【正文】 武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 20 5 參考文獻(xiàn) 1王兆康 . 逆變電源 [M ]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1991. 2莫正康 . 交流技術(shù) [M ]. 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1992. 3蘇開才 , 毛宗源 . 現(xiàn)代功率電子技術(shù) [M ]. 北京 : 國防工業(yè)出版 社 , 1995. 4張純江 . 一種實現(xiàn)可關(guān)斷晶閘管過流保護(hù)方法 [ J]. 電力電子技 術(shù) , 1995, 29(3): 1 4. 。本次實驗讓我困擾最大的部分是元器件的選著，元器件之間相互聯(lián)系讓器件的選著成為難題，而且有些器件的參數(shù)并不太明確給實驗造成不便。最讓我感受深刻的是本次設(shè)計所用到的元件都是我們學(xué)過原理的，用起來也不是太陌生，平時分散沒啥特點，然而組合在一起卻可以起到很大的作用。直到自己找資料和向同學(xué)借已查到的資料才發(fā)覺，用 D觸發(fā)器就可以解決 0 和 1 的切換，來達(dá)到最初的目的。許多過電流保護(hù)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而我現(xiàn)在的知識水平很難弄懂。 ( 3) 線路簡單 , 調(diào)試、維修方便 , 成本低。 ( 2) 抗干擾能力強(qiáng) , 且功耗低。 因為運放最大輸出電壓為 15 V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值為 V ， D觸發(fā)器的輸入最大電流為 20uA,由此可推得： R6=()/20=515KΩ ， 由或門的輸出高電平為 ，三極管工作的電流為大于 ，正常工作電流為 10mA，管壓降為 ，結(jié)合上面條件綜合考慮選擇得： R8=（ ） /10= R7與復(fù)位按鈕連接設(shè)為： R7=10KΩ 武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 18 元器件清單 圖 41 元器件清單 名稱 數(shù)量 型號 備注 電源 1 15V 燈泡 1 運算放大器 1 LM74 D觸發(fā)器 1 74LS74 穩(wěn)壓二極管 1 IN4732 三極管 1 9011 或門 2 電阻 7 10K(1 個 )50k(1 個 ),(1 個 ) 100K（ 2個）， 200K(1 個 )525 k(1 個 ) 滑動變阻器 1 50KΩ 電路特點 該電路具有如下特點 : ( 1) 響應(yīng)速度快。因此設(shè)定給定電壓為 。如圖畫出了穩(wěn)壓管的伏安特性及其號。穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓設(shè)備和一些電子電路中獲得廣泛的應(yīng)用。 這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波 動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。我們設(shè)它們均已加入了高電平，不影響電路的工作 穩(wěn)壓管的選取 ： 前面運算放大器的選取可知其輸出限幅植為 15V，且 D觸發(fā)器的輸入大于 2V小于 5V ，因此本設(shè)計的穩(wěn)壓管采用 TTL型的 IN4732 其穩(wěn)壓值為 ，（其具體的原理及參數(shù)如下）由此可推得穩(wěn)壓管接的分壓電阻為 1KΩ 。其特性方程為： 武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 15 DQn ??1 表 22 74LS74工作參數(shù)如下： 電源電壓： 5V 輸入高電平電壓： 2V 輸入低電平電壓： 輸出高電平電壓： 輸出低電平電壓： 輸出高電平電流： 400um 輸出低電平電流： 8uA 輸入高電平電流： 20uA 圖 D觸發(fā)器的一般結(jié)構(gòu) SD 和 RD 接至基本 RS 觸發(fā)器的輸入端，它們分別是預(yù)置和清零端，低電平有效。但有時傳感器所輸出的電壓電流信號可能非常微小，以致信號處理時難以察覺其間的變化，故需要以放大器進(jìn)行信號放大以順利測得電流電壓信號，而放大器所能達(dá)成的工作不僅是放大信號而已，尚能應(yīng)用武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 14 于緩沖隔離、準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、以及將電壓轉(zhuǎn)換為電流或電流轉(zhuǎn)換為電壓等用途。 或門 2 輸出高電平 , 輸出端為 / 10, 封鎖了觸發(fā)脈沖輸出 , 這樣整流橋失去觸發(fā)脈沖而輸出電壓為 / 00, 因此起到了保護(hù)作用。邏輯門亦輸出為高點平。同理 或門 2 輸出為 / 00, 輸出的控制端 為 / 00, 有整流觸發(fā)脈沖輸出。 武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 13 過電流保護(hù)電路及工作原理 該電路由運算放大器組成 比較電路 ,D 觸發(fā)器組成雙穩(wěn)態(tài)記憶電路 或門組成的邏輯電路及 T XD1 組成的顯示電路 4 個單元構(gòu)成。 D．供給的電功率或系統(tǒng)儲能發(fā)生了激烈的變化 , 使系統(tǒng)無法及時轉(zhuǎn)換或者系統(tǒng)原積蓄的電磁能量不能及時消散而產(chǎn)生過流或過壓。 B．因元件故障而產(chǎn)生的分電流 , 當(dāng)可控硅元件損壞時 , 如過電壓作用下 PN 結(jié)擊穿 , 反向電壓阻斷能力的喪失 , 產(chǎn)生橋臂短路 , 均能立即成為交流 2 至 3 相短路 , 產(chǎn)生巨大過電流 。在逆變電路中必須依靠控制觸發(fā)脈沖移相角來加以轉(zhuǎn)換 , 如果逆變角小于最小逆變角則會導(dǎo)致?lián)Q流失敗產(chǎn)生逆變顛覆。影響了整個設(shè)備的性能和使用 , 因而保 護(hù)電路顯得尤為重要。因此 , 在晶閘管中頻靜止逆變電源中 , 為了使晶閘管免受大電流、高電壓的沖擊 , 均設(shè)置了過流過壓保護(hù)電路。 圖 過電流保護(hù)電路 武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 12 3 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計目的 保護(hù)電路是為了保護(hù)電機(jī)而設(shè)計的，防止在過電流的時候燒毀電機(jī)。 T1 正偏導(dǎo)通 , 使 XD1 點亮 , 出過流信號指示。當(dāng)電流信號形成的輸入電壓 W1 確定的定值電壓 , 即保護(hù)值時 , 運算放大器輸出高電平 , 使 D 觸發(fā)器迅速翻轉(zhuǎn) , Q 端輸出 / 10, 并記憶故障信號。當(dāng)中頻靜止逆變電源處于正常工作時 , 輸入比較器同相端的電流信號形成的輸入電壓小于反相端定值電壓 (即所要求的保護(hù)定值電壓 ) 運算放大器輸出低電平 ,D觸發(fā)器處于復(fù)位狀態(tài) , Q 端為 / 00, 邏輯門輸出則為低電 平 , T1 反偏而截止 , XD1 不亮。為了克服上述缺點，可采用單極式控制，使部分器件處于常通或常斷狀態(tài)，以減少開關(guān)次數(shù)和開關(guān)損耗，提高可靠性，但系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能會略有降低。 武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 11 雙極式控制的橋式 可逆 PWM 變換器有下列優(yōu)點： （ 1）電流一定連續(xù)； （ 2）可使電動機(jī)在四象限運行； （ 3）電動機(jī)停止時有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)； （ 4）低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá) 1： 20210 左右； （ 5）低速時，每個開關(guān)器件的驅(qū)動脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。這個交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動機(jī)的損耗，這是雙極式控制的缺點。當(dāng)ρ 1/2 時，γ為正，電動機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ 1/2 時，γ為負(fù)，電動機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)ρ =1/2 時，γ =0，電動機(jī)停止。 雙極式控制可逆 PWM 變換器的輸出平均電壓為： sonsonsond U)1Tt2(UT tTUTtU ????? 若占空比ρ和電壓系數(shù)γ的定義與不可逆變換器相同，則在雙極式是可逆變換器中：12 ?? ?? 就和不可逆變換器中的關(guān)系不一樣了。當(dāng)正脈沖較寬時， tonT/2，則 Uab 的平均值為 正，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，則反轉(zhuǎn)；如果正、負(fù)脈沖相等， t=T/2，平均輸出電壓為零，則電動機(jī)停止。 1dI 相當(dāng)于一般負(fù)載的情況，脈動電流的方向始終為正； 2dI 相當(dāng)于輕載情況，電流可在正負(fù)方向之間脈動，但平均值仍為正，等于負(fù)載電流。因此， abU 在一個周期內(nèi)具有正負(fù)相間的脈沖波形，這是雙極式名稱的由來。 U g 4U g 1OttU g 2 U g 3OV T 1V T 4V D 2V D 3V T 1V T 4V D 2V D 3V T 1V T 4V D 2V D 3 圖 雙極式控制可逆 PWM變換器的驅(qū)動電壓、輸出電壓和電流波形 它們之間的關(guān)系是： 3241 gggg UUUU ????? 。因為關(guān)斷時電路中（含布線）電感的能量要釋放，所以還會出現(xiàn)一定的過電壓， Cs的分流使 ic在晶閘管兩端電壓在開始上升的同時就下降，器件的關(guān)斷損耗對比無緩沖電路大大降低 武漢工程大學(xué)課程設(shè)計 9 圖 充放電型 RCD緩沖電路示意圖 H 橋可逆 PWM 變換器 可逆 PWM 變換器主電路有 多種形式，最常用的是橋式（亦稱 H 型）電路，如圖 所示。在有緩沖電路的情況下， V開通時緩沖電容 Cs先通過 Rs向