【文章內(nèi)容簡介】 打破了過去直流拖動在調(diào)速領域中的統(tǒng)治地位，交流調(diào)速拖動已進入了與直流拖動相媲美、相競爭、相抗衡的時代，并有取代的趨勢。變頻器已應用于各行各業(yè)的多種設備,并成為當今節(jié)電,改造傳統(tǒng)工業(yè),改善工藝流程,提高生產(chǎn)過程自動化水平,提高產(chǎn)品質量,改善環(huán)境的主要技術之一。變頻器技術是一種綠色技術,是國民經(jīng)濟和日常生活中普遍需要的新技術,也是國際上技術更新?lián)Q代最快的領域之一。開關器件是變頻器的核心器件,絕緣柵雙極型晶體管(ICBT)投入市場以后,很快成為中小功率電力電子設備的主導器件,而且其電壓、容量及開關頻率性能還在提高。智能功率模塊(IPM)集成了多個常規(guī)IGBT,為用戶降低設計和生產(chǎn)成本提供了便利條件,并使系統(tǒng)的性能和可靠性得到了有效提高。IPM內(nèi)部集成的驅動和保護電路可簡化系統(tǒng)設計,其自我保護功能可使功率模塊在測試及現(xiàn)場應用中損壞的可能性大大降低。采用IPM后系統(tǒng)的綜合性能極大提高,其性價比已經(jīng)超過IGBT,有很好的經(jīng)濟性。本課程設計是采用UC3637和IR2110設計一種直流電動機PWM開環(huán)控制電路， 并與計算機控制系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)對某種直流電動機的控制。 直流電動機脈寬調(diào)制(PWM)控制器UC3637用于控制開環(huán)或閉環(huán)直流電動機速度或位置，其內(nèi)部產(chǎn)生1路模擬誤差電壓信號，并輸出2路PWM脈沖 信號，這2路PWM脈沖信號與誤差電壓信號的幅值成正比，并與其極性相關，因此構成雙向調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn)PWM雙輸出，驅動電流能力為100 mA，該器件還具有限流保護、欠電壓封鎖及溫度補償?shù)忍攸c。而驅動集成電路IR2110對PWM信號具有自舉功能。有2路完全獨立的高保真輸入輸出通道， 且這2路通道具有開通慢、關斷快的防橋臂直通的互鎖功能，可使電路可靠工作。這里采用UC3637和IR2110設計一種直流電動機PWM開環(huán)控制電路， 并與計算機控制系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)對某種舵系統(tǒng)直流電動機的控制，進而驗證該電路的正確性。 各模塊電路原理介紹．1 主電路直流電動機的轉速通過測速發(fā)電機測得，當被控直流電動機的轉速小于給定轉速時，計算機經(jīng)D／A轉換器輸出控制電壓UK，再經(jīng)R2~R5電平轉換成UR輸入 至引腳9和引腳11，使引腳4導通。引腳4的導通信號經(jīng)RC延時電路傳輸至IR2110(1)的引腳10和IR2110(2)的引腳12，分別使上通道引 腳10和下通道引腳12導通。這時2片IR2110間的“H”橋電路中的VFVF2被觸發(fā)導通，電路給電動機提供正向的電流，電動機升速。當被控直流 電動機的轉速大于給定轉速時，UR使UC3637中的引腳7導通，引腳7的導通信號經(jīng)RC延時電路傳輸至IR2110(1)的引腳12和 IR2110(2)的引腳10，分別使下通道引腳12和上通道引腳1O導通。這時“H”橋電路中的VFVF3 被觸發(fā)導通，流過電動機的電流反向，電動機降速。在控制電路輸出的上、下通道輸入信號的作用下，VFVF2和VFVF3交替輪流導通，實現(xiàn)直流電 動機的調(diào)速。由于IR2110內(nèi)部的驅動阻抗很小，直接用其驅動“H”橋中的MOSFET器件會引起快速開關，可能造成MOSFET漏源間電壓振蕩，從而 損壞MOS管。所有，應在IR211O的輸出端和MOS管之間串接1個約20 Ω的無感電阻。 PWM開環(huán)控制電路該電路設計控制系統(tǒng)的目標是在計算機不同的給定信號下，電動機可快速達到指定位置，以滿足系統(tǒng)性能要求?？刂圃砜驁D如圖1所示。被控直流電動機M的轉速由測速發(fā)電機G測得，測速發(fā)電機所測得的轉速信號經(jīng)A／D轉換后的數(shù)字信號在計算機中與給定信號相比較，再經(jīng)計算后輸出數(shù)字控制信號，經(jīng)D／A轉換變?yōu)槟M信號送至UC3637的脈寬信號產(chǎn)生電路，從而實現(xiàn)對直流電動機的速度控制。 圖2為基于UC3637的直流電動機PWM控制電路，該電路分為4部分：脈寬信號產(chǎn)生電路、自舉驅動電路、主電路、保護電路。 該電路產(chǎn)生5～10 V的閾值電壓，分別將U2=10 V接引腳1，U1=5 V接引腳3，這樣三角波就在5~10 V內(nèi)變化，即電容CT連接的引腳2電壓在5~10 V內(nèi)變化。UK是從計算機輸出經(jīng)數(shù)模轉換得到的電壓，其范圍為10～+lO V，而UC3637需要5～10 V的控制電壓接引腳9和11，控制輸出端的占空比。利用R2~R5對控制電壓UK進行電平轉換，令R2=10 kΩ、R3=18 kΩ、R5=20 kΩ，當UK=10 V時，應有UR=5 V，由電路分流可以獲得： 代入數(shù)據(jù)解得，R4=2 kΩ。為避免工作過程中發(fā)生直通短路現(xiàn)象，應在UC3637的輸出端引腳4和引腳7后各接一個RC延時電路，設需延時時間r=5μs，延時電路中所用電阻R6取5 Ω，由公式可得：這樣雙路互補PWM脈沖信號在上升沿有幾個微秒的延時，在下降沿無延時，與IR2110內(nèi)部上下路信號設置的延時相結合，可確?！癏”橋中同一橋臂的上下 兩個MOS管存在一個死區(qū)時間，從而保證電路工作安全穩(wěn)定。由于15 V直流供電電源含有一定的交流雜波，故分別在引腳引腳3和15 V電源前并聯(lián)1只0．1μF的電容，以濾除交流雜波的干擾。2． 自舉驅動電路該電路使用2個IR2110，這兩個IR2110由4個MOS管組成的“H”橋電路相連接。 IR2110的供電電壓為15 V的電源電壓UVD，其輸出工作電源為懸浮電源，通過自舉技術由固定電源得出。自舉技術利用升壓二極管、自舉升壓電容，使電容放電電壓和電源電壓疊加，從 而使電壓升高。該技術可將電源電壓值升高數(shù)倍，所以充電二極管VD的耐壓能力必須大于高壓母線的峰值電壓。為防止自舉電容兩端電壓放電，則采用一個高頻快 恢復二極管。自