【正文】 流反饋電壓。 PWM 逆變器的直流電源由交流電網(wǎng)經(jīng)不控的二極管整流器產(chǎn)生，并采用大電容 C0 濾波，以獲得恒定的直流電壓 Ud =264V，由于電容量較大，突加電源時相當短路，勢必產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管。 武漢工程大學課程設(shè)計 8 圖 橋式可逆直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)主電路 緩沖電路的設(shè)計 實際設(shè)計時在每個晶閘管處并聯(lián)一個 RCD電路組成的緩沖電路 緩沖電路又稱為吸收電路。在無緩沖電路的情況下，絕緣柵雙極晶體管 V 開通時電流迅速上升， dtdi 很大，關(guān)斷時 dtdu 很大，并出現(xiàn)很高的過電壓。 加入 RCD緩沖電路主要是防止關(guān)斷時的過電壓，在 V關(guān)斷時，負載電流通過 VDs向 Cs 分流，減輕了 V的負擔，抑制了 dtdu 和過電壓。 M4321V D 3V D 4V D 2V D 1U g 3U g 4U g 2U g 1V T 4V T 3V T 2V T 1+ U s 圖 PWM變換器 武漢工程大學課程設(shè)計 10 雙極式控制可逆 PWM 變換器的 4 個驅(qū)動電壓波形如圖 所示。在一個開關(guān)周期內(nèi)，當 0≤ tton 時，Uab= Us，電樞電流 id 沿回路 1 流通；當 ton≤ tT 時，驅(qū)動電壓反相， id 沿回路 2 經(jīng)二極管續(xù)流， sab UU ?? 。 圖 也繪出了雙極式控制時的輸出電壓和電流波形。電動機的正反轉(zhuǎn)則體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負脈沖的寬度上。圖 所示的波形是電動機正轉(zhuǎn)時的情況。調(diào)速時， ρ的可調(diào)范圍為 0~1，相應的，)1(~)1( ???? 。但電動機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負脈寬相等的交變脈沖電壓，因而，電流也是交變的。但它也有好處，在電動機停止時仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動力潤滑”的作用。 雙極式控制方式的不足之處是：在工作過程中， 4 個開關(guān)器件可能都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在切換時可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動脈沖 之間，應設(shè)置邏輯延時。 保護電路 該電路由運算放大器組成比較電路 ,D 觸發(fā)器組成雙穩(wěn)態(tài)記憶電路 或門組成的邏輯電路及 T XD1 組成的顯示電路 4 個單元構(gòu)成。同理 或門 2 輸出為 / 00, 輸出的控制端 為 / 00, 有整流觸發(fā)脈沖輸出。邏輯門亦輸出為高點平。 或門 2輸出高電平 , 輸出端為 / 10, 封鎖了觸發(fā)脈沖輸出 , 這樣整流橋失去觸發(fā)脈沖而輸出電壓為 / 00, 因此起到了保護作用。 晶閘管以其額定電流大、額定電壓高、效率高、反應快以及體積小等優(yōu)點 , 作為中頻靜止逆變電源中主要元件而被選用 , 但其缺點是過載能力低。當晶閘管中頻靜止電源用于金屬熔煉時 , 由于負載為時變性元件 , 變化大 , 情況比較復雜 , 若保護不可靠 , 速度慢 , 故障一旦出現(xiàn) , 晶閘管立即被損壞的現(xiàn)象常有發(fā)生。 系統(tǒng)過流過壓產(chǎn)生的主要原因 A．逆變顛覆 : 在無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中 , 正反兩組可控硅整流裝置正常工作情況下總是一組處于整流狀態(tài) , 一組處干待逆變狀態(tài)。顯而易見這種短路電流對可控硅及其元件的危害是很大的。 C．觸發(fā)回路的故障亦是過流的原因 , 當觸發(fā)回路如有超過額定值很多的大信號 , 可使可控硅失去阻斷能力造成與元件損壞一樣的故障。 方案的論證 保護電路把從電流、電壓采樣回路中所采取的電流和電壓信號 , 經(jīng)判斷后 , 控制或封鎖整流橋觸發(fā)脈沖 , 使得三相全控整流橋輸出電壓為零 , 切斷了逆變橋電源的供給 , 從而起到了保護整機的作用。當中頻靜止逆變電源處于正常工作時 , 輸入比較器同相端的電流信號形成的輸入電壓小于反相端定值電壓 (即所要求的保護定值電壓 ) 運算放大器輸出低電平 ,D 觸發(fā)器處于復位狀態(tài) , Q 端為 / 00, 邏輯門輸出則為低電平 , T1 反偏而截止 , XD1 不亮。當電流信號形成的輸入電壓 W1 確定的定值電壓 , 即保護值時 , 運算放大器輸出高電平 , 使 D 觸發(fā)器迅速翻轉(zhuǎn) , Q 端輸出 / 10, 并記憶故障信號。 T1正偏導通 , 使 XD1 點亮 , 出過流信號指示。 圖 過電流保護電路 電路結(jié)構(gòu)元器件的選擇 運算放大器 LM74 運算放大器使用說明及應用物理量的感測在一般應用中，經(jīng)常使用各類傳感器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號，之后再由量測此電壓電流信號 間接推算出物理量變化，以達成感測、控制的目的。 圖 電壓＋ Vdc 與－ Vdc，一旦于 3腳位即兩輸入端間有電壓差存在，壓差即會被放大于輸出端，唯 Op 放大器具有一特色，其輸出電壓值決不會大于正電源電壓＋ Vdc 或小于負電源電壓 741 運算放大器使用時需于 4 腳位供應一對同等 大小的正負電源－ Vdc，輸入電壓差經(jīng)放大后若大于外接電源電壓＋ Vdc 至－ Vdc 之范圍，其值會等于＋ Vdc 或－ Vdc，故一般運算放大器輸出電壓均具有如圖 圖 放大器輸出入電壓關(guān)系圖 D 觸發(fā)器的選取 ： 本次設(shè)計采用 74LS74 雙 D 觸發(fā)器其參數(shù)值如下： 74LS74 是一個雙 D觸發(fā)器， D觸發(fā)器的作用為記憶輸入。當/SD=1 且 /RD=0 時 ,不論輸入端 D為何種狀態(tài)，都會使 Q=0， Q非 =1，即觸發(fā)器置 0；當 /SD=0且 /RD=1 時， Q=1， Q非 =0，觸發(fā)器置 1,SD 和 RD 通常又稱為直接置 1和置 0 端。 穩(wěn)壓二極管的特點就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。 穩(wěn)壓管也是一種晶體二極管，它是利用 PN結(jié)的擊穿區(qū)具有穩(wěn)定電壓的特性來工作的。我們把這種類型的二極管稱為穩(wěn)壓管，以區(qū)別用在整流、檢波和其他單向?qū)щ妶龊系亩O管。 武漢工程大學課程設(shè)計 16 圖 穩(wěn)壓管原理圖 或門的選取 本次設(shè)計采用的或門為 74LS32 其參數(shù)值如下 ： 表 24 74LS32參數(shù)值 電源電壓： 5V 輸入高電平電壓： 2V 輸入低電平電壓： 輸出高電平電流： 800uA 輸出低電平： 16mA 輸入嵌位電壓： 輸出高電平電壓： 輸出低電平電壓： 最大輸入電壓時輸入點流 ： 輸入高電平電流： 20uA 輸入低電平電流： 輸出最小短路電流： 20mA 輸出最大短路電流： 100mA 工作環(huán)境溫度： 0～ 70C 輸出由低到高傳輸延遲時間： 22nm 輸出由高到低傳輸延遲時間： 22nm 武漢工程大學課程設(shè)計 17 三極管的選取 本次實驗選取小功率的 9011 三極管 表 25 在 25℃條件下參數(shù) 參數(shù)符號 數(shù)值 單位 VCBO 50 V VCEO 30 v VEBO v IC 30 mA IB 10 mA PC 400 mW Tj 150 ℃ Tstg 55～ 150 ℃ 參數(shù)的計算及電阻的選取 由系統(tǒng)的各部分參數(shù)可得，該系統(tǒng)的過載電流為 IN =，已知該系統(tǒng)的檢測電流裝置的檢測范圍是 0~50A，而其霍爾元件的分壓電阻上的電壓為 RIK（其中分壓電阻R=100Ω ， I為測得電流， K為霍爾原件的放大系數(shù) K=）。同理電樞回路電壓的過壓值為 500V，霍爾元件的放大系數(shù)為 當 R1=10kΩ ,R2=200kΩ ,R3=50kΩ ,R5=100kΩ時 ，可 滿足反相輸入端的 電壓為 。該電路所用的主要元件是運放 (組成比較器 0和 D)觸發(fā)器 (組成雙穩(wěn)態(tài)電路 ),控制點是直接控制輸出端 , 它們翻轉(zhuǎn)速度均比較快 , 所以保護的速度快、靈敏度高。避免了該動作的而不動作 , 不應動作卻誤動的失控現(xiàn)象 , 極大地提高了保護線路的可靠性。 武漢工程大學課程設(shè)計 19 4 總 結(jié) 本次課程設(shè)計我主要負責保護電路這一塊，起初以為過電流保護這一塊不難，結(jié)果上網(wǎng)查找資料之后才發(fā)覺過電流保護這一塊并不是想象中的那么簡單。最終選擇保護電路用到運放電路，起初的想法是 運放電路輸出端接一個芯片，然而這塊芯片具體的作用是什么也不太清楚。而對于 D 觸發(fā)器大家都不陌生。 這個電路最大的優(yōu)點是線路簡單， 抗干擾能力強 , 且功耗低。 這次 實驗沒有想象中方的簡單，但是收獲也不小，明白了小器件的大用處，我們所學的到社會上任然用得