電力電子課程設(shè)計---直流電動機的斬波調(diào)速設(shè)計

1、<p>　　電力電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p>　　直流電動機的斬波調(diào)速設(shè)計</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p><b>　　學(xué) 生： </b></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p>&l

2、t;p><b>　　專 業(yè)： </b></p><p><b>　　班 級： </b></p><p><b>　　設(shè)計日期： </b></p><p><b>　　2012年12月</b></p><p>　　自動化學(xué)院2010級自動化

3、專業(yè)</p><p>　　電力電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　一、課程設(shè)計的教學(xué)目的和任務(wù)</p><p>　　電力電子技術(shù)是研究利用電力電子器件、電路理論和控制技術(shù)，實現(xiàn)對電能的控制、變換和傳輸?shù)目茖W(xué)，其在電力、工業(yè)、交通、通信、航空航天等很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)不但本身是一項高新技術(shù)，而且還是其它多項高新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，提高學(xué)生的電

4、力電子領(lǐng)域綜合設(shè)計和綜合應(yīng)用能力是教學(xué)計劃中必不可少的重要一環(huán)。</p><p>　　通過電力電子技術(shù)的課程設(shè)計達到以下幾個目的：</p><p>　　1、培養(yǎng)學(xué)生文獻檢索的能力，特別是如何利用Intel網(wǎng)檢索需要的文獻資料。</p><p>　　2、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。</p><p>　　3、培養(yǎng)學(xué)生運用知識的

5、能力和工程設(shè)計的能力。</p><p>　　4、提高學(xué)生的電力電子裝置分析和設(shè)計能力。</p><p>　　5、提高學(xué)生課程設(shè)計報告撰寫水平。</p><p>　　二、課程設(shè)計的基本要求</p><p>　　1. 教師確定方向，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生自立題目</p><p><b>　　注意事項：</b&

6、gt;</p><p>　?、?所立題目必須是某一電力電子裝置或電路的設(shè)計，題目難度和工作量要適應(yīng)在一周內(nèi)完成，題目要結(jié)合工程實際。學(xué)生也可以選擇規(guī)定題目方向外的其他電力電子裝置設(shè)計，如開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、UPS電源等，但不允許選擇其他班題目方向的內(nèi)容設(shè)計（復(fù)合變換除外）。</p><p>　?、?通過圖書館和Intel網(wǎng)廣泛檢索和閱讀自己要設(shè)計的題目方向的文獻資料，確定適應(yīng)自己的課程設(shè)計題

7、目。自立題目后，首先要明確自己課程設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容。要給出所要設(shè)計裝置（或電路）的主要技術(shù)數(shù)據(jù)（如輸入技術(shù)數(shù)據(jù)，輸出技術(shù)數(shù)據(jù)，裝置容量的大小以及裝置要具有哪些功能）。如：</p><p>　　直流電動機調(diào)壓調(diào)速可控整流電源設(shè)計</p><p>　　首先闡述清楚調(diào)壓調(diào)速可控整流電源要完成的功能</p><p>　　然后給出主要技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p&

8、gt;<b>　　輸入交流電源：</b></p><p>　　三相380V10% f=50Hz</p><p><b>　　直流輸出電壓：</b></p><p><b>　　0~220V</b></p><p>　　50~220V范圍內(nèi)，直流輸出電流額定值100A</

9、p><p>　　直流輸出電流連續(xù)的最小值為10A</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容：</b></p><p>　　整流電路的選擇（方案的論證）</p><p>　　整流變壓器額定參數(shù)的計算</p><p>　　晶閘管電流、電壓額定的選擇</p><p>　　平波電抗器電感值

10、的計算 （主要參數(shù)計算）</p><p><b>　　保護電路的設(shè)計</b></p><p><b>　　觸發(fā)電路的設(shè)計</b></p><p>　　2. 在整個設(shè)計中要注意培養(yǎng)靈活運用所學(xué)的電力電子技術(shù)知識和創(chuàng)造性的思維方式以及創(chuàng)造能力。要求具體電路方案的選擇必須有論證說明，要說明其有哪些特點。具體電路元器件的選擇

11、應(yīng)有計算和說明。課程設(shè)計從確定方案到整個系統(tǒng)的設(shè)計，必須在檢索、閱讀及分析研究大量的相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，經(jīng)過刨析、提煉，設(shè)計出所要求的電路（或裝置）。課程設(shè)計中要不斷提出問題，并給出這些問題的解決方法和自己的研究體會。（注意：所確定的主電路方案如果沒有論證說明，成績不能得優(yōu)；設(shè)計報告最后給出設(shè)計中所查閱的參考文獻最少不能少于5篇，且文中有引注，否則也不能得優(yōu)）。</p><p>　　3. 在整個設(shè)計中要注意培養(yǎng)獨

12、立分析和獨立解決問題的能力。要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨力完成所設(shè)計的系統(tǒng)主電路和控制電路等詳細的設(shè)計（包括計算和器件選型），嚴(yán)禁抄襲。</p><p>　　4. 課題設(shè)計的主要內(nèi)容是主電路的設(shè)計，主電路的分析說明，主電路元器件的計算和選型，以及控制電路設(shè)計。</p><p>　　5. 課題設(shè)計報告要求圖表規(guī)范，文字通順，邏輯性強。</p><p>　　6. 課

13、題設(shè)計報告字?jǐn)?shù)要求為6000字左右。（A4紙打印8頁左右）</p><p>　　三、課程設(shè)計的工作計劃</p><p>　　課程設(shè)計時間6天。第1天上午，指導(dǎo)教師向?qū)W生講授課程設(shè)計的目的、任務(wù)、設(shè)計方法和注意事項。第1天下午和第2天學(xué)生到圖書館和Intel網(wǎng)上按照指導(dǎo)教師的要求查找所需要的文獻，并在閱讀分析中確定自己的研究題目、技術(shù)數(shù)據(jù)和設(shè)計內(nèi)容，交指導(dǎo)教師審閱。第3天學(xué)生的主要任務(wù)是確定

14、方案。第4天至第6天，學(xué)生的任務(wù)是綜合所學(xué)知識，進行主電路和控制電路的設(shè)計，在老師指導(dǎo)下撰寫課程設(shè)計報告。</p><p><b>　　四、各班的題目方向</b></p><p>　　1班題目方向：相控整流技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p>　　2班題目方向：交流調(diào)壓或調(diào)功技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p>　　3班題目方向：斬

15、波技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p>　　4班題目方向：無源逆變技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p>　　注：星期五檢查所有學(xué)生課程設(shè)計報告的題目和規(guī)范性，指出修改內(nèi)容。17周星期一提交所有畢業(yè)設(shè)計打印報告和電子檔（要求同時提交參考文獻中小論文和碩士論文的電子檔）</p><p><b>　　目錄</b></p><p><

16、b>　　1引言1</b></p><p><b>　　2 技術(shù)參數(shù)2</b></p><p>　　2.1 主要技術(shù)數(shù)據(jù)2</p><p>　　3 總體結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計3</p><p>　　3.1電路結(jié)構(gòu)說明3</p><p>　　3.2主電路的設(shè)計3</p>

17、;<p>　　3.3直流供電電路6</p><p>　　3.4信號發(fā)生電路的設(shè)計7</p><p>　　3.5 IGBT驅(qū)動電路選8</p><p>　　3.6保護電路10</p><p>　　1．過電流保護電路：10</p><p>　　2．過電壓保護10</p><p&

18、gt;　　4電路參數(shù)計算11</p><p>　　4.1參數(shù)計算11</p><p>　　4.2器件的選取11</p><p>　　5 課程設(shè)計總結(jié)及體會12</p><p><b>　　6參考文獻12</b></p><p><b>　　1引言</b></p

19、><p>　　電力電子技術(shù)在現(xiàn)代化社會的建設(shè)中的應(yīng)用起著重要作用并得到飛躍性的發(fā)展。直流斬波器作為一種電力電子器件，也必定隨著直流電的廣泛應(yīng)用而顯得異常重要。直流斬波器廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活等實際情況當(dāng)中，從中國大面積，多人口，低技術(shù)，少能源等國情出發(fā)，大力發(fā)展直流電技術(shù)，結(jié)合電力電子技術(shù)，這對改善我國科技現(xiàn)狀水平，提高經(jīng)濟效益將起著重要作用。</p><p>　　電力投資的持續(xù)增長，因此直流斬

20、波器在電力電子行業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，它的傳統(tǒng)領(lǐng)域和新領(lǐng)域節(jié)前景非常廣闊。目前,市場上用的最多的MOSFET直流斬波器,它是屬于全控型斬波器，它的主導(dǎo)器件采用國際上先進的電力電子器件MOSFET，由門極電壓控制，從根本上克服了晶閘管斬波器及GTR 斬波器的缺點。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，新技術(shù)不斷出現(xiàn)，現(xiàn)在最領(lǐng)先的直流斬波技術(shù)主要包括VRM技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)和高頻磁技術(shù)。直流斬波器的應(yīng)用范圍非常廣泛。它

21、最初用途是傳動控制，但目前應(yīng)用的新領(lǐng)域是開關(guān)電源。前者是斬波電路應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域，后者則是斬波電路應(yīng)用的新領(lǐng)域。而高頻、大功率、高可靠性開關(guān)電源是當(dāng)今電源變換技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。</p><p>　　研究直流斬波器有著深遠的意義，它不僅能夠大大改善各種機車的調(diào)速系統(tǒng)，為其提高安全、快速、低損耗的調(diào)速裝置，還可以為世界能源危機帶來曙光，解決目前國際能源所帶來的各種問題。</p><p>　

22、　直流電機斬波調(diào)速原理是利用可控硅整流調(diào)壓來達直流電機調(diào)速的目的，利用交流電相位延遲一定時間發(fā)出觸發(fā)信號使可控硅導(dǎo)通即為斬波，斬波后的交流電經(jīng)電機濾波后其平均電壓隨斬波相位變化而變化。為了達到控制直流電機目的，在控制回路加入了速度、電壓、電流反饋環(huán)路和PID調(diào)節(jié)器來防止電機由于負載變化而引起的波動和對電機速度、電壓、電流超常保護。</p><p><b>　　2 技術(shù)參數(shù)</b></p

23、><p>　　2.1 主要技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　1.電網(wǎng)供電電壓： 單相220V交流電；</p><p>　　2.電網(wǎng)供電頻率： 50Hz；</p><p>　　3.變壓器二次側(cè)電壓 26.7V直流電</p><p>　　3.整流輸出電壓： 24V直流電</p><p>

24、　　4.斬波電路輸入電壓：12V</p><p><b>　　5魚缸直流水泵功耗</b></p><p>　　3 總體結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計</p><p><b>　　3.1電路結(jié)構(gòu)說明</b></p><p>　　整體電路接入220V交流的家用電網(wǎng)中，通過整流電路將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡俳?jīng)直流斬波電路進

25、行降壓處理，使其可以滿足電機的輸入要求，從而帶動所需負載。</p><p>　　整流電路采用全橋整流技術(shù)，為使電壓質(zhì)量高，進行一定的濾波，減小波紋，得到穩(wěn)定的直流電壓。由于電機的額定電壓值較小，所以需要采用降壓斬波電路，使得整流電路的輸出電壓值下降到額定值。</p><p>　　圖1 電路結(jié)構(gòu)說明圖</p><p><b>　　3.2主電路的設(shè)計<

26、;/b></p><p>　　主電路是一個基于IGBT降壓直流斬波電路，可通過IGBT的通斷，控制電機兩端電壓的變化，而達到直流調(diào)速的目的。它是整個斬波電路的核心，降壓過程就由此模塊完成。其圖如下圖所示。</p><p>　　圖2 主電路原理圖</p><p>　　如圖，IGBT在控制信號的作用下開通與關(guān)斷。開通時，二極管截止，電流io流過大電感L，電源給

27、電感充電，同時為負載供電。而IGBT截止時，電感L開始放電為負載供電，二極管VD導(dǎo)通，形成回路。IGBT以這種方式不斷重復(fù)開通和關(guān)斷，而電感L足夠大，使得負載電流連續(xù)，而電壓斷續(xù)。從總體上看，輸出電壓的平均值減小了。輸出電壓與輸入電壓之比α由控制信號的占空比來決定。這也就是降壓斬波電路的工作原理。</p><p>　　降壓斬波的典型波形如下圖所示</p><p>　　圖 3 降壓電路波形

28、圖</p><p>　　圖1中的負載為電動機，是一種放電動式負載。反電動勢負載有電流斷續(xù)和電流連續(xù)兩種工作狀態(tài)。分別入圖3中b）和a）所示。</p><p>　　無論哪一種情況，輸出電壓的平均值都與負載無關(guān)，其大小為：</p><p>　　T表示周期，表示導(dǎo)通的時；表示截止的時間 ；α表示導(dǎo)通時間占空比。</p><p>　　對于輸出電流，當(dāng)

29、Uo>E時電流連續(xù)，輸出電流平均值大小為： </p><p>　　當(dāng)Uo<E時，電流既無法通過IGBT也無法通過二極管。于是便出現(xiàn)了電流斷續(xù)的現(xiàn)象。一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的現(xiàn)象，因此需要通過控制信號占空比的調(diào)節(jié)來維持負載的電流。</p><p>　　對降壓斬波電路進行解析 </p><p>　　基于分時段線性電路這一思想，按V處于通態(tài)和處于斷態(tài)兩個過程來

30、分析，初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)。</p><p>　　在V處于通態(tài)期間，設(shè)負載電流為，可列出如下方程：</p><p>　　設(shè)此階段電流初值為，τ=L/R,解上式得</p><p>　　在V處于斷態(tài)期間，設(shè)負載電流為，可列出如下方程：</p><p>　　設(shè)此階段電流初值為，解上式得</p><p><b>

31、　　當(dāng)電流連續(xù)時，有</b></p><p><b>　　電流連續(xù)時得出</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（2）</b></p><p><b>　　式中 ，，，</b></p>&

32、lt;p>　　和分別是負載電流瞬時值的最小值和最大值。 </p><p>　　把式（1）和式（2）用泰勒級數(shù)近似，可得 </p><p><b>　　（3）</b></p><p>　　平波電抗器L為無窮大，此時負載電流最大值、最小值均等于平均值。 </p><p>　　式（3）所示的關(guān)系還可從能量傳遞關(guān)系簡單地

33、推得，一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等，即</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　假設(shè)電源電流平均值為，則有 </p><p>　　其值小于等于負載電流，由上式得 </p><p>　　即輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器。<

34、;/p><p>　　電流斷續(xù)時有，且時，，可以得出</p><p>　　當(dāng)時，電路為電流斷續(xù)工作狀態(tài)， 是電流斷續(xù)的條件，即</p><p><b>　　輸出電壓平均值為</b></p><p><b>　　負載電流平均值為</b></p><p><b>　　3.3直

35、流供電電路</b></p><p>　　生活中現(xiàn)有的都為交流電，所以斬波電路的輸入電壓需由交流電經(jīng)整流得到。本設(shè)計采用橋式電路整流：由四個二極管組成一個全橋整流電路.由整流電路出來的電壓含有較大的紋波，電壓質(zhì)量不太好，故需要進行濾波。本電路采用RL低通濾波器（通過串聯(lián)一個電感，濾除電流的高次諧波，并聯(lián)一個電容濾除電壓的高次諧波），以減小紋波。圖如下圖3所示：</p><p>　

36、　圖4 直流供電電路</p><p>　　輸入端接220V、50Hz的市電，進過變壓器T1（原線圈/副線圈為8.25）后輸出26.7V、50Hz。當(dāng)同名端為正時D1、D4導(dǎo)通，D2、D3截止，電壓上正下負。當(dāng)同名端為負時D1、D4截止，D2、D3導(dǎo)通，電壓同樣是上正下負，從而實現(xiàn)整流。電感具有電流不能突變，通直流阻交流特性，因此串聯(lián)一個電感可以提高直流電壓品質(zhì)。而電容具有電壓不能突變，通交流阻直流特性，因此并

37、聯(lián)一個大電容可以濾除雜波，減小紋波。結(jié)合兩種元器件的特性，組成上圖整流電路，可以得到比較理想的直流電壓（幅值為24V左右）。</p><p>　　由于采用不可控器件，則計算公式相當(dāng)于可控期間的α=0時的計算公式，即：</p><p><b>　　所以有</b></p><p>　　其中整流輸如U=110V，E為整流輸出電壓（斬波電路的輸入電壓）

38、。</p><p>　　3.4信號發(fā)生電路的設(shè)計</p><p>　　1）晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)電路，保證晶閘管在需要的時刻由阻斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。</p><p>　　晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足以下要求：</p><p>　　1.觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通。</p><p>　　2.觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的

39、幅度，對戶外寒冷場合，脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件最大觸發(fā)電流的3~5倍，脈沖前沿的陡度也需增加。</p><p>　　3.所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額，且在門極伏安特性的可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)。</p><p>　　4.應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。</p><p>　　2）信號發(fā)生電路，是整個電路的控制電路，是整個電路

40、的關(guān)鍵部分。沒有這部分，就沒法實現(xiàn)斬波電路的控制，實現(xiàn)直流電機的調(diào)速。通過可調(diào)節(jié)的信號產(chǎn)生的電路，產(chǎn)生相應(yīng)的信號，通過IGBT的驅(qū)動電路來控制IGBT的通斷，實現(xiàn)直流斬波，就能達到直流電動機調(diào)速的目的。</p><p><b>　　圖5 </b></p><p>　　3.5 IGBT驅(qū)動電路選</p><p>　　IGBT是電壓型控制器件，

41、為了能使IGBT安全可靠地開通和關(guān)斷．其驅(qū)動電路必須滿足以下的條件：</p><p>　　IGBT的柵電容比VMOSFET大得多，所以要提高其開關(guān)速度，就要有合適的門極正反向偏置電壓和門極串聯(lián)電阻。</p><p><b>　　（1）門極電壓</b></p><p>　　任何情況下，開通狀態(tài)的柵極驅(qū)動電壓都不能超過參數(shù)表給出的限定值（一般為20

42、v），最佳門極正向偏置電壓為15v土10％。這個值足夠令I(lǐng)GBT飽和導(dǎo)通；使導(dǎo)通損耗減至最小。雖然門極電壓為零就可使IGBT處于截止?fàn)顟B(tài)，但是為了減小關(guān)斷時間，提高IGBT的耐壓、耐量和抗干擾能力，一般在使IGBT處于阻斷狀態(tài)時．可在門極與源極之間加一個-5~-15v的反向電壓。</p><p>　?。?）門極串聯(lián)電阻心</p><p>　　選擇合適的門極串聯(lián)電阻對IGBT的驅(qū)動相當(dāng)重要。

43、</p><p>　　IGBT的輸入阻抗高壓達109~1011，靜態(tài)時不需要直流電流．只需要對輸入電容進行充放電的動態(tài)電流。其直流增益可達108~109，幾乎不消耗功率。為了改善控制脈沖的前后沿陡度和防止振蕩，減少IGBT集電極大的電壓尖脈沖，需在柵極串聯(lián)電阻，當(dāng)增大時，會使IGBT的通斷時間延長，能耗增加；而減少RF又會使增高，可能損壞IGBT。因此應(yīng)根據(jù)IGBT電流容量和電壓額定值及開關(guān)頻率的不同，選擇合適的

44、，一般選心值為幾十歐姆至幾百歐姆。具體選擇時．要參考器件的使用手冊。</p><p>　?。?）驅(qū)動功率的要求</p><p>　　IGBT的開關(guān)過程要消耗一定的來自驅(qū)動電源的功耗，門極正反向偏置電壓之差為，工作頻率為f，柵極電容為，則電源的最少峰值電流為：</p><p>　　驅(qū)動電源的平均功率為：</p><p><b>　　I

45、GBT的過流保護</b></p><p>　　IGBT的過流保護就是當(dāng)上、下橋臂直通時，電源電壓幾乎全加在了開關(guān)管兩端，此時將產(chǎn)生很大的短路電流，IGBT飽和壓降越小，其電流就會越大，從而損壞器件。當(dāng)器件發(fā)生過流時，將短路電流及其關(guān)斷時的I—V運行軌跡限制在IGBT的短路安全工作區(qū)，用在損壞器件之前，將IGBT關(guān)斷來避免開關(guān)管的損壞。</p><p>　　本設(shè)計采用了一個具有過

46、流保護功能的光耦隔離的，如下圖。</p><p>　　圖6 IGBT驅(qū)動和過流保護電路</p><p>　　圖6中，高速光耦6N137實現(xiàn)輸入輸出信號的電氣隔離，能夠達到很好的電氣隔離，適合高頻應(yīng)用場合。驅(qū)動主電路采用推挽輸出方式，有效地降低了驅(qū)動電路的輸出阻抗，提高了驅(qū)動能力，使之適合于大功率IGBT的驅(qū)動，過流保護電路運用退集電極飽和原理，在發(fā)生過流時及時的關(guān)斷IGBT，其中V1、V

47、3、V4構(gòu)成驅(qū)動脈沖放大電路。V1和R5構(gòu)成一個射極跟隨器，該射極跟隨器提供了一個快速的電流源，減少了功率管的開通和關(guān)斷時間。利用集電極退飽和原理，D1、R6、R7和V2構(gòu)成短路信號檢測電路．其中D1采用快速恢復(fù)二極管，為了防止IGBT關(guān)斷時其集電極上的高電壓竄入驅(qū)動電路。為了防止靜電使功率器件誤導(dǎo)通，在柵源之間并接雙向穩(wěn)壓管D3和D4。如是IGBT的門極串聯(lián)電阻。</p><p><b>　　正常工作

48、時：</b></p><p>　　當(dāng)控制電路送來高電平信號時，光耦6N137導(dǎo)通，V1、V2截止，V3導(dǎo)通而V4截止，該驅(qū)動電路向IBGT提供+15V的驅(qū)動開啟電壓，使IGBT開通。</p><p>　　當(dāng)控制電路送來低電平信號時，光耦6N137截至，VI、V2導(dǎo)通。V4導(dǎo)通而v3截止，該驅(qū)動電路向IBGT提供-5v的電壓，使IGBT關(guān)閉。</p><p&g

49、t;<b>　　當(dāng)過流時：</b></p><p>　　當(dāng)電路出現(xiàn)短路故障時，上、下橋直通此時+15V的電壓幾乎全加在IGBT上．產(chǎn)生很大的電流，此時在短路信號檢測電路中v2截止，A點的電位取決于D1、R6、R7和Vces的分壓決定，當(dāng)主電路正常工作時，且IGBT導(dǎo)通時，A點保持低電平，從而低于B點電位。所有A1輸出低電平，此時V5截止，而c點為高電平，所以正常工作時。輸入到光耦6N137的

50、信號始終和輸出保持一致。當(dāng)發(fā)生過流時，IGBT集電極退飽和，A點電位升高，當(dāng)高于B電位（即是所設(shè)置的電位）時，即是當(dāng)電流超過設(shè)計定值時，A1翻轉(zhuǎn)而輸出高電平，V5導(dǎo)通，從而將C點的電位箝在低電位狀態(tài)，使與門4081始終輸出低電平，即無論控制電路送來是高電平或是低電平，輸人到光耦6N137的信號始終都是低電平，從而關(guān)斷功率管。從而達到過流保護。直到將電路的故障排除后，重新啟動電路。</p><p><b>

51、;　　3.6保護電路</b></p><p>　　1．過電流保護電路：</p><p>　　晶閘管設(shè)備產(chǎn)生過電流的原因可以分為兩類:一類是由于整流電路內(nèi)部原因, 如整流晶閘管損壞, 觸發(fā)電路或控制系統(tǒng)有故障等; 其中整流橋晶閘管損壞類較為嚴(yán)重, 一般是由于晶閘管因過電壓而擊穿,造成無正、反向阻斷能力，它相當(dāng)于整流橋臂發(fā)生永久性短路，使在另外兩橋臂晶閘管導(dǎo)通時，無法正常換流，因而

52、產(chǎn)生線間短路引起過電流.另一類則是整流橋負載外電路發(fā)生短路而引起的過電流，這類情況時有發(fā)生，因為整流橋的負載實質(zhì)是逆變橋, 逆變電路換流失敗，就相當(dāng)于整流橋負載短路。另外，如整流變壓器中心點接地，當(dāng)逆變負載回路接觸大地時，也會發(fā)生整流橋相對地短路。</p><p>　　1）對于第一類過流，即整流橋內(nèi)部原因引起的過流，以及逆變器負載回路接地時，可以采用第一種保護措施，最常見的就是接入快速熔短器的方式。</p&

53、gt;<p>　　圖7 晶閘管過電流保護電路</p><p>　　2）對于第二類過流，即整流橋負載外電路發(fā)生短路而引起的過電流，則應(yīng)當(dāng)采用電子電路進行保護。</p><p><b>　　2．過電壓保護：</b></p><p>　　晶閘管電路中可能發(fā)生的過電壓可分為外因過電壓和內(nèi)因過電壓兩類。外因過電壓主要來自雷擊和系統(tǒng)中的操

54、作過程等外部原因。內(nèi)因過電壓主要來自晶閘管內(nèi)部的開關(guān)過程。，包括換相過電壓和關(guān)斷過電壓。</p><p>　　晶閘管電路過電壓保護主要防止內(nèi)因過電壓，一般情況下，外因過電壓出現(xiàn)的幾率比較小，這里主要分析內(nèi)因過電壓的電路設(shè)計。</p><p>　　晶閘管內(nèi)因過電壓保護電路如圖所示。</p><p>　　圖8 晶閘管過電壓保護電路</p><p&

55、gt;　　這種保護電路能有效的抑制內(nèi)因過電壓，從而保護晶閘管不受損壞。這種電路一般和di/dt抑制電路串聯(lián)使用，從而更好的保護晶閘管，如下圖。</p><p>　　圖9 晶閘管過電壓、di/dt抑制保護電路</p><p>　　如圖所示，V開通時刻緩沖電容Cs先通過Rs向V放電，使電流iC先上一個臺階，以后因為有di/dt抑制電路的Li，iC的上升速度減慢。Ri、VDi是在V關(guān)斷時刻

56、為Li中的磁場能量提供放電回路設(shè)置的。在V關(guān)斷時，負載電流通過VDs向Cs分流，減輕了V的負擔(dān)，抑制了du/dt和過電壓。</p><p><b>　　4電路參數(shù)計算</b></p><p><b>　　4.1參數(shù)計算</b></p><p>　　為了確保整體電路的安全性能，按照泵的最大電流計算。</p>&

57、lt;p>　　1.斬波電路:假設(shè)忽略水泵的內(nèi)阻r及。則電阻R=34.3Ω</p><p><b>　　令由則</b></p><p>　　2.整流電路：其中則</p><p>　　3.變壓器：則變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)的扎數(shù)比為8.25</p><p><b>　　4.2器件的選取</b><

58、;/p><p>　　1.斬波電路：電阻R=34.3Ω二極管的最大承受電壓為24*2=48V</p><p>　　晶閘管的最大承受電壓為24*3=72V，最大的承受電流為0.35*2=0.7A</p><p>　　2.整流電路：二極管的最大承受電壓為0.5U1=13.35V</p><p>　　5 課程設(shè)計總結(jié)及體會</p><

59、p>　　隨著人類社會的進步，我們的生活越來越便捷，工作之余會找些自己喜歡的事情來做，對于生活在都是里的人來說，養(yǎng)魚就是一種很好的生活方式，可以為勞累的人提供一種防松的方式，同時還可以陶冶人的情操，鍛煉人的意志。如何養(yǎng)好魚就成為了一個需要解決的問題，尤其是水的問題，為節(jié)約能源，做到循環(huán)利用水就是很好的辦法。因此設(shè)計了這個水循環(huán)系統(tǒng)。就其中有關(guān)斬波的技術(shù)進行分析與設(shè)計。</p><p>　　直流電機轉(zhuǎn)速控制可分

60、為勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法是控制磁通，其控制功率小，低速時受到磁飽和限制，高速時受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強度的限制，而且由于勵磁線圈電感較大動態(tài)響應(yīng)較差，所以這種控制方法用得很少。大多數(shù)應(yīng)用場合都使用電樞電壓控制法。隨著電力電子技術(shù)的進步，改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，其中，直流斬波便是常用的改變電樞電壓的一種調(diào)速方法。</p><p>　　直流斬波調(diào)速控制的基本原理是按一個固定頻率來接通和斷開電

61、源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)接通和斷開的時間比(占空比)來改變直流電機電樞上電壓的"占空比"，從而改變平均電壓，控制電機的轉(zhuǎn)速。在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電機通電時其速度增加，電機斷電時其速度減低。只要按照一定的規(guī)律改變通、斷電的時間，即可控制電機轉(zhuǎn)速。而且采用直流斬波技術(shù)構(gòu)成的無級調(diào)速系統(tǒng)．啟停時對直流系統(tǒng)無沖擊，并且具有啟動功耗小、運行穩(wěn)定的特點。</p><p>　　通過本次設(shè)計，讓我在大概學(xué)

62、習(xí)課本知識的基礎(chǔ)上又得到了進一步的深化。開始拿到題目，腦子里沒有解決問題的思路，到后來開始認真學(xué)習(xí)課本以及以前課程設(shè)計的方法和解決問題的方法，經(jīng)過自己的仔細分析和計算，最終得到想要的結(jié)果，讓我感到一絲的欣慰。</p><p>　　在本次課程設(shè)計中，我學(xué)習(xí)了以前的沒有注意到的內(nèi)容并溫故了很多科目和軟件的使用。使用WORD畫出調(diào)速系統(tǒng)的電路框圖以及電路圖。此外去圖書館查找關(guān)于課設(shè)的知識以及上網(wǎng)認真查找芯片資料，所有的

63、這些都讓我受益匪淺。讓我進一步知道當(dāng)遇到未知問題時，我可以用各種途徑最終解決難題，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我也將繼續(xù)貫徹這種方法。</p><p>　　在設(shè)計過程中總會遇到各種的難題，比如對保護電路的設(shè)計，經(jīng)過各種嘗試最后得到了想要的結(jié)果，我的耐心在這個過程中逐步建立起來。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。</p><p><b>　　6參考文獻</b></p&

64、gt;<p>　　[1]王兆安、黃俊《電力電子技術(shù)》北京：機械工業(yè)出版社，2012</p><p>　　[2]王維平《現(xiàn)代電力電子技術(shù)及應(yīng)用》東南大學(xué)出版社，1999 </p><p>　　[3]葉斌《電力電子應(yīng)用技術(shù)及裝置》鐵道出版社，1999</p><p>　　[4]《基于IGBT直流斬波電機調(diào)速系統(tǒng)》遼寧工程技術(shù)大學(xué)，作者待查</p>