電力電子課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-13 14:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 路的設(shè)計(jì) 直流供電電路生活中現(xiàn)有的都為交流電，所以斬波電路的輸入電壓需由交流電經(jīng)整流得到。本設(shè)計(jì)采用橋式電路整流：，電壓質(zhì)量不太好，故需要進(jìn)行濾波。本電路采用RL低通濾波器（通過(guò)串聯(lián)一個(gè)電感，濾除電流的高次諧波，并聯(lián)一個(gè)電容濾除電壓的高次諧波），以減小紋波。protell原理圖如下圖31所示：圖 31 直流供電電路輸入端接220V、50Hz的市電，進(jìn)過(guò)變壓器T1（原線圈/副線圈為4/1）后輸出55V、50Hz。當(dāng)同名端為正時(shí)DD5導(dǎo)通，DD4截止，電壓上正下負(fù)。當(dāng)同名端為負(fù)時(shí)DD5截止，DD4導(dǎo)通，電壓同樣是上正下負(fù)，從而實(shí)現(xiàn)整流。電感具有電流不能突變，通直流阻交流特性，因此串聯(lián)一個(gè)電感可以提高直流電壓品質(zhì)。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。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）。 升壓斬波主電路本設(shè)計(jì)為直流升壓斬波（boost chopper）電路，該電路是本系統(tǒng)的核心。應(yīng)為輸出電壓比較大，故斬波器件選用能夠承受大電壓和導(dǎo)通內(nèi)阻小，開(kāi)關(guān)頻率高，開(kāi)關(guān)時(shí)間小的大功率IGBT管。主電路圖如下圖32所示：圖32 升壓斬波主電路原理圖左邊接經(jīng)整流之后的50V電壓。右邊為斬波電壓輸出，J2為測(cè)試點(diǎn)。VG為SG3525輸出的PWM斬波信號(hào)。G1為IGBT，D1為電力二極管，L2為電感，C1為電容，R1為負(fù)載。 控制和驅(qū)動(dòng)電路 芯片SG3525簡(jiǎn)介PWM控制芯片SG3525 具體的內(nèi)部引腳結(jié)構(gòu)如圖33及圖34所示。其中，腳16 為SG3525 的基準(zhǔn)電壓源輸出，精度可以達(dá)到（177。1％）V，采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過(guò)流保護(hù)電路。腳腳腳7 內(nèi)有一個(gè)雙門(mén)限比較器，內(nèi)設(shè)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成SG3525 的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。腳1 及腳2 分別為芯片內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器，直流開(kāi)環(huán)增益為70dB 左右。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9 和腳1 之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。圖33 SG3525的引腳圖34 SG3525的內(nèi)部框圖 控制和驅(qū)動(dòng)電路原理圖此電路主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT斬波。產(chǎn)生PWM信號(hào)有很多方法，但歸根到底不外乎直接產(chǎn)生PWM的專(zhuān)用芯片、單片機(jī)、PLC、就能產(chǎn)生特定頻率的PWM波，通過(guò)改變IN+輸入電阻就能改變輸出PWM波的占空比，故在IN+端接個(gè)可調(diào)電阻就能實(shí)現(xiàn)PWM控制。為了提高安全性，該芯片內(nèi)部還設(shè)有保護(hù)電路。它還具有高抗干擾能力，是一款性價(jià)比相當(dāng)不錯(cuò)的工業(yè)級(jí)芯片。為了減少不同電源之間的相互干擾，SG3525輸出的PWM經(jīng)過(guò)光電耦合之后才送至驅(qū)動(dòng)電路。其電路圖如下圖 35所示：圖35 控制和驅(qū)動(dòng)電路原理圖工作原理：通過(guò)RRC3結(jié)合SG3525產(chǎn)生鋸齒波輸入到SG3525的振蕩器。其產(chǎn)生的PWM信號(hào)由OUTA、OUTB輸出，調(diào)節(jié)R7可以改變占空比。輸出的PWM信號(hào)通過(guò)二極管DD7送至光電耦合器U2，光耦后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。放大后的電壓可以直接驅(qū)動(dòng)IGBT。此電路具有信號(hào)穩(wěn)定，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。因此他適用于中小容量的PWM斬波電路。 保護(hù)電路升壓斬波電路需同時(shí)具有過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)功能，分別如圖36，37所示，均采用反饋控制,將過(guò)流過(guò)壓信號(hào)反饋到芯片SG3525的輸入，從而起到調(diào)節(jié)保護(hù)作用。同時(shí)芯片SG3525也可完成一定的保護(hù)功能，例如，腳8軟起動(dòng)功能，避免了開(kāi)關(guān)電源在開(kāi)機(jī)瞬間的電流沖擊，可能造成的末級(jí)功率開(kāi)關(guān)管的損壞。 圖36 過(guò)壓保護(hù)電路
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