【正文】 性能的IGBT，其為NPT溝道，具有極佳的抗雪崩能力和經(jīng)優(yōu)化的開關(guān)和導(dǎo)通損耗性能權(quán)衡，能為逆變應(yīng)用提高系統(tǒng)可靠性和效率。與上一代器件相比，它的工作溫度可降低達(dá)10℃，因而能夠延長系統(tǒng)壽命。它能夠耐受最大450mJ的雪崩能量，確保在異常的雪崩模式情況下仍能進(jìn)行無故障運作。FGA25N120ANTD圖形符號如圖319所示：圖321 FGA25N120ANTD圖形符號FGA25N120ANTD的其他特性包括：低飽和電壓(VCE(sat),typ= @ IC = 25A和TC=25176。C)以限制導(dǎo)通損耗；低開關(guān)損耗(Eoff,typ= @ IC = 25A和TC=25176。C)以減少系統(tǒng)功耗；內(nèi)置FRD (快速恢復(fù)二極管)以簡化電路設(shè)計和減少元件數(shù)。整流功能模塊是把220V交流電整流，再進(jìn)行LC濾波，輸出一個較平滑的直流電作為逆變電路的輸入電壓。并送到電壓反饋電路的輸入端。整流功能模塊原理圖如圖322所示：圖322 半控整流功能模塊原理圖逆變功能模塊主要由IGBT及其外圍元件組成，電路如圖323所示：圖323 逆變功能模塊原理圖逆變功能模塊中，R9和C3組成RC緩沖電路，對IGBT有過壓保護(hù)的作用，與R3并聯(lián)的二極管D2為緩沖二極管，其使緩沖電阻的阻值增大，避開了開通時，IGBT功能受阻的問題。AR1為壓敏電阻，用于電路過壓時對IGBT過壓保護(hù)。R8是取樣電阻，用于把輸出電壓的取樣值反饋到控制電路進(jìn)行輸出電壓的調(diào)整。L1為高壓變壓器的初級繞組，由IGBT斬波后的脈動電壓送到高壓變壓器進(jìn)行升壓，最后驅(qū)動X射線管進(jìn)行探傷。IGBT驅(qū)動電路設(shè)計中，最常用的是分立元件構(gòu)成的驅(qū)動電路和專用的混合集成驅(qū)動電路。分立元件構(gòu)成的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適用于低頻小功率驅(qū)動；專用的混合集成驅(qū)動電路保護(hù)功能比較完善、可靠性和性能較高、驅(qū)動頻率高、可驅(qū)動電流容量較大的IGBT。在本設(shè)計中，IGBT工作時的最大電流在10A以下，工作頻率在500Hz以下，屬于低頻小功率驅(qū)動。因此，選用了電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低的分立元件驅(qū)動電路。驅(qū)動電路中，TS01起隔離作用，VT1為中間級，VT2和VT3組成推挽輸出級。電路原路圖如圖324所示：圖324 驅(qū)動電路原理圖IGBT正常開通過程和正常關(guān)斷過程為：（1）正常開通過程當(dāng)控制電路使TS01的1腳和2腳有電流流過時，光電耦合器TS01就會導(dǎo)通，A點電位迅速下降至0V，使VT1截止。VT1截止使D點電位上升至20V，VT2導(dǎo)通VT3截止，通過VT3及柵極電阻R7向IGBT提供電流，使之迅速導(dǎo)通。（2）正常關(guān)斷過程當(dāng)控制電路使TS01的1腳和2腳無電流流過時，光電耦合器TS01不通，A點電位上升，使VT1導(dǎo)通。VT1導(dǎo)通使VT2截止VT3導(dǎo)通，IGBT柵極電荷通過VT3迅速放電，使C點電位迅速下降至0V，使IGBT可靠關(guān)斷，UCE迅速上升，IGBT正常關(guān)斷。其中，5V電壓基準(zhǔn)單元由RZD2和C2組成。它為驅(qū)動IGBT提供5V反偏壓，使IGBT更加可靠關(guān)斷。基于IGBT的主電路及其驅(qū)動電路的整機(jī)原理圖見附錄3所示。4 實驗及結(jié)果分析在測試過程中，為了分析系統(tǒng)輸出電壓的線性度，分別對整流功能模塊各典型輸出電壓及其對用的觸發(fā)相位作了記錄。在電壓等級選擇功能模塊中可改變數(shù)碼開關(guān)的狀態(tài)得到整流功能模塊不同的輸出電壓范圍。200檔、250檔各典型電壓及其觸發(fā)相位如表41和表42所示：表41 200檔型電壓及其觸發(fā)相位觸發(fā)時間（單位:ms）輸出電壓（單位:V）100110120130140150160170180190200表42 250檔型電壓及其觸發(fā)相位觸發(fā)時間（單位:ms）輸出電壓（單位:V）150160170180190200210220230240250為了方便觀察和分析，采用了MATLAB對整流功能模塊電壓及其觸發(fā)相位進(jìn)行曲線擬合， 200檔電壓及其觸發(fā)相位曲線如圖41所示，250檔電壓及其觸發(fā)相位曲線如圖42 所示：圖41 200檔電壓及其觸發(fā)相位曲線圖圖42 250檔電壓及其觸發(fā)相位曲線圖在X射線探傷機(jī)調(diào)試和調(diào)試的過程中，曾經(jīng)遇到一些故障和問題，而且有些問題曾經(jīng)多次出現(xiàn)，經(jīng)多次分析總結(jié)現(xiàn)將幾個典型故障及處理方法列出如下：（1）故障1：電源接通后，電源指示燈不亮處理方法：檢查風(fēng)扇是否旋轉(zhuǎn)，如果不轉(zhuǎn)，可能是2A保險絲斷開或電源沒有載入；如果風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)正常，則系機(jī)器內(nèi)部故障，此時應(yīng)仔細(xì)檢查電路中各功能模塊的工作是否正常。（2）故障2：觸摸機(jī)器時觸電處理方法：接地不良或機(jī)器內(nèi)部絕緣不好，應(yīng)檢查接地是否良好。（3）故障3：前面操作顯示正常，按“訓(xùn)機(jī)”或“高壓開”后很快出現(xiàn)管頭超溫或欠流保護(hù)處理方法：可能是連接電纜接觸不良。（4）故障4：開機(jī)未準(zhǔn)備完成時出現(xiàn)欠壓保護(hù)處理方法：可能是20A保險絲斷開，應(yīng)檢查保險。結(jié) 論本設(shè)計的成果可用于造船、石油、化工、機(jī)械、航天、交通等部門檢查管道、容器等加工焊接質(zhì)量，以及各種金屬、橡膠、陶瓷等加工質(zhì)量的無損檢測。利用X射線照相法，從X射線膠片上顯示零件內(nèi)部缺陷，以評定制品的質(zhì)量。本設(shè)計根據(jù)X射線探傷機(jī)的用途，合理設(shè)計了其主電路和驅(qū)動電路，加入了必要的保護(hù)環(huán)節(jié)。在確定了硬件詳細(xì)設(shè)計后,制作了PCB。并采用IGBT對探傷機(jī)的主電路進(jìn)行改進(jìn)，以及設(shè)計了其驅(qū)動電路，使X射線機(jī)功耗更低，工作更可靠穩(wěn)定，系統(tǒng)性能更優(yōu)。在現(xiàn)有的工作基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步展開的工作主要包括：①在電路中采用光電隔離等措施進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)工作更可靠穩(wěn)定；②在系統(tǒng)中集成數(shù)據(jù)存儲功能模塊，增加總工作時間累計功能；③優(yōu)化電路硬件結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)的功耗，提高生存期；④改善電路工作方式，降低系統(tǒng)的工作噪聲。參考文獻(xiàn) [1] :云南科技出版社,2001.[2] 周志敏,:人民郵電出版社,2006.[3] 王兆安,:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.[4] 石玉,:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.[5] 石玉,:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.[6] 王昊,:電子工業(yè)出版社,2007.[7] 趙亮,:人民郵電出版社,2003.[8] :人民郵電出版社,2004.[9] :浙江大學(xué)出版社,2002.[10] 張偉, :人民郵電出版社,2006.[11] 曾峰,（PCB）:電子工業(yè)出版社,2005.[12] :(碩士學(xué)位論文).黑龍江: 黑龍江大學(xué),2001.[13] :(博士學(xué)位論文).黑龍江: 哈爾濱工業(yè)大學(xué),2001.[14] 周艷霞.計算機(jī)圖像處理在射線探傷中的應(yīng)用研究:(碩士學(xué)位論文).天津: 河北工業(yè)大學(xué),2002.[15] 王江平. ，2001，3 （6）：111112.附錄1： 基于晶閘管的主電路原理圖附錄2： 基于晶閘管的驅(qū)動電路原理圖附錄3： 基于IGBT的X射線探傷機(jī)電路原理圖附錄4： 基于晶閘管的主電路板實物圖 主電路板實物俯視圖 主電路板實物左視圖附錄5： 基于晶閘管的驅(qū)動電路實物圖致 謝光陰似箭，五年本科時光即將逝去。在此期間，我學(xué)到了許多的專業(yè)知識、處事的方法和做人的道理，它將使我一生都受益無窮。我首先感謝我的學(xué)校天津工程師范學(xué)院，其優(yōu)美的校園環(huán)境和良好的學(xué)習(xí)氛圍使我輕松愉快的度過了五年的學(xué)習(xí)生活。感謝自動化工程系為我們創(chuàng)造良好的實驗環(huán)境和提供動手實踐的機(jī)會。感謝我的指導(dǎo)老師邴志剛副教授。其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，淵博的學(xué)術(shù)知識，對工作孜孜不倦的追求精神和高尚的人格、平易近人的風(fēng)格是我終身學(xué)習(xí)的榜樣。在學(xué)習(xí)和生活上您也給予了我無限的關(guān)懷愛護(hù)，使我克服各種困難，不斷前進(jìn)。您點點滴滴的教誨將永駐我心，再次向邴老師表示深深的謝意。感謝我的同組同學(xué)林德在一年多的時間里對我的工作和學(xué)習(xí)給予極大的支持和幫助。感謝張健、王娟、黨瓊和丁棟等同學(xué)對我的幫助。同時也要感謝張瑞豐、趙斌、薛飛、張倩、楊慧、丁振衛(wèi)同學(xué)和我一起努力共同進(jìn)步。最后感謝參與論文評審的各位專家，感謝您們在百忙之中對我的論文給出批評指正。襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂