畢業(yè)論文_igbt直流斬波電路的設(shè)計(jì)

目錄1設(shè)計(jì)原理分析111總體結(jié)構(gòu)分析112主電路的設(shè)計(jì)113觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)214驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)315保護(hù)電路分析52仿真分析與調(diào)試621建立仿真模型622仿真結(jié)果分析83確定實(shí)際參數(shù)11心得體會(huì)12參考文獻(xiàn)14附錄15IGBT直流斬波電路的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原理分析11總體結(jié)構(gòu)分析直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。它在電源的設(shè)計(jì)上有很重要的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，斬波電路的實(shí)現(xiàn)都要依靠全控型器件。在這里，我所設(shè)計(jì)的是基于IGBT的降壓斬波短路。直流降壓斬波電路主要分為三個(gè)部分，分別為主電路模塊，控制電路模塊和驅(qū)動(dòng)電路模塊。電路的結(jié)構(gòu)框圖如下圖（圖1）所示。圖1電路結(jié)構(gòu)框圖除了上述主要結(jié)構(gòu)之外，還必須考慮電路中電力電子器件的保護(hù)，以及控制電路與主電路的電器隔離。12主電路的設(shè)計(jì)主電路是整個(gè)斬波電路的核心，降壓過(guò)程就由此模塊完成。其原理圖如圖2所示。圖2主電路原理圖主電路驅(qū)動(dòng)電路電源觸發(fā)電路TTTOOOBTEIGTONTOFIOI1I2I10I20T1UOOOOTTTTEECIGIGTONTOFIOTXI1I2I20T1T2UOEMEVMRLVDAIOEMUOIG如圖，IGBT在控制信號(hào)的作用下開(kāi)通與關(guān)斷。開(kāi)通時(shí)，二極管截止，電流IO流過(guò)大電感L，電源給電感充電，同時(shí)為負(fù)載供電。而IGBT截止時(shí)，電感L開(kāi)始放電為負(fù)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(kāi)通和關(guān)斷，而電感L足夠大，使得負(fù)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由控制信號(hào)的占空比來(lái)決定。這也就是降壓斬波電路的工作原理。降壓斬波的典型波形如下圖所示。圖3降壓電路波形圖圖2中的負(fù)載為電動(dòng)機(jī)，是一種放電動(dòng)式負(fù)載。反電動(dòng)勢(shì)負(fù)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。無(wú)論哪一種情況，輸出電壓的平均值都與負(fù)載無(wú)關(guān)，其大小為（11）TON表示導(dǎo)通的時(shí)；TOFF表示截止的時(shí)間；A表示導(dǎo)通時(shí)間占空比。對(duì)于輸出電流，當(dāng)UOE時(shí)電流連續(xù)，輸出電流平均值大小為（12）當(dāng)UOE時(shí)才會(huì)有電流。設(shè)定E為40V，內(nèi)阻為6。要使輸出電壓100V時(shí)電流連續(xù)可調(diào)，則占空比必須大于20。此時(shí)波形圖如下。圖10反電動(dòng)勢(shì)20占空比圖11反電動(dòng)50占空比波形由上述波形圖可以看出，電壓電流的波形仍然都近似為一條直線。電壓浮動(dòng)從59091V到59099V，平均值約為59095V電流浮動(dòng)從982V到988V，平均值約為985V。此時(shí)要維持電壓的連續(xù)可調(diào)，則占空比至少要達(dá)到20。綜合分析從20到50即可實(shí)現(xiàn)讓斬波電路能夠連續(xù)可調(diào)。3確定實(shí)際參數(shù)結(jié)合仿真過(guò)程的想象和分析，先確定純電阻負(fù)載時(shí)R10。占空比從0到50調(diào)整，但其間必然會(huì)產(chǎn)生電流斷續(xù)。帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載時(shí)，R6,E40V,占空比從20到50調(diào)控時(shí)，可以保證負(fù)載電流連續(xù)。如下圖所示，供給斬波的直流電是由交流電經(jīng)整流后得到的。圖12整流電路有前述可知要求供給斬波的直流電壓為200V。則變壓器二次側(cè)電壓有效值為U2200/0922222V二次側(cè)電流最大有效值為I210/25A變壓器容量為SU2I21111VA一次側(cè)電流最大有效值為I1S/220505A對(duì)于IGBT，它所承受的最大電壓為200V，最大電流為10A。由于IGBT很容易過(guò)電損壞，選擇器件是留足兩倍的裕量。則選擇IGBT的額定電壓為400V，額定電流為20A。另外，續(xù)流二極管承受最大電壓和電流與IGBT相同，也采用相同方式來(lái)整定器件參數(shù)，即其額定電壓也與IGBT相同。心得體會(huì)通過(guò)這次對(duì)降壓直流斬波電路的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)斬波電路有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路也有了更深刻的認(rèn)識(shí)，另外，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中我也學(xué)會(huì)了用一些基本元部件進(jìn)行建模的基本方法，加深了對(duì)課本知識(shí)的進(jìn)一步理解。同時(shí)這次課程設(shè)計(jì)應(yīng)用到MATLAB軟件，設(shè)計(jì)時(shí)借助MATLAB軟件進(jìn)行系統(tǒng)模型仿真，進(jìn)一步熟悉了MATLAB語(yǔ)言及其應(yīng)用，用該軟件對(duì)該電路進(jìn)行分析，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算和繪圖步驟。同時(shí)該次課程設(shè)計(jì)，還用到了ALTIUMDESIGNER軟件進(jìn)行原理圖的繪制，是我跟家熟練地掌握了ALTIUMDESIGNER繪圖的技巧。書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)時(shí)使用WORD軟件，使我掌握了許多關(guān)于WORD編輯和排版技巧，提高了自身對(duì)一些基本軟件的應(yīng)用技能?？傊?，這次課程設(shè)計(jì)不僅增加了我的知識(shí)積累，讓我有機(jī)會(huì)將課堂上所學(xué)的電力電子理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，了解了這些知識(shí)在電源上豐富而強(qiáng)大的用途，為將來(lái)走進(jìn)工作打下了基礎(chǔ)，還讓我懂得自主學(xué)習(xí)的重要性，還有做什么事情都要有恒心，有信心，動(dòng)腦子去想，就一定有所收獲。參考文獻(xiàn)1王兆安、黃俊電力電子技術(shù)北京機(jī)械工業(yè)出版社，20082王維平現(xiàn)代電力電子技術(shù)及應(yīng)用南京東南大學(xué)出版社，19993葉斌電力