電力電子課程設計報告

2021-03-14 09:33:37 字數 3138 閱讀 7452

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任務:電鍍裝置,要求提供ud=50v 、id=1000a 的直流電源,現有交流器輸出電壓110v 。試為電鍍裝置設計一斬波器(包括主電路、保護電路、換相電路及平波電抗)。

一、 課程設計目的:

1、 培養學生檢索文獻的能力,特別是利用inter*** 檢索需要的文獻資料。

2、 培養學生靈活應用所學的電力電子技術知識並能創新。

3、 培養學生綜合分析問題、發現問題和解決問題的能力。

4、 培養學生在電力電子技術領域的工程設計能力。

二、 工作原理:

2.1 主電路的設計

直流電壓送入降壓斬波電路,通過脈寬調變控制調節輸出電壓平均值,在經過lc 濾波電路是電壓穩定。降壓斬波電路設計如下圖:

脈寬調變控制型號有igbt 驅動電路發出;rcd 保護電路用以緩衝igbt 在高頻工作環境下關斷時因為正向電流迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。

工作時的波形圖如下:

此電路使用乙個全控型器件v ,圖中為igbt ,若採用閘流體,需設定使閘流體關斷的輔助電路。並設定了續流二極體vd ,在v 關斷時給負載中電感電流提供續流。

工作原理:當t=0時刻驅動v 導通,電源e 向負載供電,負載電壓uo=e ,負載電流io

按指數曲線上公升。

當 t=t1時控制v 關斷,二極體vd 續流,負載電壓uo 近似為零,負載電流呈指數曲線下降,通常串接較大電感l 使負載電流連續且脈動小。

此電路的基本數量關係為: (1)電流連續時

負載電壓的平均值為1-1)

其原理圖如圖:

引腳功能

inv.input(引腳1):誤差放大器反向輸入端。在閉環系統中,該引腳接反饋訊號。在開環系統中,該端與補償訊號輸入端(引腳9)相連,可構成跟隨器。

ee t

t e t t t

u on

off on on o α==+=

noninv.input(引腳2):誤差放大器同向輸入端。

在閉環系統和開環系統中,該端接給定訊號。根據需要,在該端與補償訊號輸入端(引腳9)之間接入不同型別的反饋網路,可以構成比例、比例積分和積分等型別的調節器。

sync(引腳3):振盪器外接同步訊號輸入端。該端接外部同步脈衝訊號可實現與外電路同步。

osc.output(引腳4):振盪器輸出端。

ct(引腳5):振盪器定時電容接入端。

rt(引腳6):振盪器定時電阻接入端。

discharge(引腳7):振盪器放電端。該端與引腳5之間外接乙隻放電電阻,構成放電迴路。

soft-start(引腳8):軟啟動電容接入端。該端通常接乙隻5 的軟啟動電容。

***pensation(引腳9):pwm比較器補償訊號輸入端。在該端與引腳2之間接入不同型別的反饋網路,可以構成比例、比例積分和積分等型別調節器。

shutdown(引腳10):外部關斷訊號輸入端。該端接高電平時控制器輸出被禁止。該端可與保護電路相連,以實現故障保護。

output a(引腳11):輸出端a。引腳11和引腳14是兩路互補輸出端。

ground(引腳12):訊號地。 vc(引腳13):輸出級偏置電壓接入端。

output b(引腳14):輸出端b。引腳14和引腳11是兩路互補輸出端。

vcc(引腳15):偏置電源接入端。

vref(引腳16):基準電源輸出端。該端可輸出一溫度穩定性極好的基準電壓。

2)sg3525的工作原理

sg3525內建了5.1v精密基準電源,微調至 1.0%,在誤差放大器共模輸入電壓範圍內,無須外接分壓電組。

sg3525還增加了同步功能,可以工作在主從模式,也可以與外部系統時鐘訊號同步,為設計提供了極大的靈活性。在ct引腳和discharge引腳之間加入乙個電阻就可以實現對死區時間的調節功能。由於sg3525內部整合了軟啟動電路,因此只需要乙個外接定時電容。

sg3525的軟啟動接入端(引腳8)上通常接乙個5 的軟啟動電容。上電過程中,由於電容兩端的電壓不能突變,因此與軟啟動電容接入端相連的pwm比較器反向輸入端處於低電平,pwm比較器輸出高電平。此時,pwm瑣存器的輸出也為高電平,該高電平通過兩個或非門加到輸出電晶體上,使之無法導通。

只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳8處於高電平時,sg3525才開始工作。由於實際中,基準電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上,而輸出電壓的取樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當輸出電壓因輸入電壓的公升高或負載的變化而公升高時,誤差放大器的輸出將減小,這將導致pwm比較器輸出為正的時間變長,pwm瑣存器輸出高電平的時間也變長,因此輸出電晶體的導通時間將最終變短,從而使輸出電壓回落到額定值,實現了穩態。

反之亦然。

外接關斷訊號對輸出級和軟啟動電路都起作用。當shutdown(引腳10)上的訊號為高電平時,pwm瑣存器將立即動作,禁止sg3525的輸出,同時,軟啟動電容將開始放電。如果該高電平持續,軟啟動電容將充分放電,直到關斷訊號結束,才重新進入軟啟動過程。

注意,shutdown引腳不能懸空,應通過接地電阻可靠接地,以防止外部干擾訊號耦合而影響sg3525的正常工作。

欠電壓鎖定功能同樣作用於輸出級和軟啟動電路。如果輸入電壓過低,在sg3525的輸出被關斷同時,軟啟動電容將開始放電。

此外,sg3525還具有以下功能,即無論因為什麼原因造成pwm脈衝中止,輸出都將被中止,直到下乙個時鐘訊號到來,pwm瑣存器才被復位。

2.2.2控制電路圖

2.3驅動電路模組

2.3.1驅動晶元exb841功能介紹

引腳功能

②連線用於反向偏置電源的濾波電容

②電源(+20v)③驅動輸出

④用於連線外部電容,以防止過流保護電路誤動作(絕大部分場合不需要電容。)

⑤過流保護輸出⑥集電極電壓監視

⑦⑧不接⑨電源(ov)

⑩⑾不接⒁驅動訊號輸入(-),驅動訊號輸入(+)

2.3.2驅動電路圖

2.4檢測及保護電路圖

通過課程設計還拓寬了知識面,學到了很多課本上沒有的知識,報告只有自己去做能加深對知識的理解,任何困難只有自己通過努力去克服才能收穫成功的喜悅。在設計的過程中我發現自己對課本知識的理解不夠深刻,掌握的不牢靠,以後定會努力溫習以前的知識。

六、參考文獻:

《煤礦電工手冊》,煤炭工業出版社

《電力電子裝置設計和應用手冊》

《電氣傳動自動化技術手冊》,機械工業出版社

《最新電工·電子器件手冊》,山西科學技術出版社

《電力電子技術》,機械工業出版社

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