【正文】 極驅(qū)動(dòng)電路絕緣；具有靈敏的過流保護(hù)能力。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)。針對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的隔離方式：采用光電耦合式驅(qū)動(dòng)電路，該電路雙側(cè)都有源。其提供的脈沖寬度不受限制，較易檢測(cè)IGBT的電壓和電流的狀態(tài)，對(duì)外送出過流信號(hào)。另外它使用比較方便，穩(wěn)定性比較好。但是它需要較多的工作電源，其對(duì)脈沖信號(hào)有1μs的時(shí)間滯后，不適應(yīng)于某些要求比較高的場(chǎng)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，又有一些全控器件專用的驅(qū)動(dòng)芯片，所以選擇此方案。針對(duì)以上分析，我選取了EXB841驅(qū)動(dòng)芯片。它具有單電源、正負(fù)偏壓、過流檢測(cè)、保護(hù)、軟關(guān)斷等主要特性，其功能完善，控制簡(jiǎn)便可靠。下面簡(jiǎn)單介紹一下它的工作原理。其工作電源為獨(dú)立電源20177。1V，內(nèi)部含有5V穩(wěn)壓電路，為ICBT的柵極提供+15V的驅(qū)動(dòng)電壓，關(guān)斷時(shí)提供5V的偏置電壓，使其可靠關(guān)斷。當(dāng)腳15和腳14有10mA電流通過時(shí)，腳3輸出高電平而使IGBT導(dǎo)通；而當(dāng)腳15和腳14無電流通過時(shí)，腳3輸出低電平使ICBT關(guān)斷；若ICBT導(dǎo)通時(shí)，若承受短路電流，則其電壓隨電流的增大迅速上升，腳6懸空，腳3電位開始下降，從而逐漸關(guān)斷ICBT。 ，兩個(gè)47uf電容用于吸收噪音，在腳3輸出脈沖的同時(shí)，通過快速二極管VD1檢測(cè)IGBT的CE間的電壓。當(dāng)Vce7V時(shí)，過流保護(hù)電流控制運(yùn)算放大器，使其輸出軟關(guān)斷信號(hào)，將腳3輸出電平降為O。因EXB841無過流自鎖功能，所以外加過流保護(hù)電路，一旦產(chǎn)生過流，可通過外接光耦TLP521將過流保護(hù)信號(hào)輸出至控制電路，經(jīng)過一定延時(shí)，以防止誤動(dòng)作和保證進(jìn)行軟關(guān)斷，然后由觸發(fā)器鎖定，實(shí)現(xiàn)保護(hù)，得到電路的控制驅(qū)動(dòng)部分。 EXB841驅(qū)動(dòng)芯片原理圖 保護(hù)電路的原理與設(shè)計(jì) 在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)良好外，采用合適的過電壓、過電流、保護(hù)和 保護(hù)也是必要的。 過電壓保護(hù) 過壓保護(hù)要根據(jù)電路中過壓產(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)開通保護(hù)電路，使過壓通過保護(hù)電路形成通路，消耗過壓儲(chǔ)存的電磁能量，從而使過壓的能量不會(huì)加到主開關(guān)器件上，保護(hù)了電力電子器件。為了達(dá)到保護(hù)效果，可以使用阻容保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)。將電容并聯(lián)在回路中，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過壓能量，同時(shí)抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩。 RC阻容過電壓保護(hù)電路圖 過電流保護(hù) 當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。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高或過低、缺相等，均可引起過流。由于電力電子器件的電流過載能力相對(duì)較差，必須對(duì)變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種的過流保護(hù)措施。過電流保護(hù)電路如圖所示，其中交流側(cè)接快速熔斷器能對(duì)晶閘管元件短路及直流側(cè)短路起保護(hù)作用。器件直接串接快速熔斷器才對(duì)元件的保護(hù)作用最好，因?yàn)樗鼈兞鬟^同—個(gè)電流．因而被廣泛使用。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)，過電流繼電器整定在過載時(shí)動(dòng)作。:圖 過流保護(hù)電路圖 觸發(fā)電路MOSFET驅(qū)動(dòng)電路分類驅(qū)動(dòng)電路分為：分立插腳式元件的驅(qū)動(dòng)電路；光耦驅(qū)動(dòng)電路；厚膜驅(qū)動(dòng)電路；專用集成塊驅(qū)動(dòng)電路。本文設(shè)計(jì)的電路采用的是專用集成塊驅(qū)動(dòng)電路。 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路分析隨著微處理技術(shù)的發(fā)展(包括處理器、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器件)，數(shù)字信號(hào)處理器以其優(yōu)越的性能在交流調(diào)速、運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。一般數(shù)字信號(hào)處理器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，MOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)由處理器集成的PWM模塊產(chǎn)生的。而PWM接口驅(qū)動(dòng)能力及其與MOSFET的接口電路的設(shè)計(jì)直接影響到系統(tǒng)工作的可靠性。因此本文采用SG3525設(shè)計(jì)的光耦驅(qū)動(dòng)電路是一種可靠的MOSFET驅(qū)動(dòng)方案。 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路圖 系統(tǒng)總電路： 系統(tǒng)總電路3 電路仿真 觸發(fā)電路的仿真 Multisim仿真電路的建立在Multisim中用元件PWMVM代替PWM控制芯片SG3525，PWMVM ，根據(jù)仿真電路圖原理通過改變R7的大小可以改變脈沖占空比，改變脈沖的占空比就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即構(gòu)成脈沖寬度控制器，通過占空比的控制從而控制輸出電壓的大小。 PWMVM 的外接電路 觸發(fā)電路的仿真結(jié)果及分析 在Multisim中對(duì)觸發(fā)電路進(jìn)行仿真，根據(jù)PWMVM控制原理可知，當(dāng)R7=10KΩ時(shí)，占空比為90%，：當(dāng)R7=50KΩ時(shí)，占空比為50%。 R7=10KΩ時(shí)觸發(fā)脈沖波形圖 R7=50KΩ時(shí)觸發(fā)脈沖波形圖 直流降壓斬波電路的仿真及分析 Multisim仿真電路的建立。 在模型中采用了MOSFET,MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，設(shè)定脈沖發(fā)生器的脈沖周期為50μS和脈沖寬度可以調(diào)節(jié)脈沖占空比為50%，直流降壓變流器電源電壓E=200V，輸出電壓RU=100V，電阻負(fù)載為10Ω，電感L=2mH。用示波器觀察輸出波形和二極管兩端電壓波形，用直流電壓分別檢測(cè)輸出電壓和負(fù)載電流。 直流降壓斬波電路仿真結(jié)果及分析。 輸出波形圖 二極管電壓波形圖，誤差在允許范圍內(nèi)。所設(shè)參數(shù)滿足降壓要求但是電壓的波動(dòng)很大。修改電感參數(shù)進(jìn)行多次仿真，可發(fā)現(xiàn)增大電感可以減少輸出電壓的脈動(dòng)，但電壓達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間被延遲。，在MOSFET關(guān)斷是導(dǎo)通起續(xù)流的作用此時(shí)電壓等于0。 升壓斬波電路仿真 Multisim仿真電路的建立。 升壓斬波電路模型FET,MOSFET的驅(qū)動(dòng)信號(hào)由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生，設(shè)定脈沖發(fā)生器的脈沖周期為40μS和脈沖寬度可以調(diào)節(jié)脈沖占空比為50%，直流降壓變流器電源電壓E=50V，輸出電壓RU=100V，電阻負(fù)載為10Ω，電感L=2mH，電容C=30mF。用示波器觀察輸出波形和二極管與電容兩端電壓波形，用直流電壓分別檢測(cè)輸出電壓和負(fù)載電流。 直流升壓斬波電路仿真結(jié)果及分析 。 輸出電壓波形仿真開始 輸出電壓穩(wěn)定后波形 二極管與電容兩端的電壓、電壓表、電流表所觀測(cè)的結(jié)果與理論值相符，誤差很小在允許范圍內(nèi)。由圖38可知電感越大輸出電壓越穩(wěn)定但是延遲時(shí)間越長(zhǎng)，F(xiàn)ET關(guān)斷時(shí)電壓等于電源電壓E，此時(shí)E和L共同向電容C充電并向負(fù)載R提供能量，當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等?？偨Y(jié)與體會(huì)做過很多次各科的課程設(shè)計(jì)了，但是這次的課程設(shè)計(jì)給我的印象最深。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的重要性，它里面的器件如MOSFET之類的還可以對(duì)我們實(shí)際的電路起到提高效率和保護(hù)作用，可以通過控制它的觸發(fā)脈沖來實(shí)現(xiàn)它的關(guān)斷，這都是非常常見但是卻非常有實(shí)際意義的。課程設(shè)計(jì)并沒有想象中的那么順利，其間我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，就沒有攻不過的難關(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。同時(shí)讓我培養(yǎng)了一種透過部分聯(lián)系全篇的思路，鍛煉了我辦事的能力，做事效率提高了很多。一次小小的課題設(shè)計(jì)，也可以折射到一次對(duì)人生的規(guī)劃，課題的設(shè)計(jì)是我人生設(shè)計(jì)的一部分，為我人生的規(guī)劃埋下了美好的種子。我非常珍惜這次取得的成績(jī)，我喜歡這種具有挑戰(zhàn)性的課題設(shè)計(jì)。這次的課題設(shè)計(jì)，我獲益頗多，不僅讓我了解了電力電子器件的功能，更精進(jìn)了我對(duì)器件的理解和運(yùn)用，讓我深深喜歡上了這門學(xué)科。設(shè)計(jì)雖然是辛苦的，但是獲得的比我付出的更多。參考文獻(xiàn)[1] 王兆安，（第5版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,.[2] ：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.[3] ．北京：中國(guó)電力出版社,1998.[4] 何希才．新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用．北京：科學(xué)出版社,2001.[5] 阮新波，嚴(yán)仰光．直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)．北京：科學(xué)出版社,2000.[6] (第一版).,. [7] 王兆安,黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)(第4版).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.[8] :科學(xué)技術(shù)文 獻(xiàn)出版社,.[9] 劉錦波，：清華大學(xué)出版社,2006.[10] ：國(guó)防工業(yè)出版社,. [11] ：機(jī)械工業(yè)出版社,1992. [12] ：中國(guó)電力出版社,2008.30