電壓源型異步電動機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(參考版)
2025-07-03 07:53本頁面
【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用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識。當(dāng)我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務(wù)后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的課程設(shè)計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。我的題目是“電壓源型逆變電路 IGBT 驅(qū)動信號設(shè)計” ，開始覺得題目比較簡單，其實不然，著手開始準(zhǔn)備時發(fā)現(xiàn)，電路設(shè)計雖然簡單，但程序設(shè)計比較困難，不過最終還是完成了。比如一個正弦周期內(nèi)輸出 40 個 PWM 信號，則 T 為 500ns，如 51MCU 采用 12MHz的晶振則是 T 一 500 個機(jī)器周期，通過 2 個定時器按正弦函數(shù)曲線分別對內(nèi)部時鐘的計數(shù)，在定時中斷中對輸出腳置 0 或置 1 就可以實現(xiàn)正弦波形的生成。在 51 單片機(jī)中就是采用 TO 來控制高電平時間(即可變占空比)、T1 控制低電平時間(T —r)，進(jìn)而實現(xiàn) D／A 轉(zhuǎn)換。如果 PWM 信號的占空比隨時間變化，那么通過濾波之后的輸出信號將是隨幅度變化的模擬信號。PWM 信號是一種具有固定周期(T)和不定占空比(r)的數(shù)字信號。采用脈寬調(diào)制 PWM 信號來實現(xiàn) D／A 轉(zhuǎn)換也是一種常用的方法，可以用 PWM 信號產(chǎn)生所需的直流或交流信號。它是一種高性能、低功耗的 8 位CMOS 微處理芯片，市場應(yīng)用最多。針對以上的缺陷，在實際應(yīng)用中現(xiàn)作了改進(jìn)。二是它僅對短路情況下才能檢測，對于一般過載不起作用。保護(hù)動作過程，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 點和 C 點電位穩(wěn)定在 8V 左右，Vzl 不被擊穿，V3 不通，E 點電位保持在 20V ,二極管 V6 截止。迅速上升，使EXB841的6腳“懸空” 。正常關(guān)斷過程，控 制 電路 使EXB841輸人端14,15腳無電流流過，光藕TLP550不通，A點電位L升使VI,V2導(dǎo)通。V2 截止使D 點電位上升至 20V,V 4 導(dǎo)通 V5 截止，EXB841 通過 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)動提供一 5V 反偏壓。短路過流保護(hù)部分由 V1,V3,V6,VZ1 和C2,R3,R4,R5,R6,C3,R7,R8,C4 等組成，實現(xiàn)過流檢測和延時保護(hù)功能。圖 EXB841 功能框圖EXB841 主要由放大、過流保護(hù)、5V 基準(zhǔn)電壓和輸出等部分組成。2/dU本科生課程設(shè)計（論文）10第 4 章 硬件設(shè)計 驅(qū)動芯片 EXB841要很好使用 IGBT，必須根據(jù)它的特點設(shè)計合理的、保護(hù)措施齊全的驅(qū)動電路進(jìn)行控制否則很容易造成 IGBT 的損壞。由上分析， 的波形是幅值1UNu為 的矩形波， V、M 兩相情況跟 U 相類似。2/1dUNu?當(dāng) 時，給 以導(dǎo)通信號，給 以關(guān)斷信號，則 。U、V、W 各相功率開關(guān)器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以 U 相rurW012為例。本科生課程設(shè)計（論文）9 圖 4 三相橋式 PWM 逆變電路三相電壓型 PWM 逆變電路只要實現(xiàn)功能就是將直流電壓變換成交流電壓。現(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)實際上就是斬波控制技術(shù)，就是對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即是通過對一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來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)于一個由 MOSFET 驅(qū)動的厚基區(qū) GTR ，其簡化??10??12本科生課程設(shè)計（論文）8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)上是一個場效應(yīng)晶體管，只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個 P 型層。6??負(fù)載相電壓有效值 為UN ???? 基波幅值 和基波有效值 分別為1m1UN；??在上述 導(dǎo)電方式逆變器中，我們采用“先斷后通”的方法來防止同一相08上下兩橋臂的開關(guān)器件同時導(dǎo)通而引起直流側(cè)電壓短路，使得在通斷信號之間留有一個短暫的死區(qū)時間。61nk?? 輸出線電壓有效值 dudtU????基波幅值 和基波有效值 分別為1Vm1UV；?? ?接下來，我們再對負(fù)載相電壓 進(jìn)行分析。 參數(shù)計算下面對三相橋式逆變電路的輸出電壓進(jìn)行定量分析。脈動一次，而直流側(cè)電壓是基本無脈動的，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動的，且脈動的情況和 脈動情況di大體相同。把橋臂 5 的電流加起來，就可得到直流側(cè)電流 的波形，d di如圖 2h 所示。0?Ui4V、 的波形與 形狀相同，相位一次相差 。39。39。39。39。39。39。負(fù)載阻抗角 越大， 導(dǎo)通時間越長。Nu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， 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 ?Ui時 的波形。N壓分別為把上式各式相加并整理可求得 設(shè)負(fù)載為三相對稱負(fù)載，則有 ，于是0??WNVUNu 所以 也是矩形波，如圖 2e 所示，其頻率為 的 3 倍，幅值為其 ，1Nu 1UNu3/1即 。UNWUVuu本科生課程設(shè)計（論文）5 圖 2 三相電壓型橋式逆變
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