電壓源型異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-30 09:51本頁(yè)面
【正文】 再次感謝老師的悉心教 導(dǎo)和給位同學(xué)的幫助。創(chuàng)新可以是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使之功能不斷完善，成為自己的東西。在論文中我充分地運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)。 當(dāng)我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對(duì)的任務(wù)后整個(gè)人都很累，但同時(shí)看著電腦熒屏上的課程設(shè)計(jì) 稿件我的心里是甜的，我覺(jué)得這一切都值了。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把 所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。我的題目是“電壓源型逆變電路 IGBT 驅(qū)動(dòng)信號(hào)設(shè)計(jì)”，開(kāi)始覺(jué)得題目比較簡(jiǎn)單，其實(shí)不然，著手開(kāi)始準(zhǔn)備時(shí)發(fā)現(xiàn)，電路設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單，但程序設(shè)計(jì)比較困難，不過(guò)最終還是完成了。比如一個(gè)正弦周期內(nèi)輸出 40 個(gè) PWM 信號(hào)，則 T 為 500ns，如 51MCU 采用 12MHz的晶振則是 T 一 500 個(gè)機(jī)器周期，通過(guò) 2 個(gè)定時(shí)器按正弦函數(shù)曲線分別對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘的計(jì)數(shù)，在定時(shí)中斷中對(duì)輸出腳置 0 或置 1 就可以實(shí)現(xiàn)正弦波形的生成。在 51 單片機(jī)中就是采用 TO 來(lái)控制高電平時(shí)間 (即可變占空比 )、 T1 控制低電平時(shí)間 (T— r)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) D／ A 轉(zhuǎn)換。如果 PWM 信號(hào)的占空比隨時(shí)間變化，那么通過(guò)濾波之后的輸出信號(hào)將是隨幅度變化的模擬信號(hào)。 PWM 信號(hào)是一種具有固定周期 (T)和不定占空比 (r)的數(shù)字信號(hào)。采用脈寬調(diào)制 PWM 信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn) D／ A 轉(zhuǎn)換也是一種常用的方法，可以用 PWM 信號(hào)產(chǎn)生所需的直流或交 流信號(hào)。它是一種高性能、低功耗的 8 位 CMOS微處理芯片，市場(chǎng)應(yīng)用最多。針對(duì)以上的缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中現(xiàn)作了改進(jìn)。二是它僅對(duì)短路情況下才能檢測(cè)，對(duì)于一般過(guò)載不起作用 。 保護(hù)動(dòng)作過(guò)程，設(shè) IG BT 正常導(dǎo)通，則 EXB841 中 V1 和 V2 截止， V4 導(dǎo)通，V5 截止， B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)電位穩(wěn)定在 8V左右， Vzl 不被擊穿， V3 不通， E 點(diǎn)電位保持在 20V ,二極管 V6 截止。迅速上升，使 EXB841的 6腳“懸空”。 正常關(guān)斷過(guò)程，控 制 電路 使 EXB841輸人端 14,15腳無(wú)電流流過(guò)，光藕TLP550不通， A點(diǎn)電位 L升使 VI,V2導(dǎo)通 。V2 截止使 D點(diǎn)電位上升至 20V,V 4 導(dǎo)通 V5 截止， EXB841 通過(guò) V4 及柵極電阻 R,向 IGBT 提供電流使之迅速導(dǎo)通， IGBT 的 V, 。5V 電壓基準(zhǔn)部分由 R10,VZ2,C5 組成，為 IGBT 驅(qū)動(dòng)提供一 5V 反偏壓。短路過(guò)流保護(hù)部分由 V1,V3,V6,VZ1 和C2,R3,R4,R5,R6,C3,R7,R8,C4 等組成，實(shí)現(xiàn)過(guò)流檢測(cè)和延時(shí)保護(hù)功能。 圖 EXB841功能框圖 EXB841 主要由放大、過(guò)流保護(hù)、 5V 基準(zhǔn)電壓和輸出等部分組成。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 11 第 4章 硬件設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)芯片 EXB841 要很好使用 IGBT，必須根據(jù)它的特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理的、保護(hù)措施齊全的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制否則很容易造成 IGBT 的損壞。由上分析，1UNu的波形是幅值為 2/dU 的矩形波， V、 M 兩相情況跟 U 相類似。 當(dāng) rUu ? cu 時(shí)，給 4V 以導(dǎo)通信號(hào)，給 1V 以關(guān)斷信號(hào)，則 2/1 dUN Uu ??。 U、 V、 W 各相功率開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以 U 相為例。 圖 4 三相橋式 PWM 逆變電路 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 10 三相電壓型 PWM 逆變電路只要實(shí)現(xiàn)功能就是將直流電壓變換成交流電壓?，F(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路，幾乎都是 PWM 型逆變電路。而就控制法而言，則有等脈寬 PWM 法、正弦波 PWM 法、磁鏈跟蹤 PWM 法和電流跟蹤 PWM 法四大類。 PWM 控制電路 PWM 控制技術(shù)實(shí)際上就是斬波控制技術(shù)，就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即是通過(guò)對(duì)一 系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效獲得所需要的波形 (如正弦波、頻率和幅值 )。 IGBT 是以 GTR 為主導(dǎo)件、 MOSFET 為驅(qū)動(dòng)件的復(fù)合結(jié)構(gòu)。 圖 3 IGBT 結(jié)構(gòu)剖面圖 由圖可以看出， IGBT 相當(dāng)于一個(gè)由 MOSFET 驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū) GTR ，其簡(jiǎn)化等效電路如圖 3 所示。 IGBT 的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖 3 所示。 絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）本質(zhì)上是一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個(gè) P 型層。 負(fù)載相電壓有效值 UNU 為 2 201 UN dU u d t U? ????? ??5??6??8??9??10??7 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 8 基波幅值 1UNmU 和基波有效值 1UNU 分 別為 1 2 0 .6 3 7dU N m dUUU???； 11 N mU N dUUU?? 在上述 0180 導(dǎo)電方式逆變器中，我們采用“先斷后通”的方法來(lái)防止同一相上下兩橋臂的開(kāi)關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而引起直流側(cè)電壓短路，使得在通斷信號(hào)之間留有一個(gè)短暫的死區(qū)時(shí)間。 輸出線電壓有效值 UVU 為 2201 2UV UV dU u d t U?????? 基波幅值 1UVmU 和基波有效值 1UVU 分別為 1 23 1 .1dU V m dUUU???； 11 6 0 . 7 82U V mU V d dUU U U?? ? ? 接 下來(lái)，我們?cè)賹?duì)負(fù)載相電壓 UNu 進(jìn)行分析。 參數(shù)計(jì)算 下面對(duì)三相橋式逆變電路的輸出電壓進(jìn)行定量分析。NNWNWNNNVNVNNNUNUNuuuuuuuuu3??? 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 大體相同。39。39。脈動(dòng)一次，而直流側(cè)電壓是基本無(wú)脈動(dòng)的，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè) 傳送的功率是脈動(dòng)的，且脈動(dòng)的情況和 di 脈動(dòng)情況)(31)(31 1111 WNVNUNWNVNUNNN uuuuuuu ????????4??3??2???????????39。把橋臂 5 的電流加起來(lái)，就可得到直流側(cè)電流 di 的波形，如圖 2h 所示。 vi 、 wi 的波形與 Ui 形狀相同，相位一次相差 0120 。負(fù)載阻抗角 ? 越大， 4VD 導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)。 三相逆變輸出的電壓與電流分析類似，負(fù)載參數(shù)已知，以 U 相為例，負(fù)載的阻抗角 ? 不一樣， Ui 的波形形狀和相位都有所不同，圖 2g 給出的 事阻感負(fù)載下 時(shí) Ui 的波形。NNu ，則負(fù)載各相的相電壓分別為 把上式各式相加并整理可求得 設(shè)負(fù)載為三相對(duì)稱負(fù)載，則有 0??? WNVNUN uuu ，于是
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