光調(diào)制器畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文論文)題目：光調(diào)制器設(shè)計(jì)題目：光調(diào)制器設(shè)計(jì)系 別： 光電信息系 專 業(yè)： 光電信息工程 班 級： B090104 學(xué) 生： 張鵬飛 學(xué) 號： B09010424 指導(dǎo)教師： 尚小燕 2013年5月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系（部） 光電信息系 專業(yè) 光電信息工程 姓名 張鵬飛 學(xué)號 B09010424 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 光調(diào)制器設(shè)計(jì) 2.題目背景和意義：在光電系統(tǒng)中，獲取的有效光強(qiáng)信息往往受到背景噪聲的影響，如何從背景噪聲中提取有用信號，一直是人們不斷研究的課題之一，目前，鎖相相關(guān)

2、技術(shù)是提取有用信號的有效方法，此技術(shù)要求對入射光信號進(jìn)行調(diào)制，本課題基于此提出，對光波信號進(jìn)行調(diào)制。 3.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容（理工科含技術(shù)指標(biāo)）： 1、了解光調(diào)制器的用途；2、提出機(jī)械調(diào)制方法，設(shè)計(jì)光調(diào)制器結(jié)構(gòu)及相應(yīng)電路，對相關(guān)器件進(jìn)行選型；3、給出相關(guān)標(biāo)定方法；4、查閱一篇與設(shè)計(jì)相關(guān)的外文文獻(xiàn)，并進(jìn)行翻譯。 4.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： 2012.11.262012.12.17 查閱相關(guān)書籍，搜集資料，了解光調(diào)制器的用途，和它的基本原理；完成開題報(bào)告。2012.12.182013.2.10 對光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行器件選型； 2013.2.112013.

3、3.15 對光調(diào)制器電路進(jìn)行設(shè)計(jì)；完成中期報(bào)告。 2013.3.162013.4.12 撰寫論文，并準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 無 圖紙（幅面和張數(shù)）*：不少于 8 張； 其他要求：論文（字?jǐn)?shù)）：1.5 萬字；外文翻譯（字?jǐn)?shù)）：30005000 字； 參考文獻(xiàn)：不少于 15 篇。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日說明：1 本表一式二份，一份由各系集中歸檔保存，一份學(xué)生留存。2 帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。光調(diào)制器設(shè)計(jì)光調(diào)制器設(shè)計(jì)摘要摘要 在光電系統(tǒng)中，獲取的有效光強(qiáng)信息往往受到背景噪聲的影響，鎖相相

4、關(guān)技術(shù)是提取有用信號的有效方法，此技術(shù)要求對入射光信號進(jìn)行調(diào)制。斬波器的作用其實(shí)是為鎖相放大器提供一個(gè)參比信號，以便于鎖相能夠識別出微弱的光電流。斬波器葉片的轉(zhuǎn)動會周期性的阻斷照到研究電極的光路，因而導(dǎo)致研究電極產(chǎn)生周期性的光電流，此時(shí)斬波器的頻率輸入給鎖相，由鎖相計(jì)算出光電流的大小。光學(xué)斬波器的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括主電路，控制電路，驅(qū)動電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，器件選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。深入了解各個(gè)模塊的工作原理和功能，使各部分正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文對光學(xué)斬波器的設(shè)計(jì)原理，電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：光學(xué)斬波器；電路設(shè)計(jì)；器件選型；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；IIThe Light Modulator Design

5、AbstractIn photovoltaic system,the effective intensity information is often influenced by background noise，Phase locked technology is an effective method to extract the useful signal, the technical requirements of the incident light signal modulation. The role of chopper is actually providing a phas

6、e-locked amplifier with a reference signal, so that the phase locking can identify weak photocurrent. Chopper blade rotation periodically block electrode according to the research of optical path, thus leads the electrode photocurrent cyclical, the chopper to phase locked frequency input, the size o

7、f the photocurrent is calculated from phase locked.Optical chopper design content mainly includes the main circuit, control circuit, drive circuit and protection circuit design, device selection and structure design. Insight into the working principle and function of each module, each part of the no

8、rmal operation.In this paper, the optical chopper design principle, circuit design and structure design are introduced.Key Words：optical chopper; wiring design; device type selection; structure designIII目目 錄錄1 緒論緒論.11.1 課題研究的背景和意義.11.2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀.11.3 論文的組織結(jié)構(gòu).21.4 本課題研究的主要內(nèi)容.22 光學(xué)斬波器簡介光學(xué)斬波器簡介.22.1 直流

9、斬波器簡介.32.2 直流斬波器原理.42.2.1 直流斬波電路包括三個(gè)部分電路模塊。.42.2.2 全控器件 IGBT 簡介 .42.2.3 直流斬波器的基本原理圖.53 直流降壓斬波器設(shè)計(jì)直流降壓斬波器設(shè)計(jì).63.1 主電路設(shè)計(jì)方案.63.1.1 主電路基本電路圖.63.1.2 主電路電流電壓分析.63.2 控制電路模塊設(shè)計(jì).73.2.1 斬波電路控制方式：.73.2.2 SG3525 原理及功能.83.2.3 SG3535 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介.93.2.4 SG3525 芯片引腳.103.2.5 控制電路圖.113.3 驅(qū)動電路模塊設(shè)計(jì).113.3.1 驅(qū)動電路模塊功能.113.3.2 驅(qū)動電

10、路的隔離方式.12IV3.3.3 EXB841 的驅(qū)動原理.133.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì).133.4.1 主電路器件保護(hù).143.4.2 負(fù)載過壓保護(hù).143.4.3 過電流保護(hù).153.5 直流降壓斬波電路整體電路圖.164 直流斬波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直流斬波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).184.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求.184.2 斬波調(diào)速原理.184.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié).195 總結(jié)總結(jié).20參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).21致謝致謝.23畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明.24畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明.25附錄附錄.261 緒論11 緒論緒論1.1 課題研究的背景和意義課題研究的背景和意

11、義在光電系統(tǒng)中，獲取的有效光強(qiáng)信息往往受到背景噪聲的影響，如何從背景噪聲中提取有用信號，一直是人們不斷研究的課題之一，目前，鎖相相關(guān)技術(shù)是提取有用信號的有效方法，此技術(shù)要求對入射光信號進(jìn)行調(diào)制，本課題基于此提出，對光波信號進(jìn)行調(diào)制。1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀光調(diào)制技術(shù)雖然早在四十年代就已有不少研究和報(bào)導(dǎo)，但具有實(shí)用價(jià)值的光調(diào)制器卻是在七十年代前后才發(fā)展成熟的。近一二十年來,光學(xué)和光電子學(xué)中的光調(diào)制器的研究和應(yīng)用迅速地發(fā)展。隨著微電子和光電子集成技術(shù)的進(jìn)步以及兩者的緊密結(jié)合,大大地促進(jìn)了光調(diào)制器的發(fā)展。而光調(diào)制器所具有的能調(diào)制光束的重要功能,使其成為構(gòu)成實(shí)時(shí)光學(xué)信息處理、光計(jì)算

12、等系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。正因?yàn)槿绱?光調(diào)制器在現(xiàn)代光學(xué)領(lǐng)域中具有越來越重要的地位和價(jià)值,它是光學(xué)、光電混合系統(tǒng)進(jìn)行光互連、光學(xué)相關(guān)、光計(jì)算、模式識別、光學(xué)控制、光學(xué)檢測、圖象處理、顯示技術(shù)等中的基本構(gòu)件和關(guān)鍵器件1。世界上有許多國家在從事光調(diào)制器的研究,其中,美國是起步最早、技術(shù)最先進(jìn)的國家,其研究機(jī)構(gòu)有空軍實(shí)驗(yàn)室、波斯頓大學(xué)及其微機(jī)械公司、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué) Berkeley 分校傳感器與執(zhí)行器中心、加州大學(xué)圣克魯斯分校、勞倫斯國家實(shí)驗(yàn)室、朗訊(Lucent)公司、Iris AO 公司以及德州儀器(TI)公司等。荷蘭 Delft 大學(xué)及其商業(yè)合作伙伴 OKO Technology 公司在薄膜光調(diào)

13、制器研究方面是最先進(jìn)的,已經(jīng)有了許多商業(yè)化產(chǎn)品。此外,法國、德國和日本的科學(xué)家也在進(jìn)行研究2。我國也在這方面取得了一定的成績，其中北京卓立漢光公司生產(chǎn)的 Model 300CD 型光學(xué)斬波器代表了國內(nèi)光調(diào)制器1 緒論2的先進(jìn)水平。1.3 論文的組織結(jié)構(gòu)論文的組織結(jié)構(gòu)本論文的組織結(jié)構(gòu)如下：第一章：介紹關(guān)于光學(xué)斬波器的研究背景、研究意義以及開發(fā)者的主要工作。第二章：介紹光學(xué)斬波器的功能及工作原理。第三章：介紹直流降壓斬波器的電路設(shè)計(jì)，包括主電路、控制電路、驅(qū)動電路和保護(hù)電路。第四章：介紹直流降壓斬波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第五章：對直流降壓斬波器的器件進(jìn)行選型。1.4 本課題研究的主要內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)

14、容在直流降壓斬波器的課題研究中主要的研究內(nèi)容如下：了解直流降壓斬波器的功能及工作原理，畫出其工作原理圖，對電壓和電流波形進(jìn)行有深入的認(rèn)識。熟悉直流降壓斬波電路的各個(gè)電路模塊，了解 SG3525 芯片和 EXB841芯片的結(jié)構(gòu)和工作原理，畫出主電路、控制電路、驅(qū)動電路、保護(hù)電路的電路圖，并對其工作原理進(jìn)行了解。對光調(diào)制器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫出電機(jī)支撐座，外殼和斬波片的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。對光調(diào)制器進(jìn)行器件選型。2 光學(xué)斬波器簡介32 光學(xué)斬波器簡介光學(xué)斬波器簡介2.1 直流斬波器簡介直流斬波器簡介電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向

15、轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代,并促進(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率 MOSFET 和 IGBT 為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)代電力電子時(shí)代。直流斬波器(D.C. Chopper)又稱為截波器，它是將電壓值固定的直流電，轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電源裝置，是一種直流對直流的轉(zhuǎn)換器(DC to DC Converter)已被被廣泛使用，如直流電機(jī)的速度控制和直流電機(jī)的驅(qū)動、直流調(diào)壓、直流電源的驅(qū)動和交換式電源供應(yīng)器(

16、Switching-Power-Supply)等3。直流斬波器（DC Chopper）是一種把恒定直流電壓變換成為另一固定電壓或可調(diào)電壓的直流電壓，從而滿足負(fù)載所需的直流電壓的變流裝置。它通過周期性地快速通、斷，把恒定直流電壓斬成一系列的脈沖電壓，而改變這一脈沖列的脈沖寬度或頻率就可實(shí)現(xiàn)輸出電壓平均值的調(diào)節(jié)。全控型器件選擇絕緣柵雙極晶體管（IGBT）具有良好的特性，目前已取代了原來 GTR 和一部分電力 MOSFET 的市場，應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)展，成為中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。直流斬波器根據(jù)其輸入和輸出電壓的大小可以分為降壓式直流斬波器和升壓式直流斬波器的兩類。若直流斬波器的輸出電壓較輸入之

17、2 光學(xué)斬波器簡介4電源電壓低，則稱為降壓式(Buck )直流斬波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為升壓式(Boost) 直流斬波器4。因此本課題選擇的設(shè)計(jì)方案是直流降壓斬波電路。2.2 直流斬波器原理直流斬波器原理直流斬波電路（DC Chopper）的功能是將直流電變?yōu)榱硪环N固定的或可調(diào)的直流電，也稱為直流-直流變換器（DC/DC Converter） ，直流斬波電路（DC Chopper）一般是指直接將直流變成直流的情況，不包括直流-交流-直流的情況。2.2.12.2.1 直流斬波電路包括三個(gè)部分電路模塊。直流斬波電路包括三個(gè)部分電路模塊。a. 主電路模塊。主電路模塊。主要由全控器

18、件 IGBT 的開通與關(guān)斷的時(shí)間占空比來決定輸出電壓 u。的大小。 。b. 控制電路模塊?？刂齐娐纺K?？刂齐娐纺K，可用 SG3525 來控制 IGBT 的開通與關(guān)斷。驅(qū)動電路模塊，用來驅(qū)動 IGBT 控制電路是用來產(chǎn)生降壓斬波電路的控制信號，控制電路產(chǎn)生的控制信號傳到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路把控制信號轉(zhuǎn)換為加在開關(guān)控制端，可以使其開通或關(guān)斷的信號。通過控制開關(guān)的開通和關(guān)斷來控制降壓斬波電路的主電路工作。c. 驅(qū)動電路模塊。驅(qū)動電路模塊。EXB841 驅(qū)動芯片來實(shí)現(xiàn)也可以直接用光耦電路進(jìn)行驅(qū)動。主電路模塊由全控器件 IGBT 的開通與關(guān)斷的時(shí)間占空比來決定輸出電壓 u。的大小。控制電路模塊， ，它

19、簡單可靠及使用方便靈活。2.2.2 全控器件全控器件 IGBTIGBT 簡介簡介IGBT 是新一代的電力電子器件，兼有功率 MOS-MET 的高速度和功率晶體管飽和壓降低、功率大的優(yōu)點(diǎn)。由 IGBT 構(gòu)成的斬波器具有電路簡單、易于調(diào)試和設(shè)計(jì)，成本低，可靠性高，容量范圍大，頻率高，無靜態(tài)噪音，輸出電流(電壓)調(diào)節(jié)精度高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中有非常廣泛的應(yīng)用，特別是在需要用電池等直流電源進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，有著不可替代的作用5。2.2.3 直流斬波器的基本直流斬波器的基本原理原理直流斬波器乃利用功率組件對固定電壓之電源做適當(dāng)之切割以達(dá)成負(fù)載端電壓改變之目的。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低，則稱為降壓式(

20、Buck )直流斬波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為升壓式(Boost)直流斬波器；本方案選擇的是直流降壓斬波器圖 2.1 所示為直流斬波器基本電路圖，圖 2.2 所示為負(fù)載電壓波形，西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5圖 2.1 直流斬波器基本原理圖圖 2.2 直流斬波器負(fù)載電壓波形圖可看出當(dāng)直流斬波器導(dǎo)通(Ton )時(shí)，負(fù)載端之電壓 Vo 等于電源電壓Vs；當(dāng)直流斬波器截止(Toff)時(shí)，負(fù)載端之電壓 Vo 為 0。如此適當(dāng)?shù)目刂浦绷鲾夭ㄆ骺墒怪绷麟娫磾嗬m(xù)的出現(xiàn)在負(fù)載側(cè)，只要控制直流斬波器的導(dǎo)通時(shí)間，即可改變負(fù)載的平均電壓6。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

21、63 直流降壓斬波器設(shè)計(jì)直流降壓斬波器設(shè)計(jì)3.1 主電路設(shè)計(jì)方案主電路設(shè)計(jì)方案根據(jù)所選課題設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)降壓斬波電路，可運(yùn)用電力電子開關(guān)來控制電路的通斷即改變占空比，從而獲得我們所想要的電壓。這就可以根據(jù)所學(xué)的 buck 降壓電路作為主電路，這個(gè)方案是較為簡單的方案，直接進(jìn)行直直變換簡化了電路結(jié)構(gòu)。而另一種方案是先把直流變交流降壓，再把交流變直流，這種方案把本該簡單的電路復(fù)雜化，不可取。至于開關(guān)的選擇，選用比較熟悉的全控型的 IGBT 管，而不選半控型的晶閘管，因?yàn)?IGBT 控制較為簡單，且它既具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快、驅(qū)動電路簡單等特點(diǎn)，又用通態(tài)壓降小、耐壓高、電流大等優(yōu)點(diǎn)。3.1.1

22、 主電路基本電路圖主電路基本電路圖主電路基本電路圖如圖 3.1 所示圖 3.1 主電路基本電路圖直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 控制導(dǎo)通。用控制電路和3 直流降壓斬波器設(shè)計(jì)7驅(qū)動電路來控制 IGBT 的通斷，當(dāng) t=0 時(shí)，驅(qū)動 IGBT 導(dǎo)通，電源 E 向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 U0=E，負(fù)載電流 io按指數(shù)曲線上升。3.1.2 主電路電流電壓分析主電路電流電壓分析直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 控制導(dǎo)通。用控制電路和驅(qū)動電路來控制 IGBT 的通斷，當(dāng) t=0 時(shí)，驅(qū)動 IGBT 導(dǎo)通，電源 E 向負(fù)載供電，負(fù)載電壓=E，負(fù)載電流按指數(shù)曲線上升。電路工作時(shí)波形圖如0

23、u0i圖3.2 所示圖 3.2 主電路電壓電流波形圖當(dāng) t=t1時(shí)刻，控制 IGBT 關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管 Vd續(xù)流，負(fù)載電壓近似為零，負(fù)載電流指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小，故0u串聯(lián) L 值較大的電感。至一個(gè)周期 T 結(jié)束，再驅(qū)動 IGBT 導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)電力工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等，負(fù)載電壓的平均值為U0t1E/T=t1E/（t1+t2）Eton為 IGBT 處于通態(tài)的時(shí)間；toff為處于斷態(tài)的時(shí)間；T 為開關(guān)周期； 為導(dǎo)通占空比。通過調(diào)節(jié)占空比 使輸出到負(fù)載的電壓平均值 U0 最大為 E，若減小占空比 ，則 U0隨之減小。由此可知，輸出到

24、負(fù)載的電壓平均值 Uo 最大為Ui，若減小占空比 ，則 Uo 隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為降壓斬波電路7。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）83.2 控制電路模塊設(shè)計(jì)控制電路模塊設(shè)計(jì)控制電路需要實(shí)現(xiàn)的功能是產(chǎn)生控制信號，用于控制斬波電路中主功率器件的通斷，通過對占空比的調(diào)節(jié)達(dá)到控制輸出電壓大小的目的。3.2.1 斬波電路控制方式：斬波電路控制方式：斬波電路有三種控制方式:a. 保持開關(guān)周期 T 不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton，稱為脈沖寬度調(diào)制或脈沖調(diào)寬型；b. 保持導(dǎo)通時(shí)間不變，改變開關(guān)周期 T，成為頻率調(diào)制或調(diào)頻型；c.導(dǎo)通時(shí)間和周期 T 都可調(diào)，是占空比改變，

25、稱為混合型8。因?yàn)閿夭娐酚羞@三種控制方式，又因?yàn)?PWM 控制技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，所以采用 PWM 控制方式來控制 IGBT 的通斷。PWM 控制就是對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。這種電路把直流電壓“斬”成一系列脈沖，改變脈沖的占空比來獲得所需的輸出電壓。改變脈沖的占空比就是對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，只是因?yàn)檩斎腚妷汉退枰妮敵鲭妷憾际侵绷麟妷海虼嗣}沖既是等幅的，也是等寬的，僅僅是對脈沖的占空比進(jìn)行控制。對于控制電路的設(shè)計(jì)其實(shí)可以有很多種方法，可以通過一些數(shù)字運(yùn)算芯片如單片機(jī)、CPLD 等等來輸出 PWM 波，也可以通過特定的 PWM 發(fā)生芯片來控制9。因?yàn)轭}目要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，所以我選用一般的

26、 PWM 發(fā)生芯片來進(jìn)行連續(xù)控制。3.2.2 SG3525 原理及功能原理及功能控制電路是以 SG3525 為核心構(gòu)成,SG3525 為美國 Silicon General 公司生產(chǎn)的，它集成了 PWM 控制電路,采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案,內(nèi)部包含有精密基準(zhǔn)源,鋸齒波振蕩器,誤差放大器,比較器,分頻器和保護(hù)電路等.調(diào)節(jié) Ur 的大小,在 11,14 兩端可輸出兩個(gè)幅度相等,頻率相等,相位相差, 占空比可調(diào)的矩形波(即 PWM 信號).然后，將脈沖信號送往芯片 HL402，對微信號進(jìn)行升壓處理，再把經(jīng)過處理的電平信號送往 IGBT，對其觸發(fā)，以滿足主電路的要求10。其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所

27、示西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9圖 3.3 SG3525 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.2.3SG3525 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介a. 基準(zhǔn)電壓調(diào)整器基準(zhǔn)電壓調(diào)整器是輸出為 5.1V，50mA，有短路電流保護(hù)的電壓調(diào)整器。它供電給所有內(nèi)部電路，同時(shí)又可作為外部基準(zhǔn)參考電壓。若輸入電壓低于6V 時(shí)，可把 15、16 腳短接，這時(shí) 5V 電壓調(diào)整器不起作用。b. 振蕩器3525A 的振蕩器，除 CT、RT 端外，增加了放電 7、同步端 3。RT 阻值決定了內(nèi)部恒流值對 CT 充電，CT 的放電則由 5、7 端之間外接的電阻值RD 決定。把充電和放電回路分開，有利于通過 RD 來調(diào)節(jié)死區(qū)的時(shí)間，因此是重大改進(jìn)

28、。在 3525A 中增加了同步端 3 專為外同步用，為多個(gè) 3525A的聯(lián)用提供了方便。同步脈沖的頻率應(yīng)比振蕩頻率 fs 要低一些。c. 誤差放大器誤差放大器是差動輸入的放大器。它的增益標(biāo)稱值為 80dB，其大小由反饋或輸出負(fù)載決定，輸出負(fù)載可以是純電阻，也可以是電阻性元件和電容的元件組合。該放大器共模輸入電壓范圍在 1.83.4V，需要將基準(zhǔn)電壓分壓送至誤差放大器 1 腳（正電壓輸出）或 2 腳（負(fù)電阻輸出） 。3524 的誤差放大器、電流控制器和關(guān)閉控制三個(gè)信號共用一個(gè)反相輸入端，3525A 改為增加一個(gè)反相輸入端，誤差放大器與關(guān)閉電路各自送至比較器的反相端。這樣避免了彼此相互影響。有利于

29、誤差放大器和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)工作精度的提高。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10d. 閉鎖控制端 10利用外部電路控制 10 腳電位，當(dāng) 10 腳有高電平時(shí)，可關(guān)閉誤差放大器的輸出，因此，可作為軟起動和過電壓保護(hù)等。e. PWM 鎖存器比較器（脈沖寬度調(diào)制）輸出送到 PWM 鎖存器。鎖存器由關(guān)閉電路置位，由振蕩器輸出時(shí)間脈沖復(fù)位。這樣，當(dāng)關(guān)閉電路動作，即使過流信號立即消失，鎖存器也可維持一個(gè)周期的關(guān)閉控制，直到下一周期時(shí)鐘信號使倘存器復(fù)位為止。另外，由于 PWM 鎖存器對比較器來的置位信號鎖存，將誤差放大器上的噪音、振鈴及系統(tǒng)所有的跳動和振蕩信號消除了。只有在下一個(gè)時(shí)鐘周期才能重新置位，有

30、利于可靠性提高。f. 增設(shè)欠壓鎖定電路電路主要作用是當(dāng) IC 塊輸入電壓小于 8V 時(shí)，集成塊內(nèi)部電路鎖定，停止工作（其準(zhǔn)源及必要電路除外） ，使之消耗電流降到很?。s 2mA） 。g. 輸出級由兩個(gè)中功率 NPN 管構(gòu)成，每管有抗飽和電路和過流保護(hù)電路，每組可輸出 100mA。組間是相互隔離的。電路結(jié)構(gòu)改為確保其輸出電平或者是高電平或者是低電平的一個(gè)電平狀態(tài)中。為了能適應(yīng)驅(qū)動快速的場效應(yīng)功率管的需要，末級采用推拉式電路，使關(guān)斷速度更快。11 端（或 14 端）的拉電流和灌電流，達(dá) 100mA。在狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，由于存在開閉滯后，使流出和吸收間出現(xiàn)重迭導(dǎo)通。在重迭處有一個(gè)電流尖脈沖，其持續(xù)時(shí)間約

31、100ns。使用時(shí) VC 接一個(gè) 0.1f 電容可以濾去尖峰。另一個(gè)不足處是吸電流時(shí)，如負(fù)載電流達(dá)到 50mA 以上時(shí)，管飽和壓降較高（約 1V）11。3.2.4 SG3525 芯片引腳SG3525是一款專用的 PWM 控制集成電路芯片，它采用恒頻調(diào)寬控制方案，內(nèi)部包括精密基準(zhǔn)源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護(hù)電路等，其引腳圖如圖 3.4 所示西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11圖 3.4 SG3525 芯片引腳圖SG3525A 系列脈寬調(diào)制器控制電路可以改進(jìn)為各種類型的開關(guān)電源的控制性能和使用較少的外部零件。在芯片上的 5.1V 基準(zhǔn)電壓調(diào)定在1，誤差放大器有一個(gè)

32、輸入共模電壓范圍。它包括基準(zhǔn)電壓，這樣就不需要外接的分壓電阻器了。一個(gè)到振蕩器的同步輸入可以使多個(gè)單元成為從電路或一個(gè)單元和外部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。在 CT 和放電腳之間用單個(gè)電阻器連接即可對死區(qū)時(shí)間進(jìn)行大范圍的編程。在這些器件內(nèi)部還有軟起動電路，它只需要一個(gè)外部的定時(shí)電容器，一只斷路腳同時(shí)控制軟起動電路和輸出級12。只要用脈沖關(guān)斷，通過 PWM（脈寬調(diào)制）鎖存器瞬時(shí)切斷和具有較長關(guān)斷命令的軟起動再循環(huán)。當(dāng) VCC 低于標(biāo)稱值時(shí)欠電壓鎖定禁止輸出和改變軟起動電容器。輸出級是推挽式的可以提供超過 200mA 的源和漏電流。SG3525A 系列的 NOR（或非）邏輯在斷開狀態(tài)時(shí)輸出為低。3.2.5 控制

33、電路圖直流斬波電路的控制電路用 SG3525 來實(shí)現(xiàn)，其電路圖如圖 3.5 所示西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12圖 3.5 控制電路電路圖SG3525 有過流保護(hù)的功能，可以通過改變 10 腳電壓的高低來控制脈沖波的輸出。因此可以將驅(qū)動電路輸出的過流保護(hù)電流信號經(jīng)一電阻作用，轉(zhuǎn)換成電壓信號來進(jìn)行過流保護(hù)，同理也可以用 10 端進(jìn)行過壓保護(hù)。當(dāng)驅(qū)動電路檢測到過流時(shí)發(fā)出電流信號，由于電阻的作用將 10 腳的電位抬高，從而 11、14 腳輸出低電平，而當(dāng)其沒有過流時(shí)，10 腳一直處于低電平，從而正常的輸出 PWM 波13。3.33.3 驅(qū)動電路模塊設(shè)計(jì)驅(qū)動電路模塊設(shè)計(jì)IGBT 是電力

34、電子器件，控制電路產(chǎn)生的控制信號一般難以以直接驅(qū)動IGBT。因此需要信號放大的電路。另外直流斬波電路會產(chǎn)生很大的電磁干擾，會影響控制電路的正常工作，甚至導(dǎo)致電力電子器件的損壞。因而還設(shè)計(jì)中還學(xué)要有帶電氣隔離的部分。3.3.13.3.1 驅(qū)動電路模塊功能驅(qū)動電路模塊功能驅(qū)動部分是連接控制部分和主電路的橋梁，該部分主要完成以下幾個(gè)功能：a. 提供適當(dāng)?shù)恼蚝头聪蜉敵鲭妷?，?IGBT 可靠的開通和關(guān)斷；b. 提供足夠大的瞬態(tài)功率或瞬時(shí)電流，使 IGBT 能迅速建立柵控電場而導(dǎo)通；c. 盡可能小的輸入輸出延遲時(shí)間，以提高工作效率；d. 足夠高的輸入輸出電氣隔離性能，使信號電路與柵極驅(qū)動電路絕緣；西安

35、工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13e. 具有靈敏的過流保護(hù)能力14。針對以上幾個(gè)要求，對驅(qū)動電路進(jìn)行以下設(shè)計(jì)。針對驅(qū)動電路的隔離方式，有以下 2 種驅(qū)動電路，下面對其進(jìn)行比較選擇。方案 1：采用驅(qū)動芯片式驅(qū)動電路，該電路雙側(cè)都有源。其提供的脈沖寬度不受限制，較易檢測 IGBT 的電壓和電流的狀態(tài)，對外送出過流信號。另外它使用比較方便，穩(wěn)定性比較好。但是它需要較多的工作電源，其對脈沖信號有時(shí)間滯后，不適應(yīng)于某些要求比較高的場合。方案 2：采用變壓器耦合驅(qū)動器，其輸入輸出耐壓高，電路結(jié)構(gòu)簡單，延遲小。但是它不能實(shí)現(xiàn)自動過流保護(hù)，不能實(shí)現(xiàn)任意脈寬輸出，而且其對變壓器的繞制要求嚴(yán)格。通過以上

36、比較，結(jié)合本系統(tǒng)中，對電壓要求不高，而且只有一個(gè)全控器件需要控制，使用驅(qū)動芯片，使用方便，所以選擇方案 1。對于方案 1 可以用 EXB841 驅(qū)動芯片來實(shí)現(xiàn)也可以直接用光耦電路進(jìn)行主電路與控制電路隔離，再把驅(qū)動信號加一級推挽電路進(jìn)行放大使得驅(qū)動信號足以驅(qū)動 IGBT 管。由于我所設(shè)計(jì)的過流保護(hù)電路是利用控制芯片 10 端來設(shè)計(jì)的，且直接用光耦電路比較復(fù)雜，所以我采用驅(qū)動芯片進(jìn)行方案設(shè)計(jì)15。3.3.2 驅(qū)動電路的隔離方式：驅(qū)動電路的隔離方式：針對以上分析，我選取了 EXB841 驅(qū)動芯片。它具有單電源、正負(fù)偏壓、過流檢測、保護(hù)、軟關(guān)斷等主要特性，其功能完善，控制簡便可靠 16。EXB841

37、驅(qū)動電路圖如圖 3.6 所示。圖 3.6 EXB841 驅(qū)動電路圖直流降壓斬波電路主要是通過調(diào)節(jié)控制電路中 SG3525 芯片 2 號腳外接的滑動變阻器的阻值，使電壓發(fā)生變化，從而改變 PWM 的占空比，在將輸西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14出波形輸入由 EXB841 組成的驅(qū)動電路傳遞給 IGBT，控制 IGBT 的關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)輸出電壓 u。的調(diào)節(jié)。所以在使用時(shí)只需調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值大小就可以了。3.3.3EXB8413.3.3EXB841 的驅(qū)動原理的驅(qū)動原理EXB841 主要有三個(gè)工作過程：正常開通過程、正常關(guān)斷過程和過流保護(hù)動作過程。14 和 15 兩腳間外加 PWM 控

38、制信號，當(dāng)觸發(fā)脈沖信號施加于14 和 15 引腳時(shí)，在 GE 兩端產(chǎn)生約 16V 的 IGBT 開通電壓；當(dāng)觸發(fā)控制脈沖撤銷時(shí)，在 GE 兩端產(chǎn)生-5.1V 的 IGBT 關(guān)斷電壓。過流保護(hù)動作過程是根據(jù) IGBT 的 CE 極間電壓 Uce 的大小判定是否過流而進(jìn)行保護(hù)的，Uce 由二極管 Vd7 檢測。當(dāng) IGBT 開通時(shí)，若發(fā)生負(fù)載短路等發(fā)生大電流的故障，Uce 會上升很多，使得 Vd7 截止，EXB841 的 6 腳“懸空”，B 點(diǎn)和 C 點(diǎn)電位開始由約 6V 上升，當(dāng)上升至 13V 時(shí)，Vz1 被擊穿，V3 導(dǎo)通，C4 通過 R7和 V3 放電，E 點(diǎn)的電壓逐漸下降，V6 導(dǎo)通，從而

39、使 IGBT 的 GE 間電壓Uce 下降，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷，完成 EXB841 對 IGBT 的保護(hù)。射極電位為-5.1V，由 EXB841 內(nèi)部的穩(wěn)壓二極管 Vz2 決定17。3.4 保護(hù)電路設(shè)計(jì)保護(hù)電路設(shè)計(jì)過壓保護(hù)要根據(jù)電路中過壓產(chǎn)生的不同部位，加入不同的保護(hù)電路，當(dāng)達(dá)到定電壓值時(shí)，自動開通保護(hù)電路，所以可分為主電路器件保護(hù)和負(fù)載保護(hù)。3.4.13.4.1 主電路器件保護(hù)主電路器件保護(hù)當(dāng)達(dá)到定電壓值時(shí)，自動開通保護(hù)電路，使過壓通過保護(hù)電路形成通路，消耗過壓儲存的電磁能量，從而使過壓的能量不會加到主開關(guān)器件上，保護(hù)了電力電子器件。為了達(dá)到保護(hù)效果，可以使用阻容保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)。將電容并聯(lián)在回路中，

40、當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過壓能量，同時(shí)抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩，過電壓保護(hù)電路如圖 3.7 所示。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15圖 3.7 過電壓保護(hù)電路3.4.2 負(fù)載過壓保護(hù)負(fù)載過壓保護(hù)如圖 3.8 所示比較器同相端接到負(fù)載端，反相端接到一個(gè)基準(zhǔn)電壓上，輸出端接控制芯片 10 端，當(dāng)負(fù)載端電壓達(dá)到一定的值，比較器輸出 Uom 抬高 10 端電位，從而使 10 端上的信號為高電平時(shí)，PWM 瑣存器將立即動作，禁止 SG3525 的輸出，同時(shí)，軟啟動電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，

41、軟啟動電容將充分放電，直到關(guān)斷信號結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動過程，從而實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)18。電阻的取值，比較器反相端接 5.1V 電源經(jīng)變位器后為可調(diào)基準(zhǔn)電壓，比較器同相端電壓應(yīng)在 5V 以內(nèi)，取負(fù)載輸出電壓最大值 80V 來算R20/R18=80/3 左右，所以 R20=100K,R18=4K,R17=10k,R19=2k.圖 3.8 負(fù)載過壓保護(hù)電路西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）163.4.3 過電流保護(hù)過電流保護(hù)當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會發(fā)生過電流。當(dāng)器件擊穿或短路、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過載、直流側(cè)短路、可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變失敗，以及交流電源電

42、壓過高或過低、缺相等，均可引起過流。器件允許的過載時(shí)間較長，而允許的短路時(shí)間極短，一般在若干微秒之內(nèi)。對于負(fù)載過大產(chǎn)生的過載電流一般可用反饋控制的方法進(jìn)行調(diào)整和保護(hù)。在這里采用了兩中過電流保護(hù)措施，一是加限流電阻，主要對電流過載起保護(hù)作用，其二是在電路中串熔斷器，對短路起保護(hù)作用。在斬波電路中對斬波器的保護(hù)，實(shí)際上就是對 IGBT 的保護(hù)。所以重要的是怎么設(shè)計(jì)好對開關(guān)管 IGBT 的保護(hù)方案19。過電流保護(hù)電路如圖所示，其中交流側(cè)接快速熔斷器能對晶閘管元件短路及直流側(cè)短路起保護(hù)作用。器件直接串接快速熔斷器才對元件的保護(hù)作用最好，因?yàn)樗鼈兞鬟^同個(gè)電流因而被廣泛使用。電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔

43、僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時(shí)動作。由于電力電子器件的電流過載能力相對較差，必須對變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種的過流保護(hù)措施。負(fù)載過流保護(hù)電路圖如圖 3.9 所示圖 3.9 負(fù)載過流保護(hù)電路3.5 直流降壓斬波電路整體電路圖直流降壓斬波電路整體電路圖西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17綜上所述，直流降壓斬波電路包含主電路，控制電路，驅(qū)動電路和保護(hù)電路四個(gè)模塊，直流降壓斬波主電路使用一個(gè)全控器件 IGBT 控制導(dǎo)通，用控制電路和驅(qū)動電路來控制 IGBT 的通斷。電力

44、電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路，驅(qū)動電路，保護(hù)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號，通過驅(qū)動電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷來完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，控制電路是用來產(chǎn)生降壓斬波電路的控制信號，控制電路產(chǎn)生的控制信號傳到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路把控制信號轉(zhuǎn)換為加在開關(guān)控制端，可以使其開通或關(guān)斷的信號。通過控制開關(guān)的開通和關(guān)斷來控制降壓斬波電路的主電路工作。控制電路中的保護(hù)電路是用來保護(hù)電路的，防止電路產(chǎn)生過電流現(xiàn)象損害電路設(shè)備。直流降壓斬波電路整體電路圖如圖 3.10 所示圖 3.10 直流降壓斬波電路整體電路圖西安

45、工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18控制電路是用來產(chǎn)生降壓斬波電路的控制信號，控制電路產(chǎn)生的控制信號傳到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路把控制信號轉(zhuǎn)換為加在開關(guān)控制端，可以使其開通或關(guān)斷的信號。通過控制開關(guān)的開通和關(guān)斷來控制降壓斬波電路的主電路工作?？刂齐娐分械谋Ｗo(hù)電路是用來保護(hù)電路的，防止電路產(chǎn)生過電流現(xiàn)象損害電路設(shè)備。4 直流斬波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)194 直流斬波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直流斬波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直流斬波器是利用功率組件對固定電源產(chǎn)生的光束進(jìn)行適當(dāng)切割以產(chǎn)生有規(guī)律交替變化的光束的目的。當(dāng)工作的時(shí)候，電機(jī)帶動斬波片轉(zhuǎn)動，斬波片前端放著光源對著葉片部分，就會產(chǎn)生交替變化的光束。光學(xué)斬波器主要是由控制單元、斬波裝置

46、、斬波片組成。將斬波片固定在輪盤上，由直流電機(jī)帶動袖珍軸承轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動斬波片轉(zhuǎn)動，對光束進(jìn)行切割。4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求斬波片由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，接收光源產(chǎn)生的光束，因此，斬波輪的設(shè)計(jì)要確保穩(wěn)定和精確地性能，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：1、為使系統(tǒng)穩(wěn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保部件重心與旋轉(zhuǎn)軸重合，避免由于偏心產(chǎn)生的脈動負(fù)荷。2、為降低斬波輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)外載荷對運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的影響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做到在盡量降低部件重量的前提下，使部件具有較大的轉(zhuǎn)動慣量。3、為減低軸承負(fù)荷，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能使部件重位于兩軸承支承點(diǎn)的中部。4、合理設(shè)計(jì)加工精度的裝配精度要求，保證良好的工藝性和較低的生產(chǎn)成本。為了確保精確性，應(yīng)對

47、斬波片進(jìn)行化學(xué)和消磁處理。本方案中斬波片采用的材質(zhì)是半硬度的黃銅，并進(jìn)行化學(xué)發(fā)黑處理20。斬波輪主要組成零部件：輪盤，斬波片，袖珍軸承，直流電機(jī)。器件選型：電機(jī)蓋，電機(jī)座，電機(jī)：11 極直流電機(jī) RS775-3568-12V螺母：M6螺絲：1/420斬波片：直徑 102mm,厚度 0.5mm袖珍軸承：F 625-Z，轉(zhuǎn)速 06000rpm4.2 斬波調(diào)速原理斬波調(diào)速原理西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20斬波調(diào)速裝置是由軟啟動器，整流器，斬波器和有源逆差變器組成的。此外，裝置內(nèi)還有旁路開關(guān)及輸入濾波器，輸出濾波器和功率因數(shù)電容補(bǔ)償。斬波調(diào)速裝置中整流器、斬波器、逆變器均采用模塊結(jié)構(gòu)

48、，而且斬波器和逆變器都采用 IGBT 元件。下面對調(diào)速原理作簡單分析。 轉(zhuǎn)子電流經(jīng)整流器整流后，變換成脈動直流電流后，再經(jīng)過限流電抗器送到斬波器，斬波器是由 IGBT 元件和二極管，電容器，芯片等組成的，其中 IGBT 作周期性導(dǎo)通和關(guān)斷動作。 當(dāng) IGBT 導(dǎo)通時(shí)，電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流被 IGBT 經(jīng)由限流電抗器短路(電抗器串聯(lián)在整流器的輸出端)，其回路電流隨時(shí)間上升，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也趨向于上升。當(dāng) IGBT 關(guān)斷時(shí)，儲藏在電抗器中的能量使 IGBT 兩端的電壓升高并經(jīng)過二極管使電容器充電。由于斬波器后邊的阻抗較大，所以轉(zhuǎn)子電流將隨時(shí)間下降，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也趨向于下降。電容器上的能量加到由IGBT

49、 組成的逆變器，將電流重新變換成交流電并經(jīng)過 LC 濾波器濾波后反饋到電動機(jī)定子的附加繞組。當(dāng) IGBT 不斷地導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，轉(zhuǎn)子電流平均值是一定的，由此確定了電動機(jī)的轉(zhuǎn)速21。 當(dāng)改變 IGBT 的關(guān)斷時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的平均值將會發(fā)生改變，電動機(jī)的對應(yīng)轉(zhuǎn)速為隨之改變。將 IGBT 導(dǎo)通時(shí)間與導(dǎo)通關(guān)斷周期時(shí)間的比用 K 來表示，并稱 K 為占空比，可見當(dāng)改變斬波器的占空比 K 時(shí)，可以改變通過斬波器回路的電流大小，從而改變了電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 如果斬波器 IGBT 持續(xù)導(dǎo)通，則轉(zhuǎn)子電流達(dá)到最大值（其大小決定于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大?。?，電機(jī)轉(zhuǎn)速為最高；如果斬波器 IGBT 持續(xù)關(guān)斷，轉(zhuǎn)子電流被整流后全部加到逆

50、變器并反饋到電動機(jī)附加繞組，這時(shí)電動機(jī)將具有最低的轉(zhuǎn)速（最低的轉(zhuǎn)速數(shù)值由轉(zhuǎn)子繞組電壓，反饋電壓以及逆變器的逆變角等數(shù)據(jù)確定） ；這種方法，一方面當(dāng)改變斬波器輸出電壓時(shí)，改變了電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，另一方面，通過逆變器將電動機(jī)的轉(zhuǎn)差能量反饋到電動機(jī)的反饋繞組，從而提高了機(jī)組的效率22。 4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)本方案設(shè)計(jì)的光學(xué)斬波器，是一個(gè)旋轉(zhuǎn)斬波器，包括一個(gè)控制平臺，馬達(dá)頭組合和帶槽斬波輪。用鎖相回路電動機(jī)速度控制的設(shè)計(jì)來精確保持?jǐn)夭ㄋ俾屎蛥⒖夹盘柕南辔弧２幌駛鹘y(tǒng)的開環(huán)速度控制設(shè)計(jì)，速度控制電路可以將斬波器和參考信號同步化，包括斬波器和其它類似于鎖定放大器的參考信號的同化。設(shè)計(jì)成高質(zhì)量，加帶磁

51、體，直流電機(jī)和高精度的光刻的光學(xué)斬波輪。小型的光學(xué)頭有寬的底座，這使其特別穩(wěn)定。底座上的槽在 2 英寸的西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21中心，可以安裝兩個(gè) 1/4 英寸-20 的螺絲。5 總結(jié)總結(jié)通過這次的課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的重要性，它里面的器件如 IGBT 之類的還可以對我們實(shí)際的電路起到提高效率和保護(hù)作用，可以通過控制它的觸發(fā)脈沖來實(shí)現(xiàn)它的關(guān)斷，這都是非常常見但是卻非常有實(shí)際意義的。課程設(shè)計(jì)并沒有想象中的那么順利，其間我們也遇到了很多的困難，但是在大家的討論和老師的幫助下我們還是完成了，這讓我意識到只要我們努力了，就沒有攻不過的難關(guān)，而且，對于電力電子技術(shù)的思考

52、，讓我的邏輯思維能力大大提高，思維更加敏捷。同時(shí)讓我培養(yǎng)了一種透過部分聯(lián)系全篇的思路，鍛煉了我辦事的能力，做事效率提高了很多。通過這次設(shè)計(jì)加深了我對這門課程的了解，也大大提高了我們的實(shí)踐能力。我認(rèn)識到無論在什么設(shè)計(jì)中，都要有一定的耐心和毅力，不要遇到問題就退縮，要不畏困難，勇于創(chuàng)新。以前總是覺得理論結(jié)合不了實(shí)際，但通過這次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識到了理論結(jié)合實(shí)際的重要性。但由于我知識的限制，設(shè)計(jì)還有很多不足之處，希望老師指出并教導(dǎo)。通過對電路圖的研究，也增強(qiáng)了我們的思考能力。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程

53、。 參考文獻(xiàn)22 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 宋菲君.近代光學(xué)信息處理M .北京: 北京大學(xué)出版社，1 9 9 9;167169.2 趙達(dá)尊，張懷玉.空間光調(diào)制器M . 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 1 9 9 2.3 陳家璧，蘇顯渝. 光學(xué)信息技術(shù)原理及應(yīng)用M . 北京: 高等教育出版社,4 西田信夫. 大屏幕顯示M . 北京: 科學(xué)出版社, 2003.5 宋菲君. 空間光調(diào)制器物理和大屏幕投影電視產(chǎn)業(yè) J .上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2001.6 6 Steier W H. Recent advances in low voltage, high frequency polymer electro-optic modulatorsA.OFC2001C. Anaheim:2001. MJ1.7 Takagi K. Highly reliable 40 Gbit electroabsorption modulatorA. OFC2001C. Anahe