變頻器課程設(shè)計

1、 變頻器課程設(shè)計 題 目：基于UC3637的直流PWM控制電路姓 名： 孫 雷 周超奇 鄧 龍學(xué) 號： 103522012 103522024 103522051專 業(yè)： 電氣工程及其自動化指導(dǎo)老師：鄧 方 雄設(shè)計時間：2013 年 6月 電子與信息工程學(xué)院 目 錄 ···························

2、3;············································· 2.····&

3、#183;····································2 ·············

4、;·········································3········

5、3;·····································3············

6、83;···············································3PWM開環(huán)控制電路·

7、;·········································4自舉驅(qū)動電路·······

8、3;········································6保護電路·········

9、;················································7實驗驗證·

10、··················································

11、······7············································

12、;····8·············································

13、3;·9·····································9···········&#

14、183;································10·················

15、·····························104.1 UC3637特點··················

16、3;·······································114.2 UC3637使用注意事項 ·······

17、83;································11 5調(diào)試與運行················

18、··············································126設(shè)計總結(jié)···

19、;··················································

20、;·············13 7附錄····································

21、;·····································148. 參考文獻···········&#

22、183;·············································16基于UC3637的直流PWM控制電路 1.引 言

23、隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電氣傳動技術(shù)正面臨一場歷史性的革命。變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)及電機控制理論的發(fā)展。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機控制方式以及自動化控制水平三個方面決定的。近年來，交流調(diào)速在國內(nèi)外發(fā)展十分迅速，打破了過去直流拖動在調(diào)速領(lǐng)域中的統(tǒng)治地位，交流調(diào)速拖動已進入了與直流拖動相媲美、相競爭、相抗衡的時代，并有取代的趨勢。本課程設(shè)計是采用UC3637和IR2110設(shè)計一種直流電動機PWM開環(huán)控制電路， 并與計算機控制系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)對某種直流電動機的控制。 2. 2.1.電路工作原理直流電動機脈寬調(diào)制(PWM

24、)控制器UC3637用于控制開環(huán)或閉環(huán)直流電動機速度或位置，其內(nèi)部產(chǎn)生1路模擬誤差電壓信號，并輸出2路PWM脈沖 信號，這2路PWM脈沖信號與誤差電壓信號的幅值成正比，并與其極性相關(guān)，因此構(gòu)成雙向調(diào)速系統(tǒng)，實現(xiàn)PWM雙輸出，驅(qū)動電流能力為100 mA，該器件還具有限流保護、欠電壓封鎖及溫度補償?shù)忍攸c。而驅(qū)動集成電路IR2110對PWM信號具有自舉功能。有2路完全獨立的高保真輸入輸出通道， 且這2路通道具有開通慢、關(guān)斷快的防橋臂直通的互鎖功能，可使電路可靠工作。這里采用UC3637和IR2110設(shè)計一種直流電動機PWM開環(huán)控制電路， 并與計算機控制系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)對某種舵系統(tǒng)直流電動機的控制，進

25、而驗證該電路的正確性。2.2 各模塊電路原理介紹2.21 主電路  直流電動機的轉(zhuǎn)速通過測速發(fā)電機測得，當被控直流電動機的轉(zhuǎn)速小于給定轉(zhuǎn)速時，計算機經(jīng)DA轉(zhuǎn)換器輸出控制電壓UK，再經(jīng)R2R5電平轉(zhuǎn)換成UR輸入 至引腳9和引腳11，使引腳4導(dǎo)通。引腳4的導(dǎo)通信號經(jīng)RC延時電路傳輸至IR2110(1)的引腳10和IR2110(2)的引腳12，分別使上通道引 腳10和下通道引腳12導(dǎo)通。這時2片IR2110間的“H”橋電路中的VF1、VF2被觸發(fā)導(dǎo)通，電路給電動機提供正向的電流，電動機升速。當被控直流 電動機的轉(zhuǎn)速大于給定轉(zhuǎn)速時，UR使UC3637中的引腳7導(dǎo)通，引腳7的導(dǎo)通信號

26、經(jīng)RC延時電路傳輸至IR2110(1)的引腳12和 IR2110(2)的引腳10，分別使下通道引腳12和上通道引腳1O導(dǎo)通。這時“H”橋電路中的VF4、VF3 被觸發(fā)導(dǎo)通，流過電動機的電流反向，電動機降速。在控制電路輸出的上、下通道輸入信號的作用下，VF1、VF2和VF4、VF3交替輪流導(dǎo)通，實現(xiàn)直流電 動機的調(diào)速。由于IR2110內(nèi)部的驅(qū)動阻抗很小，直接用其驅(qū)動“H”橋中的MOSFET器件會引起快速開關(guān)，可能造成MOSFET漏源間電壓振蕩，從而 損壞MOS管。所有，應(yīng)在IR211O的輸出端和MOS管之間串接1個約20 的無感電阻。 2.2.2 PWM開環(huán)控制電路  該電路

27、設(shè)計控制系統(tǒng)的目標是在計算機不同的給定信號下，電動機可快速達到指定位置，以滿足系統(tǒng)性能要求?？刂圃砜驁D如圖1所示。被控直流電動機M的轉(zhuǎn)速由測速發(fā)電機G測得，測速發(fā)電機所測得的轉(zhuǎn)速信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號在計算機中與給定信號相比較，再經(jīng)計算后輸出數(shù)字控制信號，經(jīng)DA轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M信號送至UC3637的脈寬信號產(chǎn)生電路，從而實現(xiàn)對直流電動機的速度控制。   圖2為基于UC3637的直流電動機PWM控制電路，該電路分為4部分：脈寬信號產(chǎn)生電路、自舉驅(qū)動電路、主電路、保護電路。   該電路產(chǎn)生510 V的閾值電壓，分別將U2=10 V接引腳1，U1=5 V接引

28、腳3，這樣三角波就在510 V內(nèi)變化，即電容CT連接的引腳2電壓在510 V內(nèi)變化。UK是從計算機輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換得到的電壓，其范圍為-10+lO V，而UC3637需要510 V的控制電壓接引腳9和11，控制輸出端的占空比。利用R2R5對控制電壓UK進行電平轉(zhuǎn)換，令R2=10 k、R3=18 k、R5=20 k，當UK=-10 V時，應(yīng)有UR=5 V，由電路分流可以獲得： 代入數(shù)據(jù)解得，R4=2 k。  為避免工作過程中發(fā)生直通短路現(xiàn)象，應(yīng)在UC3637的輸出端引腳4和引腳7后各接一個RC延時電路，設(shè)需延時時間r=5s，延時電路中所用電阻R6取5 ，由公式可得： 

29、 這樣雙路互補PWM脈沖信號在上升沿有幾個微秒的延時，在下降沿?zé)o延時，與IR2110內(nèi)部上下路信號設(shè)置的延時相結(jié)合，可確?！癏”橋中同一橋臂的上下 兩個MOS管存在一個死區(qū)時間，從而保證電路工作安全穩(wěn)定。由于15 V直流供電電源含有一定的交流雜波，故分別在引腳1、引腳3和15 V電源前并聯(lián)1只01F的電容，以濾除交流雜波的干擾。22.3 自舉驅(qū)動電路  該電路使用2個IR2110，這兩個IR2110由4個MOS管組成的“H”橋電路相連接。 IR2110的供電電壓為15 V的電源電壓UVD，其輸出工作電源為懸浮電源，通過自舉技術(shù)由固定電源得出。自舉技術(shù)利用升壓二極管

30、、自舉升壓電容，使電容放電電壓和電源電壓疊加，從 而使電壓升高。該技術(shù)可將電源電壓值升高數(shù)倍，所以充電二極管VD的耐壓能力必須大于高壓母線的峰值電壓。為防止自舉電容兩端電壓放電，則采用一個高頻快 恢復(fù)二極管。自舉電容C3的電容值對于5 kHz以上的開關(guān)頻率取O1F即可。為向開關(guān)的容性負載提供瞬態(tài)電流，應(yīng)在VCC與COM、VDD與VSS之間連接兩只旁路電容，VCC上旁路用一只 01F的陶瓷電容和一只1F的鉭電容并聯(lián)，而邏輯電源VDD上用一只01斗F的陶瓷電容即可，即電容C4、C5分別為1F、01F。在具體 布線時，IR2110是邏輯部分和功率變換部分的接口，邏輯信號地線和主功率電源的地線應(yīng)合理布局，使負載回路的引線盡可能短，以減少回路電感，同時還要 避免因布線而引起的負載電流在信號回路中流動產(chǎn)生的共模干擾。22.4 保護電路  在該電路中需限制流經(jīng)直流電動機的電流，以保護電路的各元件。TA為電流取樣環(huán)節(jié)，由此構(gòu)成對IR2110的過流保護。電流傳感器從電動機的旁路中對電流 取樣，將取樣電流輸入至IR2110的引腳11。當電流過大時，SD為高電平，施密特觸發(fā)器的S端被觸發(fā)，Q為低電平，IR2110停止工作。Vf為電壓 反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)調(diào)壓網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)中，RS為電動機電