【正文】 故可使用MOSFET驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行觸發(fā)，不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大，故IGBT的關(guān)斷偏壓應(yīng)該比許多MOSFET驅(qū)動電路提供的偏壓更高。 由于N+ 區(qū)存在電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，所以IGBT 的通態(tài)壓降小，耐壓1000V的IGBT 通態(tài)壓降為2 ～ 3V 。它與MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同，當(dāng)柵源電壓小于開啟電壓Ugs(th) 時，IGBT 處于關(guān)斷狀態(tài)。因此熟悉IGBT模塊性能，了解選擇及使用時的注意事項對實際中的應(yīng)用是十分必要的。為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。因此使用中要注意以下幾點：在使用模塊時，盡量不要用手觸摸驅(qū)動端子部分，當(dāng)必須要觸摸模塊端子時，要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進(jìn)行放電后，再觸摸； 在用導(dǎo)電材料連接模塊驅(qū)動端子時，在配線未接好之前請先不要接上模塊； 盡量在底板良好接地的情況下操作。IGBT模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。采用大功率電容C濾波，以獲得恒定的直流電壓Us。當(dāng)轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓之差=e小于某一設(shè)定值ε時，進(jìn)行上面所講的比例積分調(diào)節(jié)算法；而當(dāng)eε時，不再進(jìn)行積分運(yùn)算，即將積分分離出來。 橋式PWM降壓斬波器原理電路圖 橋式PWM降壓斬波器電壓輸出波形圖電動機(jī)電樞端電壓的平均值為 U= ()由于01 , 范圍是 U~+ U ,因而電動機(jī)可在正反兩個方向調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)。(2) 調(diào)寬調(diào)頻法。 降壓斬波電路控制原理IGBT相控調(diào)壓或PWM斬波器調(diào)壓比串電阻調(diào)壓損耗小，效率高，而斬波調(diào)壓比相控調(diào)壓又多了不少優(yōu)點，如需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不需要外加濾波裝置；電動機(jī)的損耗和發(fā)熱很小，動態(tài)響應(yīng)較快等。與帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點。；；；調(diào)速范圍；低速時變壓器調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。開式傳動方式傳動效率低，傳動比較小，而閉式齒輪箱傳動效率較高，齒輪使用壽命較長。軸箱是軸承箱的簡稱，與輪對兩端的軸頸配合安裝，軸箱兩側(cè)的滑槽與車架上的導(dǎo)軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔?！　≤嚰苁菣C(jī)車的主體，是由厚鋼板焊接而成的框架結(jié)構(gòu)。隨著計算機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，單片機(jī)已越來越廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域的控制、自動化、智能化等方面，特別是在直流電動機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)中。為實現(xiàn)系統(tǒng)的微機(jī)數(shù)字化控制，在設(shè)計中，采用了AT89C51單片機(jī)作為整個控制系統(tǒng)的控制電路的核心部分，配以各種顯示、驅(qū)動、測量對模塊，實現(xiàn)對電動機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測量；主電路由整流電路、濾波電路組成，控制電路以單片微機(jī)為核心,組成包括電流檢測模塊、轉(zhuǎn)速檢測模塊、保護(hù)模塊等。在設(shè)計中，采用PWM調(diào)速方式，通過改變PWM的占空比從而改變電動機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而實現(xiàn)對電動機(jī)的調(diào)速。這是因為單片機(jī)具有很多優(yōu)點：體積小，功能全，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，結(jié)構(gòu)合理，指令豐富，控制功能強(qiáng)，造價低等。除了輪對和軸承箱，機(jī)車上的機(jī)械和電氣裝置都安裝在車架上。車架靠彈簧托架支承在軸箱上，軸箱是車架與輪對的連接點。直流電動機(jī)在冶金、礦山、化工、交通、機(jī)械、紡織、航空等領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡稱GM系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。并且IGBT可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資省。得到過電流的自動保護(hù)。圖為PWM降壓斬波器的原理電路及輸出電壓波形，假定晶閘管 V 先導(dǎo)通了 T 秒（忽略 V 的管壓降，這期間電源電壓 U全部加到電樞上），然后關(guān)斷了T 秒（這期間電樞端電壓為零）。T保持一定，使T在0~范圍內(nèi)變化。 雙閉環(huán)控制原理（1） 電流環(huán)的設(shè)計由主電路可知，電流反饋環(huán)是霍爾電流傳感器(BHL)主電路電流進(jìn)行檢測，經(jīng)過放大濾波后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，再送入單片微機(jī)進(jìn)行反饋控制，軟件采用比例積分調(diào)節(jié)算法，有式 yk = [ + （）式中，Ts為采樣周期可知，PI調(diào)節(jié)的非遞推位置算式為 （）電流環(huán)的作用：（1）對內(nèi)環(huán)內(nèi)擾動起及時抗擾作用。在eε的情況下，將積分分離后有兩種運(yùn)算方法，一種是進(jìn)行比例調(diào)節(jié)運(yùn)算， 它適合用于比例系數(shù)較大的場合；另一種是直接輸出限幅值，使電動機(jī)在最大容許的電樞電流下加速或減速，它適合于比例系數(shù)較小的場合。由于電容容量過大，突加電源時相當(dāng)于短路，勢必產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管，為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間串加限流電阻（或者電抗），合上電源以后，延時開關(guān)將短路，以免在運(yùn)行中造成附加損耗。其相互關(guān)系見下表。 在應(yīng)用中有時雖然保證了柵極驅(qū)動電壓沒有超過柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。IGBT 的工作特性包括靜態(tài)和動態(tài)兩類： （2） 靜態(tài)特性IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性和開關(guān)特性。在IGBT 導(dǎo)通后的大部分漏極電流范圍內(nèi)， Id 與Ugs呈線性關(guān)系。IGBT 處于斷態(tài)時，只有很小的泄漏電流存在。 IGBT在關(guān)斷過程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥?。脈沖功率放大電路選用模塊EX359，其電源電壓為12V，輸入信號4~5V，（對應(yīng)IGBT導(dǎo)通）和2V（對應(yīng)IGBT關(guān)斷），工作頻率為2~5kHz，可驅(qū)動50A以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖35所示。（3）LC濾波器參數(shù)計算 整流橋輸出端所并接的電容除濾除整流后的電壓紋波，并在負(fù)載變化時保持電平平穩(wěn)。泵升電壓為50v為則 （）取為1200V 的電容，阻值取100(5) 電抗器參數(shù)計算與選擇對絕緣柵雙極型晶體管直流調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載電流較小，會出現(xiàn)電流斷續(xù)的現(xiàn)象，使電動機(jī)的機(jī)械特性變軟，影響系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能。本讀寫器以AT89C51為內(nèi)核。存儲數(shù)據(jù)保存時間為10年?？臻e狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。常見的鍵盤布局如圖1所示。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號。因為XTAL2的邏輯電平與TTL電平不兼容，所以應(yīng)接一個上拉電阻，對于外部脈沖信號只要要求高電平的持續(xù)時間大于20ns，一般為低于12MHz的方波。除PC之外，復(fù)位操作還對其他寄存器有影響，對我們的設(shè)計也是要考慮的。R1取200歐姆。 轉(zhuǎn)速檢測本設(shè)計中選用的轉(zhuǎn)速檢測裝置由單片微機(jī)、模擬電壓變換電路幾A/D轉(zhuǎn)換器接口芯片組成的測速裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測，圖中的三部分均具有線行特性：(1) 分辨率。圖 測速機(jī)測速的電路原理圖(4) 轉(zhuǎn)速反饋值和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。為實現(xiàn)單片機(jī)機(jī)對轉(zhuǎn)速的檢測，需對測速機(jī)輸出的模擬電壓Ua進(jìn)行變換。此次設(shè)計使我充分認(rèn)識到生產(chǎn)的靈活性和多變性。由于時間和經(jīng)費(fèi)的限制，本次設(shè)計基本上完成了硬件部分的設(shè)計。最后在電路圖紙的繪制階段，我也學(xué)會了許多，能夠更加熟練的操作Protell 99，遇到困難時可以更加理智的去克服。最后，我要對四年來辛勤培養(yǎng)我的信息與電氣工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師在此表示衷心的感謝，對評審本設(shè)計和參加同學(xué)答辯的老師表示誠摯的敬意。目前，電機(jī)車調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在日常生活中應(yīng)用比較頻繁，但通過本次設(shè)計，我還是學(xué)到和鞏固了很多以前沒掌握或粗淺了解的知識，使我對礦用電機(jī)車調(diào)速系統(tǒng)有了更深次的了解和掌握，并通過本次硬件的設(shè)計，相信能夠為我以后的工作提供相當(dāng)寶貴的經(jīng)驗和基礎(chǔ)。我深深的體會到，畢業(yè)設(shè)計不同于平時的作業(yè)，在設(shè)計中需要自己做出決策，即自己確定方案、選擇流程、查取資料、進(jìn)行過程和設(shè)備計算，并對自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計。 速度檢測電路圖，R2取99K；R3，R5，R8，R6取2 K；R1，R4，R7取1 K即可實現(xiàn)四倍放大。當(dāng)取時（數(shù)字量），這樣可簡化轉(zhuǎn)速給定值與反饋之間的偏差量的求取。和選定后，CPU從A/D轉(zhuǎn)換器讀入的轉(zhuǎn)換值成正比。由于使用的頻率為12MHZ的晶體振蕩器，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過24μs才能完成復(fù)位操作。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性?！?4MHz之間選擇。： 鍵盤電路圖時鐘電路是計算機(jī)的心臟，它控制著計算機(jī)的工作節(jié)奏。選擇8155作為顯示和鍵盤驅(qū)動芯片，顯示原理從8155的PB口輸出要顯示的數(shù)據(jù)再經(jīng)過74LS373驅(qū)動后通過拉作為為數(shù)碼管的BCD輸入。 AT89C51的引腳功能表引腳符號功能40Vcc電源端，為+5V20GND接地端18XTAL2接外部晶體和微調(diào)電容。全靜態(tài)工作：可從0Hz～16MHz。片內(nèi)帶有4KB的閃爍可編程及可檫除只讀存儲器，外部可擴(kuò)展64K的程序空間和64K的數(shù)據(jù)存儲空間（I/O空間）。其臨界電感量Lcr計算公式為 （）(6) 關(guān)于IGBT的選擇對于PWM變換器主電路大功率IGBT的選擇，則需要根據(jù)電動機(jī)的額定電壓和額定電流來選擇。濾波電感主要是用來限制電流脈動和短路電流上升率，按絕緣柵雙極型晶體管三相橋式整流電電路限制電流脈動的電感算式估算如下（取Si=10%） （）考慮到整流變壓器和電動機(jī)存在一定的電感量，實際串聯(lián)電感為5mH。當(dāng)V 變?yōu)椤?”時，發(fā)光二極管截止，光敏三極管截止，于是VT VT放電，給IGBT提供一個2V左右的反向偏壓，使快速可靠的截止。實際應(yīng)用中常常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成，而漏極電流的關(guān)斷時間 t(off)=td(off)+trv十t(f) 式中，td(off)與trv之和又稱為存儲時間。td(on) 為開通延遲時間， tri 為電流上升時間。 IGBT 的開關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。一般保存IGBT模塊的場所，應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài)，不應(yīng)偏離太大。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。同時，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IG