20v_500w直流降壓斬波實(shí)驗(yàn)報(bào)告(存儲(chǔ)版)
【正文】 IGBT 降壓斬波電路主電路的設(shè)計(jì)，在 PWM 控制技術(shù)那一章中掌握了控制電路的設(shè)計(jì)。 最后，感謝對(duì)我們實(shí)驗(yàn)悉心指導(dǎo)的老師、學(xué)長(zhǎng)，感謝我的隊(duì)友與我一起團(tuán)結(jié)協(xié)作共同完成實(shí)驗(yàn)。 當(dāng)看到這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候感覺照著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書做就可以做出來，直到真正著手做這個(gè)實(shí)驗(yàn)才知道根本不是自己所想的那么簡(jiǎn)單，要研究各個(gè)模塊的原理圖，做仿真，選定試驗(yàn)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)接線，檢查電路，調(diào)節(jié)參數(shù)，記錄圖形，每一步都很重要，缺一不可。實(shí)驗(yàn)的反饋電路工作順利，能夠完成自控調(diào)節(jié) 輸出電壓、使其穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值范圍附近。 圖 54 圖 55 由 以上實(shí)驗(yàn)波形 及 數(shù)據(jù)可以整理得 到 閉 環(huán) 實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)如表 52 所示 。 如果反饋信號(hào)比較小的話，可以選擇性的把 R2 和 R4，或者 R1 和 R3 用線短路；如圖41 所示。 ? 電流傳感器接線 首先，把電流傳感器右側(cè) +、 極兩個(gè)接線端子分別接到 PESX21 控制電源箱的 +15V、15 V 接線端子。 ? PESX28 多相 IGBT 驅(qū)動(dòng)箱接線 本箱體內(nèi)裝 4 路完全獨(dú)立的 IGBT 驅(qū)動(dòng)器，可任選一路使用。斬波電路輸出直流電壓按正負(fù)極接到 組合電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 直流電機(jī)20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 13 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 的正負(fù)極（標(biāo)有 M 兩端的兩個(gè)接線柱）（正極接紅色接線柱，負(fù)極接黑色接線柱）。 20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 11 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 20304000 . 510240 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 2050 圖 422 仿真參數(shù)二時(shí)各 參數(shù)波形 19920020100 . 5101020300 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 0 . 1 8 0 . 202040 圖 423 仿真參數(shù)三時(shí)各 參數(shù)波形 20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 12 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 19920020100 . 510240 . 1 1 0 . 1 2 0 . 1 3 0 . 1 4 0 . 1 5 0 . 1 6 0 . 1 7 0 . 1 8 0 . 1 9 0 . 2050 圖 424 仿真參數(shù)四時(shí)各 參數(shù)波形 閉環(huán)控制所得波形與開環(huán)波形對(duì) 比可知 : 加入 PI調(diào)節(jié)器后系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)特性得到了明顯的改善，輸出帶負(fù)載能力較強(qiáng)，輸出較為穩(wěn)定。 輸出 電壓 波動(dòng)為 %， 符合 5%誤差標(biāo)準(zhǔn) 。 開環(huán)控制 按照 第二章敘述的主電路設(shè)計(jì)方案 以及 參數(shù)選取， 在 Matlab 軟件 中搭建 直流降壓斬波 Buck 電路 的 開環(huán)控制系統(tǒng) 如圖 41 所示 。根據(jù)公式 22，可知， Uo 將降低。因此可以將驅(qū)動(dòng)電路輸出的過流保護(hù)電流信號(hào)經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)來進(jìn)行過流保護(hù)，同理也可以用 10 端進(jìn)行過壓保護(hù)。 對(duì)于 PWM 發(fā)生芯片，我們選用了 SG3525 芯片，其引腳圖如圖 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。 控制電路方案 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，通過對(duì)占空比的調(diào)節(jié)達(dá)到控制輸出電壓大小的目的。 IGBT 的單管容量可達(dá) 400A600A/1200V1800V，開關(guān)頻率可達(dá) 20KHz，通態(tài)壓降可降至 。由于 10 ??D ，因此，降壓型電路的輸出電壓不可能高于其輸入電壓，且與輸入電壓極性相同。 Buck 降壓電路如圖 22 所示： SLRCD 圖 22 Buck降壓電路 工作原理 直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 作為開關(guān)管，用控制電路和驅(qū)動(dòng)電路來控制 IGBT 的通斷，當(dāng) t=0 時(shí)，驅(qū)動(dòng) IGBT 導(dǎo)通，電源 E 向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 0uE? ，負(fù)載電流 0i 按指數(shù)曲線上升。 第 2章 實(shí)驗(yàn)主電路設(shè)計(jì) 方案確定 電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、 保護(hù)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行電路實(shí)物連接，并不斷調(diào)試，最終得到電壓開環(huán)和閉環(huán)控 制較為穩(wěn)定的輸出。 完成仿真設(shè)計(jì)后經(jīng)預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證。15%；輸出電壓： 、 ；輸出功率： 500W；恒壓精度：優(yōu)于 5%；電壓調(diào)整率：優(yōu)于 5%；分別采用開環(huán)和電壓閉環(huán)來實(shí)現(xiàn)。這就可以根據(jù)所學(xué)的 Buck 降壓電路作為主電路，這個(gè)方案較為簡(jiǎn)單，直接進(jìn)行直直變換。令 ? ?Sof foonoiL T tUtUUU ??? =0 （ 22） 有 DTtUU Sonio ?? （ 23） 式中， D 為占空比，定義為開關(guān)到同時(shí)間與開關(guān)周期的比，即 D=ton/TS。 20V/500W直流降壓斬波實(shí)驗(yàn) 5 電力電子與電力傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)報(bào)告 因 IGBT 綜合了雙極性 GTR 導(dǎo)通壓降低、阻斷電壓高、電流容量大以及單極性PMOSFET 驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)頻率高、熱穩(wěn)定好的優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于 500kw 以下的中等功率變換器，如逆變器、高頻整流器、直流穩(wěn)壓電源以及 UPS 系統(tǒng)中。 第 3章 實(shí)驗(yàn)的控制電路設(shè)計(jì) 本章將對(duì)實(shí)驗(yàn)的控制電路方案、工作原理和參數(shù)選擇進(jìn)行全面介紹。因要求輸出電壓連續(xù)可調(diào) ，所以我選用一般的 PWM 發(fā)生芯片來進(jìn)行連續(xù)控制。 SG3525 有過流保護(hù)的功能，可以通過改變 10 腳電壓的高低來控制脈沖波的輸出。 當(dāng)負(fù)載兩端的電壓高于預(yù)設(shè)電壓時(shí)，得到一個(gè)負(fù)電壓，經(jīng)過 PI 調(diào)節(jié)與限幅后，比較器講之與方波做比較，得 到一個(gè)周期不變，占空比減小的 PWM 信號(hào)。再引入 PI 控制器進(jìn)行閉環(huán)控制仿真，并驗(yàn)證電路指標(biāo)。 9910010105 0 . 500 . 511 . 50 . 4 0 . 4 0 5 0 . 4 1 0 . 4 1 5 0 . 4 2 0 . 4 2
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