【正文】 。可以在 V處接一個(gè)約 0. luf 的電容濾去電壓尖峰。在實(shí)驗(yàn)電路中，由于接入誤差放大器反向輸入端的反饋電壓也是相對(duì)與 12 腳而言，所以主回路和控制回路的接地端應(yīng)相連?？梢院?15 腳共用一個(gè)電源，也可用更高電壓的電源。另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生 士 1%V 的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。 16 腳 :VREF(基準(zhǔn)電壓端 ):基準(zhǔn)電壓端 16 腳的電壓由內(nèi)部控制在 5. 1 V 土 1%。 SG3525 的工作原理 30 SG3525 內(nèi)置了 精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至 %，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無(wú)須外接分壓電阻。在 CT 引腳和 Discharge 引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。 SG3525 的軟啟動(dòng)接入端（引腳 8）上通常接一個(gè) 5 的軟啟動(dòng)電容。此時(shí)， PWM 瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過(guò)兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無(wú)法導(dǎo)通。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。反之亦然。當(dāng) Shutdown（引腳 10）上的信號(hào)為高電平時(shí)， PWM 瑣存器將立即動(dòng)作，禁止 SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。注意， 31 Shutdown 引腳不能懸空，應(yīng)通過(guò)接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響 SG3525 的正常工作。如果輸入電壓過(guò)低，在 SG3525 的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。 圖 SG3525 引腳功能 第 五 章 主電路元部件及參數(shù)計(jì)算 整流變壓器容量計(jì)算 變壓器二次側(cè)電壓 2u的計(jì)算 在一般情況下，晶閘管裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓往往不一致。要 32 求它們相互隔離，故通常要配用整流變壓器。 S為整流變壓器的總?cè)萘浚?S為變壓器一次側(cè)的容量， 1u為一次側(cè)電壓 , 1I為一次側(cè)電流 , 2為變壓器二次側(cè)的容量， 2U為二次側(cè)電壓， 2為二次側(cè)的電流， 21,mm為相數(shù)，以下就是各量的推導(dǎo)和計(jì)算過(guò)程。 IGBT 管的參數(shù) IGBT（ Insulated Gate Bipolor Transistor）叫做絕緣柵極雙極晶體管。其開關(guān)速度可達(dá) 1mS，額定電流密度100A/cm2， 電壓驅(qū)動(dòng)，自身?yè)p耗小。 圖 IGBT 信號(hào)及波形圖 設(shè) VUd 220?考慮占空比為%90，則VUU ds ?? 因?yàn)?S246，取3倍裕量，選耐壓為V800 大致為 4 倍關(guān)系，故應(yīng)選用大于 4 倍額定負(fù)載電流的 IGBT 為宜，因此選用A274以上 ,額定電壓 1600V 左右的 IGBT。 AII ddD ???? AI dD ??? AIAVI DD )( ???? 濾波電容 C1 的 選擇 C1 一般根據(jù)放電的時(shí)間常數(shù)計(jì)算，負(fù)載越大，要求紋波系數(shù)越小，一般不做嚴(yán)格計(jì)算，多取 2020 uF 以上。 第六 章 主電路保護(hù)電路設(shè)計(jì) 35 IGBT 的保護(hù)設(shè)計(jì) 在斬波電路中對(duì)斬波器的保護(hù)，實(shí)際上就是對(duì) IGBT 的保護(hù)。在設(shè)計(jì)對(duì) IGBT 的保護(hù)系統(tǒng)中，主要是針對(duì)過(guò)電流保護(hù)和開關(guān)過(guò)程中的過(guò)電壓保護(hù)。對(duì)于過(guò)載保護(hù)不必快速響應(yīng)，可采用集中式保護(hù)，即檢測(cè)輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當(dāng)此電流超過(guò)設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖所有 IGBT 驅(qū)動(dòng)器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。 IGBT能承受很短時(shí)間的短路電流，能承受短路電流的時(shí)間與該 IGBT 的導(dǎo)通飽和壓降有關(guān)，隨著飽和導(dǎo)通壓降的增加而延長(zhǎng)。存在以上關(guān)系是由于隨著飽和導(dǎo)通壓降的降低， IGBT 的阻抗也降低，短路電流同時(shí)增大，短路時(shí)的功耗隨著電流的平方加大，造成承受短路的時(shí)間迅速減小。軟關(guān)斷指在過(guò)流和短路時(shí)，直接關(guān)斷 IGBT。為增加保護(hù)電路的抗騷擾能力，可在故障信號(hào)與啟動(dòng)保護(hù)電路之間加一延時(shí)，不過(guò)故障電流會(huì)在這個(gè)延時(shí)內(nèi)急劇上升，大大增加了功率損耗，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致器件的 di/dt 36 增大。 降柵壓旨在檢測(cè)到器件過(guò)流時(shí)，馬上降低柵壓，但器件仍維持導(dǎo)通。若延時(shí)后故障信號(hào)依然存在，則關(guān)斷器件，若故障信號(hào)消失，驅(qū)動(dòng)電路可自動(dòng)恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，因而大大增強(qiáng)了抗騷擾能力。極高的電流下降率將會(huì)在主電路的分布電感上感應(yīng)出較高的過(guò)電壓，導(dǎo)致 IGBT 關(guān)斷時(shí)將會(huì)使其電流電壓的運(yùn)行軌跡超出它的安全工作區(qū)而損壞。但對(duì)于 IGBT 的開通來(lái)說(shuō)，集電極電路的電感有利于抑制續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和電容器充放電造成的峰值電流，能減小開通損耗，承受較高的開通電流上升率。 主電路過(guò)電流保護(hù)電 路 過(guò)電流保護(hù)采用的是在主電路中串聯(lián)一個(gè) 1?的電阻，在其兩端并聯(lián)電磁繼電器的線圈。在 SG3525 內(nèi)部由于 T3 基極與A 端線相連， A 端線由低電壓上升為邏輯高電平，經(jīng)過(guò) SG3525A 的 13腳輸出為高電平，功率驅(qū)動(dòng)電路輸出至功率場(chǎng)效應(yīng)管的控制脈沖消失。 交流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)及計(jì)算 壓敏電阻采用由金屬氧化物（如氧化鋅、氧化鉍）燒結(jié)制成的非線性壓敏元件作為過(guò)電壓保護(hù)，其主要優(yōu)點(diǎn)在于：壓敏電阻具有正反向相同的陡峭的伏安特性，在正常工作時(shí)只有很微弱的電流（ 1mA 以下）通過(guò)元件，而一旦出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)電壓，壓敏電阻可通過(guò)高達(dá)數(shù)千安的放電電流，將電壓抑制在允許的范圍內(nèi)，并具有損耗低，體積小，對(duì)過(guò)電壓反映快等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)采用三相全控橋整流電路，變壓器的繞組為△ — Y 聯(lián)結(jié)，在變壓器交流側(cè)，采用壓敏電阻的保護(hù)回路，如下圖 所示。 VU mA ???? （ 2）計(jì)算壓敏電阻泄放電流初值，即三相變壓器時(shí)： lZRm IKI 0232? （ 624） 式中， ZK能量轉(zhuǎn)換系數(shù)，~.0?ZK； lI02 三相變壓器空載線電流有效值， AIII ll %5%5%5 2202 ????? AIKI lZRm 02 ????? （ 3）計(jì)算壓敏電阻的最大電壓 RmU 的公式為 39 1aRm R RmU K I? 式中， RK 壓敏元件特性系數(shù)； a 壓敏元件非線性系數(shù)。 VIKU aRmRRm 2020 ????? 因此，壓敏電阻額定電壓取 650V 型壓敏電阻。其電路圖如右圖 所示 。壓敏電阻承受的額定電壓峰值就是 2U 40 對(duì)于本設(shè)計(jì)： VVUU mA ~~ ~ 21 ???? ? 因此，壓敏電 阻額定電壓取 300V 型壓敏電阻。 （ 1）在交流進(jìn)線中串接電抗器或采用漏抗較大的變壓器，這些措施可以限制短路短路電流。 （ 3）交流側(cè)經(jīng)電流互感器接入過(guò)電流繼電器或直流側(cè)接入過(guò)電流繼電器，可以在發(fā)生過(guò)電流時(shí)動(dòng)作，斷開主電路。直流開關(guān) 的應(yīng)根據(jù)下列條件選擇： ① 快速開關(guān)的額定電流 2ldI 額定整流電流 NI 。 ③ 快速開關(guān)的分?jǐn)嗄芰?2fddI 直流側(cè)外部短路時(shí)穩(wěn)態(tài)短路電流平均電流平均值 20dI 。 （ 5） 快速熔斷器 它可以安裝在交流側(cè)或直流側(cè)，在直流側(cè)與元件直接串聯(lián)。 ② 熔斷器的額定電流應(yīng)大于溶體的額定電流。 本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的線電壓為 380V，熔斷器額定電壓可選擇 400V。 本課題設(shè)計(jì)中變壓器的一次側(cè)的電流 1I ??? UUK 42 AKII ??? 熔斷器額定 電流 AII FU 1 ???? 因此，如圖 在三相交流電路變壓器的一次側(cè)的每一相上串上一個(gè)熔斷器，按本課題的設(shè)計(jì)要求熔斷器的額定電壓可選 400V，額定電流選 70A。由于 IGBT 模 塊的開關(guān)頻率高，開關(guān)損耗大，特別是對(duì)大功率 IGBT 模塊，一般普通型材散熱器難以滿足要求。目前適合于大功率 IGBT 模塊的熱管散熱器的熱阻可以達(dá)到額定標(biāo)準(zhǔn)以下。 S為整流變壓器的總?cè)萘浚?S為變壓器一次側(cè)的容量， 1U為一次側(cè)電壓 , 1I為一次側(cè)電流 , 2為變壓器二次側(cè)的容量， 2為二次側(cè)電壓， 43 2I為二次側(cè)的電流， 1m、 2為相數(shù)，以下就是各量的推導(dǎo)和計(jì)算過(guò)程。 影響 2U值的因素有： (1) 2值的大小首先要保證滿足負(fù)載所需求的 最大電流值的 maxdI。 (3)變壓器漏抗的存在會(huì)產(chǎn)生換相壓降。 (5)電樞電阻的壓降。通常取 ? ,供電質(zhì)量較差，電壓波動(dòng)較大的情況 ? 應(yīng)取較小值； 44 NNa URIr ?? 表示電動(dòng)機(jī)電樞電路總電阻 ?R的標(biāo)么值，對(duì)容量為 KW150~15的 電動(dòng)機(jī)，通常~?ar。 maxdI 負(fù)載電流最大值； dNdII ??max所以 dNdII max??, 表示允許過(guò)載倍數(shù)。 ??， ?A，2330coscos ??? OB ?， ?C,5%?KU，（其中 A、B、 C 可以查表 中三相全控橋） 表 變流變壓器的計(jì)算系數(shù) 整流電 單相雙 單相半 單相全 三相 三相半 三相全 帶平衡電 45 以下為計(jì)算過(guò)程和結(jié)果： VVBAUU d ~2220)~1()~1(2 ????? ? 這里可以取VU 1402 ?。 根據(jù)主電路的不同的接線方式，由表 查得 ?? dI IIK即得出二次側(cè)電流的有效值 dIIKI ?? 22 ?,從而求的、出變壓器二次側(cè)容量 2222 IUmS ?。一次相電壓有效值 1U 取決于電網(wǎng)電壓。 2IK 為各種接 線形式時(shí)變壓器次級(jí)電流有效值和負(fù)載電流平均值之比。 整流元件晶閘管的選型 正確選擇晶閘管能夠使晶閘管裝置在保證可靠運(yùn)行的前提下降低成本。 再確定晶閘管額定電流)(AVTI，額定電流有效值大于流過(guò)元件實(shí)際電流的最大有效值。 AII Nd ax ???? ? AI dVT ?? 47 由此可求出晶閘管的額定電流，其公式為： AAII VTAVT ~)2~()( ?? 可以取額定電流為 2A。所以在穩(wěn)態(tài)的時(shí)候，它的輸入電壓 0uu i ???? dsi I? ，所以在穩(wěn)態(tài)的時(shí)候， ?/uId si? 的數(shù)值上。 ASR 有輸出限幅值，限幅值為 musi ，這樣電流的最大值為 48 ?/uIm sim? ，當(dāng) md II ? 時(shí)，電流環(huán)將使電流下降，調(diào)節(jié)電位器RP3 的 電 流 反 饋 系 數(shù) 或 整 定 ASR 的 輸 出 限 幅 值 。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起電流波動(dòng)，通過(guò) ACR 的調(diào)節(jié)，使的電流很快的恢復(fù)原值，在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響很小，可以忽略。由表 .1 知，三相橋式電路的平均失控時(shí)間 Ts=? （ 2）電流濾波時(shí)間常數(shù) Toi。 （ 3）電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和 iT? 。 （ 4）電磁時(shí)間常數(shù) lT 的確定。 HIUKL i 2 2 66 9 i nd 21 ????? （ 61） 則電磁時(shí)間常數(shù) sRLT i ???? 49 rVn RIUC N NN m i n / 5 0 0 2 0e ?????? 機(jī)電時(shí)間常數(shù)sCC RGDTmem 7 5 7 5 2 ???? ???? 2. 選擇 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 5%i?? ，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型 I型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電