【正文】 21 參考文獻(xiàn)： 參考文獻(xiàn) ： 【1】《電力電子技術(shù)》王兆安 黃俊 【2】《Protel2004》神龍工作室 人民郵電出版社 【4】 《Altium Designer6 電路圖設(shè)計百例》 姜艷波 化學(xué)工業(yè)出版社 【5】 《電路設(shè)計與制板 Protel DXP 典型實例》 老虎工作室 倪澤峰 江 中華 人民郵電出版社 【6】田健，郭會軍，王華民，等大功率IGBT瞬態(tài)保護(hù)研究 力電子技術(shù) 【7】《電力電子技術(shù)手冊》(精)/國外電氣工程名著譯叢 機(jī)械 工業(yè)出版社 (200401 出版) 西安 機(jī)械工業(yè)出版社 北京人民郵電出版社 【3】 《Protel DXP 電路設(shè)計制版入門與提高》 雪茗齋電腦教育研究室 221。該軟件將項目管理方式、原 理圖和 PCB 圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計、拓樸自動布線以及電路仿真 等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計提供了強(qiáng)大的支持。當(dāng)前比較流行的 Protel 9Protel 9 9 SE，就是它的前期版本。通過 設(shè)計輸入仿真、PCB 繪制編輯、拓?fù)渥詣硬季€、信號完整性分析和設(shè)計輸 出等技術(shù)融合，Protel DXP 提供了全面的設(shè)計解決方案。Protel DXP 是第一個將所有設(shè)計工具集于一身的板級設(shè)計 系統(tǒng)，電子設(shè)計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照 自己的設(shè)計方式實現(xiàn)。 Protel DXP 在前 版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能?？梢灾苯诱{(diào)用,用戶也可以將自己編寫 的 實 用 程 序 導(dǎo) 入 到 MATLAB 函 數(shù) 庫 中 方 便 自 己 以 后 調(diào) 用 ， 此 外 許 多 的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以 用。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常 用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C，F(xiàn)ORTRAN 等語 言完相同的事情簡捷得多，并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu) 點,使 MATLAB 成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算 方面首屈一指。 19 附錄一 Matab 簡介 MATLAB 是美國 MathWorks 公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開 發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán) 境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 兩大部分。同時發(fā)現(xiàn)了還有很多工具及理論以后亟待學(xué)習(xí)。最后我們還嘗試用 PROTEL DXP 設(shè)計畫出部分的實際電路板圖，要考慮更多的問題提出了更高要求。到今天，課程設(shè)計基本告成，才切身領(lǐng)悟“實踐是檢驗真理的 唯一標(biāo)準(zhǔn)”學(xué)海無涯，學(xué)無止境。當(dāng)初沒有思路，誠如舉步維艱，茫茫大地，不見道路。課程設(shè)計開始的時候思緒全無，舉步維艱，對于理論知識學(xué)習(xí) 不夠扎實的我們深感“書到用時方恨少” ，于是想起圣人之言“溫故而知新” ，便 重拾教材與實驗手冊，對知識系統(tǒng)而全面進(jìn)行了梳理，遇到難處先是苦思冥想再 向同學(xué)請教，終于熟練掌握了基本理論知識，而且領(lǐng)悟諸多平時學(xué)習(xí)難以理解掌 握的較難知識，學(xué)會了如何思考的思維方式，找到了設(shè)計的靈感。比如《電工基礎(chǔ)》《電力電子器件》《開 、 、 關(guān)電源技術(shù)》等課程，看起來不是很有用的東西現(xiàn)在去都集中在一塊兒了。 自己看起來多完美的設(shè)計在實踐 下就漏洞百出了。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重 重， 這畢竟第一次做的， 難免會遇到過各種各樣的問題， 比如有時候被一些小的， 細(xì)的問題擋住前進(jìn)的步伐，讓我們總是為了解決一個小問題而花費很長的時間。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌 握電子的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 其典型接線圖如下： 圖 219 M57962L 型 IGBT 驅(qū)動器的原理與接線圖 16 Protel 仿真圖如下 圖 220 單個 IGBT 驅(qū)動保護(hù)電路原理圖和控制及其驅(qū)動電路 PCB 圖 221 單個 IGBT 驅(qū)動保護(hù)電路原理圖 17 3. 硬件實現(xiàn) 利用 PROTEL DXP 做得自動布線圖如下 圖 222 PROTEL DXP 自動布線圖 18 六、實驗總結(jié) 這次課程設(shè)計歷時二個星期多左右，通過這兩個星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的 很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián) 系實際的能力還急需提高。當(dāng) IGBT 開通時， 若發(fā)生負(fù)載短路等發(fā)生大電流的故障， Uce 會上升很多， 使得 Vd7 截止， EXB841 的 6 腳 “懸空” B 點和 C 點電位開始由約 6V 上升， ， 當(dāng)上升至 13V 時， Vz1 被擊穿，V3 導(dǎo)通，C4 通過 R7 和 V3 放電，E 點的電壓逐漸下降，V6 導(dǎo)通，從而 使 IGBT 的 GE 間電壓 Uce 下降，實現(xiàn)軟關(guān)斷，完成 EXB841 對 IGBT 的保護(hù)。14 和 15 兩腳間外加 PWM 控制信號，當(dāng)觸發(fā)脈沖信號施加于 14 和 15 引腳時，在 GE 兩端產(chǎn)生約 16V 的 IGBT 開通電壓；當(dāng)觸發(fā)控制脈沖撤銷時， 在 GE 的 IGBT 關(guān)斷電壓。它本身具有驅(qū)動電流放 大能力，同時具有使控制電路和 IGBT 所在主電路間實現(xiàn)電流隔離的功能，還具 有過電流保護(hù)功能 [7] 。我們可以選 30A，600V，TO247 封 裝的 IGBT 管，如三星公司的 SGH30N60VFD、IR 公司的 IRGPC50KDHARRIS 公司 的 HGTG27N60C3DR、IXYS 公司的 IXSH30N60AVI 等 [ 5] [ 6] 。為減小噪聲，選閉合鐵芯，如 OD 型 硅鋼鐵芯（400Hz）或鐵粉芯鐵芯 C 為工頻電容，可以選 CBB6110μF250VAC [5 ] . 帶濾波頻率為 100π Hz，三正弦波源電壓幅值 時逆變波形圖 圖 217 帶濾波的電流 c ,電壓 U ab , U aN 14 i 帶濾波，為 50π Hz，三正弦波源電壓幅值 時逆變波形圖 圖 218 帶濾波的電流 c ,電壓 U ab , U aN 圖 i 加 LC 濾波裝置后發(fā)現(xiàn)輸出電流 ic ,電壓 U ab , U aN 調(diào)節(jié)信號波波的 fo, uo 影響 SPWM 的頻率和脈寬改變 IGBT 導(dǎo)通時間，從而可 改變輸出電壓電流頻率幅值。 12 產(chǎn)生頻率為 100HZ 時的實驗 圖 215 頻率為 100HZ 的仿真模型 從圖 215 可以看出，系統(tǒng)輸出正弦波周期為 ，即頻率為 100HZ。 圖 213 頻率為 30HZ 仿真模型 11 從圖 213 可以看出，系統(tǒng)輸出正弦波周期為 左右，即頻率約為 三路波形分別為 uUN’,uVN’,uWN’,第四路為濾波前的 uVW，第五路為濾波后的 uVW。 o 圖 212 三相橋式 PWM 逆變電路中的控制部分電路 MATLAB 仿真模型 3） 仿真結(jié)果與分析 產(chǎn)生頻率為 30HZ 時的實驗 10 將控制電路中的三相正弦波函數(shù)發(fā)生器 Sine Wave 的頻率調(diào)為 30HZ，即在頻率 參數(shù)欄中輸入 60*pi，則系統(tǒng)輸出頻率也應(yīng)為 30HZ。這樣產(chǎn)生的六路 spwm 波分別控制六個 IGBT 的通斷，從 而在負(fù)載端產(chǎn)生與調(diào)制波同頻的三相交流電。圖中的變壓器起到隔離作用，使得 spwm 波和負(fù)載波形同時 能測取。主要用到了 simpowersystems 工具箱和 Simulink 工具箱。如圖 210 所 示其正弦波面積為 7 四、 MATlAB 仿真設(shè)計 1） 主電路 整個三相橋式 PWM 逆變電路的設(shè)計分為兩塊——主電路部分和控制電路部 分。在每一個區(qū)段，等分成若干個等寬脈沖(N)，使這 N 個 等寬脈沖面積等于這一區(qū)段正弦波面積。 ，要從一相正弦波方便 地得到其他兩相，必須把一個周期分成 6 的整數(shù)倍。計算就大大簡化了。其出發(fā)點是設(shè)法使 SPWM 波形的每個脈沖都與三角波中心線對稱。 5 25 控制電路 自然采樣法 按照 SPWM 控制的基本原理， 在正弦波與三角波的交點進(jìn)行脈沖寬度和間隙的 采樣，去生成 SPWM 波形，成為自然采樣法。死區(qū)時間的長短主要由開 關(guān)器件的關(guān)斷時間決定。 1/3) U d 和 0 共 5 種電平組成。Ud 和 0 三種電平構(gòu)成負(fù)載相電壓 PWM 波由(177。 得出，當(dāng) 1 和 6 通時， uUV =0。 uUV 波形可由 uUN 39。當(dāng) urUuc 時，給 V1 導(dǎo)通信號，給 V4 關(guān)斷信號， uUN 39。 的 PWM 波形只有177。 = ?U d / 2 給 V1(V4)加導(dǎo)通信號時，可能是 V1(V4)導(dǎo)通，也可能是 VD1(VD4)導(dǎo)通。 24 主電路 當(dāng) U rU uUN 39。參考信號的幅值也可在一定范圍內(nèi)變化，決定輸出電壓的大小。在 SPWM 中 常用等腰三角波作為載波，因為等腰三角波是上下寬度線性對稱變化的波形，當(dāng) 它與任何一個光滑的曲線相交時，在交點的時刻控制開關(guān)器件的通斷，即可得到 一組等幅而脈沖寬度正比于該曲線函數(shù)值的矩形脈沖，這正是 SPWM 所需要的結(jié) 果 （21）可控整流器調(diào)壓、六拍逆變器變頻 (23) 不控整流、斬波器