直流斬波電路設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-04-09 15:23本頁面
【正文】 空比α，則 0U 隨之減小。 負(fù)載電流的平均值為 ： （ 2） 若負(fù)載中 L值較小，在 V關(guān)斷后，到了 t2 時(shí)刻，如圖 4所示，負(fù)載電流已衰減至零，出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。 (2)電阻 REUI M?? 00EETttt EtU ono f fonon ?????0 5 因?yàn)楫?dāng)輸出電壓為 100V時(shí)， 按照設(shè)計(jì)要求輸出電流小于等于 5A， 假設(shè)輸出電流為 ~5A。 (3)IGBT 當(dāng) IGBT 截止時(shí)，回路通過二極管續(xù)流，此時(shí) IGBT 兩端承受最大正壓為100V；而當(dāng) ? =1 時(shí)， IGBT 有最大電流，其值為 1A。而一般的 IGBT 都滿足要求。 (5)電感 若要使輸出電流不斷續(xù)，則要 （ 4） （ 5） Tton/?? （ 6） 由于 m值應(yīng)大于最小設(shè)定值 為 ，當(dāng) m =， f=40KHz 時(shí)， 由 式 ?? /T? （ 7） RL/?? （ 8） 故 （ 9） 當(dāng) ? =0時(shí) L為無窮大，故 L應(yīng)盡可能大，此處選 L=700 mH 。 實(shí)際上控制電路就是一個(gè)脈寬調(diào)節(jié)器， 脈寬調(diào)節(jié)器的基本工作原理是用一個(gè)電壓比較器，在正輸入端輸入一個(gè)三角波，在負(fù)輸入端輸入一直流電平，比較后輸出一方波信號，改變負(fù)輸入端直流電平的大小，即可改變方波信號的脈寬。因?yàn)轭}目要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，所以我選用一般的 PWM 發(fā)生芯片來進(jìn)行連續(xù)控制。 圖 5 SG3525 引腳圖 SG3525 的 11 和 14 腳輸出兩個(gè)等幅、等頻、 相位互補(bǔ)、占空比可調(diào)的 PWM信號。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端 (腳 3)。該放大器是 15 8114146751316912310 12VCVR E FC OM P NIN IN +OS C S YN CVC C C S SOU T AOS C OU TSD GNDDIS CRTOU T BCT 7 一個(gè)兩級差分放大器。 控制電路工作原理 由于 SG3525 的振蕩頻率可表示為 ： )( 1 dtt RRCf ?? （ 10） 式中 : tC , tR 分別是與腳 腳 6 相連的振蕩器的電容和電阻； dR 是與腳 7相連的放電端電阻值。可得 f=，基本滿足要求。因此可以將驅(qū)動電路輸出的過流保護(hù)電流信號經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號來進(jìn)行過流保護(hù)，如圖 6所示。 S G 3 5 2 51 61 51 3過 流 信 號 輸 入1 41 11 21 0911 0 0 u F+ 5 . 1 V+ 5 . 1 V+ 1 5 V867525 . 1 K1 K0 . 0 1 u F1 0 K1 0 K1 0 KI N 4 1 4 8I N 4 1 4 8控 制 信號 輸 出 圖 6 控制電路部分電路圖 4 驅(qū)動電路原理與設(shè)計(jì) 8 驅(qū)動電路方案選擇 該驅(qū)動部分是連接控制部分和主電路的橋梁，該部分主要完成以下幾個(gè)功能： (1)提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷海?IGBT 可靠的開通和關(guān)斷； (2)提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時(shí)電流，使 IGBT 能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通； (3)盡可能小的輸入輸出延遲時(shí)間，以提高工作效率； (4) 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信 號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣； (5)具有靈敏的過流保護(hù)能力。針對驅(qū)動電路的隔離方式： 采用光電耦合式驅(qū)動電路，該電路雙側(cè)都有源。另外它使用比較方便，穩(wěn)定性比較好。 本系統(tǒng)中，對電壓要求不高，而且只有一個(gè)全控器件需要控制，又有一些全控器件專用的驅(qū)動芯片，所以選擇此方案。它具有單電源、正負(fù)偏壓、過流檢測、保護(hù)、軟關(guān)斷等主要特性，其功能完善，控制簡便可靠。 如圖 7所示，其工作電源為 20177。當(dāng)腳 15和腳 14 有 10mA 電流通過時(shí)，腳 3輸出高電平而使 IGBT 導(dǎo)通；而當(dāng)腳 15 和腳14無電流通過時(shí)，腳 3 輸出低電平使 IGBT 關(guān)斷；若 IGBT 導(dǎo)通時(shí)，若承受短路電流，則其電壓 ceV 隨電流的增大迅速上升，腳 6 懸空，腳 3 電位開始下降，從而逐漸關(guān)斷 IGBT。當(dāng) ICE6A 時(shí)，過流保護(hù)電流控制運(yùn)算放大器，使其輸出軟關(guān)斷信號，將腳 3輸出電平降為 O。 圖 8 驅(qū)動電路原理圖 5 保護(hù)電路的原理與設(shè)計(jì) 1 51 49631254 . 7 K+ 2 0 VT L P 5 2 12 0 0 Ω+ 1 2 VV D 2R G4 7 u FE X B 8 4 14 7 u FI G B T控 制 端 信號反 饋 回 控 制 端 過流 信 號主 回 路 10 在電力電子電路中，除了電力電子器件參數(shù)選擇合適、驅(qū)動電路設(shè)計(jì)良好外，采用合適的過電壓、過電流、 dtdu/ 保護(hù)和 dtdi/ 保護(hù)也是必要的。 為了達(dá)到保護(hù)效果，可以使用阻容保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過壓能量，同時(shí)抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩，過電壓保護(hù)電路如圖 7所示。當(dāng)器件 擊穿或短路、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過載、直流側(cè)短路、可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變失敗，以及交流電源電壓過高或過低、缺相等，均可引起過流。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種的過流保護(hù)措施。器件直接串接快速熔斷器才對元件的保護(hù)作用最好，因?yàn)樗鼈兞鬟^同 — 個(gè)電流．因而被廣泛使用。 11 圖 10 過電流保護(hù)電路圖 12 6 電路仿真 由 MATLAB 搭建的仿真電路如圖
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