電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、*學(xué)院Word資料*電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目:專業(yè):班級:姓名:學(xué)號:指導(dǎo)教師:電鍍裝置電氣工程及其自動(dòng)化*任務(wù)書題目電鍍裝置，要求提供Ud=50V、ld=500A的直流電源，現(xiàn)有交流器輸出電壓240V。試為電鍍裝置設(shè)計(jì)一斬波器（包括主電路、保護(hù)電路、換相電路及平波電抗）。時(shí)間安排第16周目的：1、培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用 In ter網(wǎng)檢索需要的文獻(xiàn)資料；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；3、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識的能力和工程設(shè)計(jì)的能力；4、提高學(xué)生的電力電子裝置分析和設(shè)計(jì)能力；5、提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫水平。要求：1、確定直流電動(dòng)機(jī)型號；2、主電路、保護(hù)電路、控

2、制電路設(shè)計(jì)；3、主電路的參數(shù)計(jì)算與選擇；4、平波電抗器的參數(shù)計(jì)算與選擇；5、主電路中過電壓過電流保護(hù)電路的選擇及相應(yīng)電路元件的計(jì)算與選擇；6、繪制主電路、保護(hù)電路、控制電路設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)原理圖；7、寫出課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其中設(shè)計(jì)報(bào)告包括有設(shè)計(jì)的目的，設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì) 參數(shù)的計(jì)算，元器件選型，器件表，電路圖的設(shè)計(jì)說明以及設(shè)計(jì)的心得等；設(shè)計(jì) 報(bào)告2000字以上?？傮w方案實(shí)現(xiàn): 根據(jù)課程設(shè)計(jì)課題的需要：1. 做出合理的主電路設(shè)計(jì)；2. 控制電路模塊，這里我們的斬波電路由SG3525芯片控制;3驅(qū)動(dòng)電路模塊，驅(qū)動(dòng)芯片選用 EXB841。指導(dǎo)教師評語：評分等級：（指導(dǎo)教師簽名：)目錄目的和要求 04方案的論

3、證 0404主電路模塊設(shè)計(jì)控制電路模塊06驅(qū)動(dòng)電路模塊08元件參數(shù)計(jì)算09元器件清單10心得體會 10參考文獻(xiàn) 101. 目的和要求目的：1、 培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用In ter網(wǎng)檢索需要的文獻(xiàn)資料;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；3、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識的能力和工程設(shè)計(jì)的能力；4、提高學(xué)生的電力電子裝置分析和設(shè)計(jì)能力;5、提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫水平。要求：1. 確定直流電動(dòng)機(jī)型號；2. 主電路、保護(hù)電路、控制電路設(shè)計(jì)；3. 主電路的參數(shù)計(jì)算與選擇；4. 平波電抗器的參數(shù)計(jì)算與選擇；5. 計(jì)算整流變壓器參數(shù)、選擇其容量和規(guī)格；6. 主電路中過電壓過電流保護(hù)電路

4、的選擇及相應(yīng)電路元件的計(jì)算與選擇；7. 繪制主電路、保護(hù)電路、控制電路設(shè)計(jì)電氣系統(tǒng)原理圖；8. 寫出課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。其中設(shè)計(jì)報(bào)告包括有設(shè)計(jì)的目的，設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算，元器件選型，器件表，電路圖的設(shè)計(jì)說明以及設(shè)計(jì)的心得等；設(shè)計(jì)報(bào)告2000字以上；9. 每位同學(xué)獨(dú)立完成1個(gè)題的設(shè)計(jì)；2. 方案的論證:【1】主電路的模塊設(shè)計(jì) 直流電壓送入降壓斬波 電路，通過脈寬調(diào)制控制調(diào) 節(jié)輸出電壓平均值，在經(jīng)過 LC濾波電路是電壓穩(wěn)定。降 壓斬波電路設(shè)計(jì)如右圖：脈寬調(diào)制控制信號由IGBT 驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出；RCD保護(hù)電路用以緩沖IGBT在高頻工作環(huán)境下關(guān)斷時(shí)0因?yàn)檎螂娏餮杆俳档投删€路電感在器件兩端感應(yīng)出的

5、過電壓。工作時(shí)的波形圖如右:此電路使用一個(gè)全控型器件V，圖中為IGBT，若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。并設(shè)置了續(xù)流二極管VD，在V關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感電流提供續(xù)流。工作原理：當(dāng)t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 uo=E，負(fù)載電流io 按指數(shù)曲線上升。當(dāng)t=t1時(shí)控制V關(guān)斷，二極管 VD續(xù)流，負(fù)載電壓 uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲 線下降，通常串接較大電感L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小。此電路的基本數(shù)量關(guān)系為：（1）電流連續(xù)時(shí)負(fù)載電壓的平均值為式中，ton為V處于通態(tài)的時(shí)間，toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開關(guān)周期，為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū?。?fù)載電流平均值為 R（

6、2）電流斷續(xù)時(shí)，負(fù)載電壓 uo平均值會被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。斬波電路有三種控制方式： 脈沖寬度調(diào)制（PWM ）:保持開關(guān)周期 T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton ; 頻率調(diào)制：保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton不變，改變開關(guān)周期 T； 混合型：ton和T都可調(diào)，使占空比改變?！?】控制電路模塊斬波電路由SG3525芯片控制.芯片SG3525功能介紹SG3525是電流控制型PWM控制器，是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。 在脈寬比較器 的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較， 從而調(diào)節(jié)占空比 使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。SG3525引腳功能及特點(diǎn)簡介ZJ V

7、iti2 *1|槍人網(wǎng)柏拗入冋:匸跌如偌伙.-帚 SG3525 打勺；! J0FnnA. H i-.1,CPUp）內(nèi)申V I的引腳功能引腳1 ：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號。在開環(huán)系統(tǒng)中， 該端與補(bǔ)償信號輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。引腳2 :誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號。根據(jù)需 要，在該端與補(bǔ)償信號輸入端（引腳9 ）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。弓I腳3 :振蕩器外接同步信號輸入端。該端接外部同步脈沖信號可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。引腳4 :振蕩器輸出端。引腳5 :振蕩器定時(shí)電容接入端。弓I腳6

8、 :振蕩器定時(shí)電阻接入端。引腳7 :振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。引腳8 :軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只5的軟啟動(dòng)電容。弓I腳9 : PWM比較器補(bǔ)償信號輸入端。 在該端與引腳2之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò), 可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。引腳10 :外部關(guān)斷信號輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。該端可與保護(hù)電 路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。弓I腳11 :輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。引腳12 :信號地線。引腳13 :輸出級偏置電壓接入端。弓I腳14 :輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。弓I腳15 :偏置電源接入端。引腳

9、16 :基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。SG3525特點(diǎn)如下:(1) 工作電壓范圍寬：8 35V。(2) 5.1 ( 11.0%)V微調(diào)基準(zhǔn)電源。(3) 振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz 400KHZ。(4) 具有振蕩器外部同步功能。(5) 死區(qū)時(shí)間可調(diào)。(6) 內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。(7) 具有輸入欠電壓鎖定功能。(8) 具有PWM瑣存功能，禁止多脈沖。(9) 逐個(gè)脈沖關(guān)斷。(10) 雙路輸出(灌電流/拉電流)：mA(峰值)。SG3525的工作原理。SG3525內(nèi)置了 5.1V精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。SG3525還增加了

10、同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在CT引腳5和Discharge引腳7之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。SG3525的軟啟動(dòng)接入端(引腳 8)上通常接一個(gè)5uF的軟啟動(dòng)電容。上電過程中，由 于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。此時(shí)， PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過 兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時(shí)，SG3525才開始

11、工作。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相 輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比較器輸出為正的時(shí)間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終 變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。外接關(guān)斷信號對輸出級和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)Shutdown (引腳10 )上的信號為高電平時(shí)，PWM瑣存器將立即動(dòng)作，禁止 SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。 如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟

12、動(dòng)過程。 注意，Shutdown弓I腳10不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號耦合 而影響SG3525的正常工作。欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。此外，SG3525還具有以下功能，即無論因?yàn)槭裁丛蛟斐蒔WM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號到來，PWM瑣存器才被復(fù)位?？刂齐娐穲D【3】驅(qū)動(dòng)電路模塊驅(qū)動(dòng)芯片EXB841功能介紹引腳功能過流保護(hù)電輕腳碼說明理槎用于反向倩胃電源的濾波電容電 SS r+:ov駆動(dòng)輸出用于辻援外部巾容以防止過流陀 護(hù)電路諛動(dòng)作(絕大部分煬合不書 宴電容J過浪保護(hù)輸出集電極電壓監(jiān)視不搖電源(4倍額定負(fù)載電流的IGBT為宜；因此選用額定電流 2000A,額定電壓150V左右的IGBT。4.元件清單:名稱數(shù)量名稱數(shù)量晶閘管4電容若干變壓器1電感若干電阻若干EXB841芯片1SG3525芯片1續(xù)流二極管15.心得體會：通過這一次的課程設(shè)計(jì)， 我對電力電子的相關(guān)知識有了深刻的認(rèn)識，加深了對電鍍裝置斬波器等知識的了解和掌握，從得到課題時(shí)的一臉茫然到通過查資料、與同學(xué)探討、經(jīng)老師指導(dǎo)后，自己設(shè)計(jì)并寫出這份報(bào)告，心中充滿了成就感。通過課程設(shè)計(jì)還拓寬了知識面，學(xué) 到了很多課本上沒有的知識，報(bào)告只有自