【正文】 時(shí)，只有很小的泄漏電流存在。 通態(tài)電流Ids 可用下式表示： Ids=(1+Bpnp)Imos 式中Imos ——流過MOSFET 的電流。盡管等效電路為達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，但流過MOSFET 的電流成為IGBT 總電流的主要部分。 IGBT 的開關(guān)特性是指漏極電流與漏源電壓之間的關(guān)系。在IGBT 導(dǎo)通后的大部分漏極電流范圍內(nèi)， Id 與Ugs呈線性關(guān)系。 IGBT 的轉(zhuǎn)移特性是指輸出漏極電流Id 與柵源電壓Ugs 之間的關(guān)系曲線。在截止?fàn)顟B(tài)下的IGBT ，正向電壓由J2 結(jié)承擔(dān)，反向電壓由J1結(jié)承擔(dān)。輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs 的控制，Ugs 越高， Id 越大。IGBT 的工作特性包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類： （2） 靜態(tài)特性IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性和開關(guān)特性。 IGBT模塊由于具有多種優(yōu)良的特性，使它得到了快速的發(fā)展和普及，已應(yīng)用到電力電子的各方各面。在冬天特別干燥的地區(qū)，需用加濕機(jī)加濕。一般保存IGBT模塊的場(chǎng)所，應(yīng)保持常溫常濕狀態(tài)，不應(yīng)偏離太大。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時(shí)將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。在安裝或更換IGBT模塊時(shí)，應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。這時(shí)，如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓，則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。 在應(yīng)用中有時(shí)雖然保證了柵極驅(qū)動(dòng)電壓沒有超過柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會(huì)產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。因此因靜電而導(dǎo)致柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。由于IGBT模塊為MOSFET結(jié)構(gòu)，IGBT的柵極通過一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離。同時(shí)，開關(guān)損耗增大，使原件發(fā)熱加劇，因此，選用IGBT模塊時(shí)額定電流應(yīng)大于負(fù)載電流。其相互關(guān)系見下表。IGBT與MOSFET一樣也是電壓控制型器件，在它的柵極—發(fā)射極間施加十幾V的直流電壓，只有在uA級(jí)的漏電流流過，基本上不消耗功率。 單片機(jī)控制PWM直流調(diào)速系統(tǒng)主電路圖(1)IGBT模塊簡(jiǎn)介IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(絕緣柵雙極型晶體管)的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件驅(qū)動(dòng)功率小和開關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。由于直流電源靠二極管整流器供電，不可能回饋電能，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)只好對(duì)濾波電容充電，這將使電容兩端電壓升高，稱作“泵升電壓”。由于電容容量過大，突加電源時(shí)相當(dāng)于短路，勢(shì)必產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管，為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間串加限流電阻（或者電抗），合上電源以后，延時(shí)開關(guān)將短路，以免在運(yùn)行中造成附加損耗。主電路如圖33所示從圖中可以看出，380V電壓經(jīng)過六個(gè)二極管的全波整流，變?yōu)橹绷鳌５谒恼?系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 主電路本設(shè)計(jì)整流電路由不可控的二極管三相橋式整流橋組成,采用功率晶體管GTR組成的直流PWM功率變換器。（2）對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用。在eε的情況下，將積分分離后有兩種運(yùn)算方法，一種是進(jìn)行比例調(diào)節(jié)運(yùn)算， 它適合用于比例系數(shù)較大的場(chǎng)合；另一種是直接輸出限幅值，使電動(dòng)機(jī)在最大容許的電樞電流下加速或減速，它適合于比例系數(shù)較小的場(chǎng)合。為了減少退飽和超調(diào)，采用積分分離的比例積分調(diào)節(jié)算法。（5）其輸出限幅值用來限制αmin和βmin，防止丟脈沖，逆變失敗。（3）調(diào)節(jié)電流，使電流跟隨其給定電壓Ui變化。 雙閉環(huán)控制原理（1） 電流環(huán)的設(shè)計(jì)由主電路可知，電流反饋環(huán)是霍爾電流傳感器(BHL)主電路電流進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過放大濾波后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，再送入單片微機(jī)進(jìn)行反饋控制，軟件采用比例積分調(diào)節(jié)算法，有式 yk = [ + （）式中，Ts為采樣周期可知，PI調(diào)節(jié)的非遞推位置算式為 （）電流環(huán)的作用：（1）對(duì)內(nèi)環(huán)內(nèi)擾動(dòng)起及時(shí)抗擾作用。 所示。 橋式降壓斬波電路控制原理本文采用可逆調(diào)速，絕緣柵雙極型晶體管 VV,VV分別是同時(shí)導(dǎo)通關(guān)斷的，設(shè) V V 先導(dǎo)通T 秒后再同時(shí)關(guān)斷,間隔一定時(shí)間之后。T+ T=T保持一定，使T在0~T范圍內(nèi)變化。T保持一定，使T在0~范圍內(nèi)變化。T保持一定，使T在0~范圍內(nèi)變化。使用下面三種方法中的任何一種，都可以改變的值，從而達(dá)到調(diào)壓的目的。電動(dòng)機(jī)電樞端電壓 U為其平均值。圖為PWM降壓斬波器的原理電路及輸出電壓波形，假定晶閘管 V 先導(dǎo)通了 T 秒（忽略 V 的管壓降，這期間電源電壓 U全部加到電樞上），然后關(guān)斷了T 秒（這期間電樞端電壓為零）。設(shè)直流電源電壓為U，將電樞串聯(lián)成一個(gè)電阻R，接到電源 U，則穩(wěn)態(tài)電壓方程式為 U= U IR （）顯然，調(diào)節(jié)電阻R既可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速的目的，但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法，其效率太低，因此，隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了很多新的電樞電壓控制方法，如：由交流電源供電，使用IGBT整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；使用硅整流器將交流點(diǎn)整流成直流電，再由PWM降壓斬波器進(jìn)行斬波調(diào)壓等。勵(lì)磁控制法控制磁通 ，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制；而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)性能也較差。在動(dòng)態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動(dòng)和升速過程中表現(xiàn)出很快的動(dòng)態(tài)跟隨性，在動(dòng)態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)，抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)。得到過電流的自動(dòng)保護(hù)。采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)聯(lián)接，這樣就可以實(shí)現(xiàn)在起動(dòng)過程中只有電流負(fù)反饋，而它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋不同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，只靠轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動(dòng)態(tài)性能。若采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雖然可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，不過當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求快速起制動(dòng)，突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)難以滿足要求，因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來控制動(dòng)態(tài)過程的電流或轉(zhuǎn)矩，在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，只有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來控制電流的，但它只是在超過臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想地控制電流的動(dòng)態(tài)波形，當(dāng)電流從最大值降低下來以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減少，因而加速過程必然拖長(zhǎng)。同時(shí)，由于電機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小。并且IGBT可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資省。考慮使電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)且滿足性能要求，選擇IGBT三相全控橋交流器供電方案。在直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動(dòng)觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時(shí)電壓Ud。但直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM受器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)，靜止可控整流器適用大功率的系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱GM系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。第二章 方案比較與選擇；；；。由于單片機(jī)的體積小、重量輕、功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、控制靈活、應(yīng)用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，單片機(jī)的應(yīng)用也更加廣泛特別是在各種領(lǐng)域的控制、自動(dòng)化等方面。如今，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制已經(jīng)離不開單片機(jī)的支持，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展促進(jìn)了自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，使人類社會(huì)步入了自動(dòng)化時(shí)代，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與其他學(xué)科領(lǐng)域交叉融合，促進(jìn)了學(xué)科發(fā)展和專業(yè)更新，引發(fā)了新興交叉學(xué)科與技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。直流電動(dòng)機(jī)在冶金、礦山、化工、交通、機(jī)械、紡織、航空等領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用?！? 礦用電機(jī)車的齒輪傳動(dòng)裝置有兩種型式：一種是單級(jí)開式齒輪傳動(dòng)，另一種是兩級(jí)閉式齒輪減速箱。每個(gè)軸箱上座裝一付板簧，板簧用連桿與車架相連。 　　彈簧托架是一個(gè)組件，由彈簧、連桿、均衡梁組成。車架靠彈簧托架支承在軸箱上，軸箱是車架與輪對(duì)的連接點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)輪對(duì)有傳動(dòng)齒輪，電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪減速后帶動(dòng)輪對(duì)旋轉(zhuǎn)。車輪有兩種，一種是輪箍和輪芯熱壓裝在一起的結(jié)構(gòu)；另一種是整體車輪。運(yùn)行中因常受到?jīng)_擊、碰撞，而產(chǎn)生變形，所以應(yīng)加大鋼板厚度或采取相應(yīng)的增加車架剛度的措施。除了輪對(duì)和軸承箱，機(jī)車上的機(jī)械和電氣裝置都安裝在車架上。電氣部分包括：直流串激電動(dòng)機(jī)、控制器、電阻箱、受電弓、空氣自動(dòng)開關(guān)（架線式電機(jī)車）或隔爆插銷、蓄電池（蓄電池電機(jī)車）。　　礦用電機(jī)車由由機(jī)械部分和電氣部分組成?！? 主要用于主要用于井下運(yùn)輸大巷和地面的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)：體積小，功能全，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，結(jié)構(gòu)合理，指令豐富，控制功能強(qiáng)，造價(jià)低等。而作為單片嵌入式系統(tǒng)的核心—單片機(jī)，正朝著多功能、多選擇、高速度、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量和強(qiáng)I/O功能等方向發(fā)展。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，以及市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品功能和性能的要求不斷提高，直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用更加廣泛，尤其是在智能機(jī)器人中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；礦用電機(jī)車；調(diào)速ABSTRACTThis paper mainly introduces singlechip based on the mine lootive power the speed control system hardware design，In this paper, first the principle of the DC converter, stepdown chopper control mode and speed characteristics, PWM realization of the basic principles and methods ，Hardware and then into the main circuit and control circuits were described.To achieve the puter digital control, in terms of design, used AT89C51 as a whole control system of the control circuit core, and with all that driv