當(dāng)達(dá)到 — 定電壓值時(shí)，自動(dòng)開(kāi)通保護(hù)電路，所以可分為主電路器件保護(hù)和負(fù)載保護(hù)。 圖 EXB841驅(qū)動(dòng)電路圖 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） 13 直 流降壓斬波電路主要是通過(guò)調(diào)節(jié)控制電路中 SG3525 芯片 2 號(hào)腳外接的滑動(dòng) 變阻器的阻值，使電壓發(fā)生變化，從而改變 PWM 的占空比，在將輸出波形輸入由 EXB841 組成的驅(qū)動(dòng)電路傳遞給 IGBT，控制 IGBT 的關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓 u。 方案 2：采用變壓器耦合驅(qū)動(dòng)器，其輸入輸出耐壓高，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，延遲小。因而還設(shè)計(jì)中還學(xué)要有帶電氣隔離的部分。輸出級(jí)是推挽式的可以提供超過(guò) 200mA 的源和漏電流。在芯片上的 基準(zhǔn)電壓調(diào)定在177。電路結(jié)構(gòu)改為確保其輸出電平或者是高電平或者是低電平的一個(gè)電平狀態(tài)中。 e. PWM 鎖存器 比較器（脈沖寬度調(diào)制）輸出送到 PWM 鎖存器。同步脈沖的 頻率應(yīng)比振蕩頻率 fs 要低一些。 SG3525 原理及功能 控制電路是以 SG3525 為核心構(gòu)成 ,SG3525 為美國(guó) Silicon General 公司生產(chǎn)的 ，它集成了 PWM 控制電路 ,采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案 ,內(nèi)部包含有精密基準(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 .調(diào)節(jié) Ur 的大小 ,在 11,14 兩端可輸出兩個(gè)幅度相等 ,頻率相等 ,相位相差 , 占空比可調(diào)的矩形波 (即 PWM 信號(hào) ).然后，將脈沖信號(hào)送往芯片 HL402，對(duì)微信號(hào)進(jìn)行升壓處理，再把經(jīng)過(guò)處理的電平信號(hào)送往 IGBT，對(duì)其觸發(fā)，以滿足主電路的要求 [10]。 控制電路模塊設(shè)計(jì) 控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過(guò)對(duì)占空比的調(diào)節(jié)達(dá)到控制輸出電壓大 小的目的。 主電路電流電壓分析 直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 控制導(dǎo)通。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低，則稱為降壓式 (Buck )直 流斬波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為升壓式 (Boost)直流斬波器； 本方案選擇的是直流降壓斬波器 圖 所示為直流斬波器基本電路圖，圖 所示為負(fù)載電壓波形， 圖 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） 5 圖 可看出當(dāng)直流斬波器導(dǎo)通 (Ton )時(shí)，負(fù)載端之電壓 Vo 等于電源電壓 Vs；當(dāng)直流斬波器截止 (Toff)時(shí)，負(fù)載端之電壓 Vo 為 0。 c. 驅(qū)動(dòng)電路模塊。 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） 4 直流 斬波電路