可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：電氣自動(dòng)化0940（1）班 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011-6-2 電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2011/12學(xué)年 學(xué)期 2011年6月2日專業(yè)電氣自動(dòng)化班級(jí)09-40（1）班課程名稱電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng)指導(dǎo)教師起止時(shí)間2011年5月30-6月2周數(shù)1周設(shè)計(jì)地點(diǎn)電力電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)目的：了解并掌握電力電子裝置的一般設(shè)計(jì)方法；初步掌握電力電子裝置的組裝和調(diào)試的基本技能；提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力；進(jìn)一步掌握電子儀器的使用方法。設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)：了解直流電機(jī)工作的原理；學(xué)會(huì)Protel99s

2、e仿真掌握PWM控制及調(diào)試過(guò)程技術(shù)指標(biāo)：直流電動(dòng)機(jī) 220V 10A；二極管1N91；三極管EF152設(shè)計(jì)進(jìn)度與要求：第一天：查找相關(guān)資料第二、三、四天：進(jìn)行仿真、調(diào)試PWM控制系統(tǒng)第五天:整理實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求：了解電機(jī)工作原理熟練掌握PWM調(diào)速系統(tǒng)及分析各部分功能主要參考書及參考資料：電力電子技術(shù)輔助教材內(nèi)部教材電力電子應(yīng)用技術(shù)（第三版）莫正康主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2000年電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 李久勝等編 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006年教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 年 月 日課程設(shè)計(jì)評(píng)定意見設(shè)計(jì)題目： 可逆直流PWM調(diào)速系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 專業(yè)電氣自動(dòng)化 班級(jí)0940（1）班評(píng)定意

3、見：評(píng)定成績(jī)： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日評(píng)定意見參考提綱：1.學(xué)生完成的工作量與內(nèi)容是否符合任務(wù)書的要求。2.學(xué)生的勤勉態(tài)度。3.設(shè)計(jì)或說(shuō)明書的優(yōu)缺點(diǎn)，包括：學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度、實(shí)踐工作能力、表現(xiàn)出的創(chuàng)造性和綜合應(yīng)用能力等。摘 要本文介紹了一種基于PWM信號(hào)，采用H橋?qū)χ绷麟姍C(jī)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速的驅(qū)動(dòng)電路，利用PWM調(diào)節(jié)導(dǎo)通時(shí)間來(lái)改變輸出波形的寬度，從而達(dá)到調(diào)壓調(diào)速的目的。在這次的電力電子設(shè)計(jì)中我們小組經(jīng)過(guò)商量討論后，采用的是二極管的橋式連接和絕緣柵型三極管構(gòu)成的橋式連接，來(lái)調(diào)節(jié)直流電機(jī)可逆，控制寬度調(diào)節(jié)輸出波形的時(shí)間，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，方案制定后我們開始用仿真。我們組經(jīng)過(guò)調(diào)式后，滿足了可逆和

4、調(diào)速。關(guān)鍵詞：脈寬調(diào)制；H橋驅(qū)動(dòng)電橋；PROTEL仿真；電機(jī)原理目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294972396 1 基本原理 PAGEREF _Toc294972396 h 1 HYPERLINK l _Toc294972397 1.1直流電機(jī)工作原理及基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc294972397 h 1 HYPERLINK l _Toc294972398 直流電機(jī)基本工作原理 PAGEREF _Toc294972398 h 1 HYPERLINK l _Toc294972399 直流電機(jī)結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc294972399 h

5、2 HYPERLINK l _Toc294972400 2. PWM基本介紹 PAGEREF _Toc294972400 h 4 HYPERLINK l _Toc294972401 2.1 PWM控制調(diào)速原理 PAGEREF _Toc294972401 h 4 HYPERLINK l _Toc294972402 2.2 脈寬調(diào)制變換器 PAGEREF _Toc294972402 h 5 HYPERLINK l _Toc294972403 2.3 橋式可逆PWM變換器 PAGEREF _Toc294972403 h 6 HYPERLINK l _Toc294972404 2.4調(diào)試過(guò)程 PAGE

6、REF _Toc294972404 h 9 HYPERLINK l _Toc294972405 總結(jié)與體會(huì) PAGEREF _Toc294972405 h 11 HYPERLINK l _Toc294972406 致 謝 PAGEREF _Toc294972406 h 12 HYPERLINK l _Toc294972407 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc294972407 h 13 HYPERLINK l _Toc294972408 附錄A PAGEREF _Toc294972408 h 14 HYPERLINK l _Toc294972409 附錄B PAGEREF _Toc29497

7、2409 h 151 基本原理1.1直流電機(jī)工作原理及基本結(jié)構(gòu)1.1.1直流電機(jī)基本工作原理在電工課程中，我們已經(jīng)知道通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到電磁力的作用-電磁力定律。電動(dòng)機(jī)就是應(yīng)用這個(gè)定律工作的。圖1.1是直流電動(dòng)機(jī)的原理圖。圖1.1 直流電機(jī)原理圖電樞繞組通過(guò)電刷接到直流電源上，繞組的旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)械負(fù)載相聯(lián)。電流從電刷 A流入電樞繞組，從電刷B流出。電樞電流Ia與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力F，其方向可用左手定則判定。這一對(duì)電磁力所形成的電磁轉(zhuǎn)矩T，使電動(dòng)機(jī)電樞逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。如上圖a所示。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到上圖b所示位置時(shí)，由于換向器的作用，電源電流Ia仍由電刷A流入繞組，由電刷B流出。電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩的

8、方向仍然使電動(dòng)機(jī)電樞逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，割切磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)(用右手定則判定)的方向與電樞電流Ia和外加電壓U的方向總是相反的，稱為反電動(dòng)勢(shì)Ea。它與發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì) E的作用不同。發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是電源電動(dòng)勢(shì)，在外電路產(chǎn)生電流。而Ea是反電動(dòng)勢(shì)，電源只有克服這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)才能向電動(dòng)機(jī)輸入電流?？梢姡妱?dòng)機(jī)向負(fù)載輸出機(jī)械功率的同時(shí)，電源卻向電動(dòng)機(jī)輸入電功率，電動(dòng)機(jī)起著將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的作用。發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩者的電磁轉(zhuǎn)矩T的作用是不同的。發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是阻轉(zhuǎn)矩，它與原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1的方向是相反的。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它使電樞轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T必須與機(jī)械負(fù)

9、載轉(zhuǎn)矩T2及空載損耗轉(zhuǎn)矩T0相平衡，即TT2十T0。當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、反電動(dòng)勢(shì)、電流及電磁轉(zhuǎn)矩將自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)負(fù)載的變化，保持新的平衡?？梢姡绷麟姍C(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行和作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，雖然都產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩，但兩者作用截然相反。1.1.2直流電機(jī)結(jié)構(gòu)我們討論電機(jī)及其它電器的結(jié)構(gòu)，目的在于了解它們各主要部件的名稱、作用、相互組裝及動(dòng)作關(guān)系。以利正確選用和使用。電機(jī)的結(jié)構(gòu)是由以下幾方面的要求來(lái)確定的。首先是電磁方面的要求:使電機(jī)產(chǎn)生足夠的磁場(chǎng)，感應(yīng)出一定的電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)一定的電流，產(chǎn)生一定的電磁轉(zhuǎn)矩，要有一定的絕緣強(qiáng)度。其次是機(jī)械方面的要求：電機(jī)能傳遞一定的轉(zhuǎn)矩

10、，保持機(jī)械上的堅(jiān)固穩(wěn)定。此外，還要滿足冷卻的要求，溫升不能過(guò)高；還要考慮便于檢修，運(yùn)行可靠等。從電機(jī)的基本工作原理知道，電機(jī)的磁極和電樞之間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，任何電機(jī)都有固定不動(dòng)的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成，在這兩部分之間的間隙叫空氣隙。下面介紹直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖1.2是直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖。圖1.2 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖1風(fēng)扇 2機(jī)座 3電樞 4主磁極 5刷架6換向器 7接線板 8出線盒 9換向磁極 10端蓋主磁極：主磁極的作用是產(chǎn)生主磁通，主磁極鐵心包括極心和極掌兩部分。極心上套有勵(lì)磁繞組，各主磁極上的繞組一般都是串聯(lián)的。直流電機(jī)的磁極如圖所示。極掌的作用是使空氣隙中磁感應(yīng)強(qiáng)度分布最為合適。改變勵(lì)

11、磁電流If的方向，就可改變主磁極極性，也就改變了磁場(chǎng)方向。換向磁極：在兩個(gè)相鄰的主磁極之間中性面內(nèi)有一個(gè)小磁極，這就是換向磁極。它的構(gòu)造與主磁極相似，它的勵(lì)磁繞組與主磁極的勵(lì)磁繞組相串聯(lián)。換向磁極的作用是產(chǎn)生附加磁場(chǎng)，改善電機(jī)的換向，減小電刷與換向器之間的火花，不致使換向器燒壞。主磁極中性面內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度本應(yīng)為零值，但是，由于電樞電流通過(guò)電樞繞組時(shí)所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)，使主磁極中性面的磁感應(yīng)強(qiáng)度不能為零值。于是使轉(zhuǎn)到中性面內(nèi)進(jìn)行電流換向的繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使得電刷與換向器之間產(chǎn)生較大的火花。用換向磁極的附加磁場(chǎng)來(lái)抵消電樞磁場(chǎng)，使主磁極中性面內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度接近于零，這樣就改善了電樞繞組的電流換向條

12、件，減小了電刷與換向器之間的火花。電刷裝置：電刷裝置主要由用碳一石墨制成導(dǎo)電塊的電刷、加壓彈簧和刷盒等組成。固定在機(jī)座上(小容量電機(jī)裝在端蓋上)不動(dòng)的電刷，借助于加壓彈簧的壓力和旋轉(zhuǎn)的換向器保持滑動(dòng)接觸，使電樞繞組與外電路接通。電刷數(shù)一般等于主磁極數(shù)，各同極性的電刷經(jīng)軟線匯在一起，再引到接線盒內(nèi)的接線板上，作為電樞繞組的引出端。機(jī)座：機(jī)座用鑄鋼或鑄鐵制成。用來(lái)固定主磁極、換向磁極和端蓋等，它是電機(jī)磁路的一部分。機(jī)座上的接線盒有勵(lì)磁繞組和電樞繞組的接線端，用來(lái)對(duì)外接線。端蓋：端蓋由鑄鐵制成，用螺釘固定在底座的兩端，蓋內(nèi)有軸承用以支撐旋轉(zhuǎn)的電樞。轉(zhuǎn)子又稱電樞，是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。它由電樞鐵心、繞組、

13、換向器等組成。電樞鐵心：電樞鐵心由硅鋼片沖制迭壓而成，在外圓上有分布均勻的槽用來(lái)嵌放繞組。鐵心也作為電機(jī)磁路的一部分。繞組：繞組是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要部件。它是由許多繞組元件構(gòu)成，按一定規(guī)則嵌放在鐵心槽內(nèi)和換向片相連，使各組線圈的電動(dòng)勢(shì)相加。繞組端部用鍍鋅鋼絲箍住，防止繞組因離心力而發(fā)生徑向位移。換向器：換向器由許多銅制換向片組成，外形呈圓柱形，片與片之間用云母絕緣。為了使電機(jī)安全而有效地運(yùn)行，制造廠對(duì)電機(jī)的工作條件都加以技術(shù)規(guī)定。按照規(guī)定的工作條件進(jìn)行運(yùn)行的狀態(tài)叫做額定工作狀態(tài)。電機(jī)在額定工作時(shí)的各種技術(shù)數(shù)據(jù)叫做額定值，一般加下標(biāo) e表示。這些額定值都列在電機(jī)的銘牌上

14、，使用電機(jī)前，應(yīng)熟悉銘牌。使用中的實(shí)際值，一般不應(yīng)超過(guò)銘牌所規(guī)定的額定值。2. PWM基本介紹自從全控型整流電力電子器件問(wèn)世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：主電路線路簡(jiǎn)單，需用的功率器件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小；低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達(dá)1：10000左右；若與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)；功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率

15、較高；直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)效率因數(shù)比相控整流器高。由于上述優(yōu)點(diǎn)，在中、小容量的高動(dòng)態(tài)性能系統(tǒng)中，直流PWM調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛。2.1 PWM控制調(diào)速原理直流電機(jī)PWM調(diào)速的基本原理圖如圖2.1?？煽亻_關(guān)S以固定的周期重復(fù)地接通和斷開，當(dāng)開關(guān)S接通時(shí)，直流供電電源U通過(guò)開關(guān)S施加到直流電機(jī)兩端，電機(jī)在電源作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)電樞電感儲(chǔ)存能量；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，供電電源停止向電動(dòng)機(jī)提供能量，但此時(shí)電樞電感所儲(chǔ)存的能量將通過(guò)續(xù)流二極管VD使電機(jī)電樞電流繼續(xù)維持，電樞電流仍然產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使得電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。開關(guān)S重復(fù)動(dòng)作時(shí)，在電機(jī)電樞兩端就形成了一系列的電壓脈沖波形，如圖2.2所示。 電樞電壓

16、平均值Uav的理論計(jì)算式為: （1）其中為占空比，即導(dǎo)通時(shí)間與脈沖周期之比。由式（1）可知，平均電壓由占空比及電源電壓決定，保持開關(guān)頻率恒定，改變占空比能夠相應(yīng)地改變平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)了直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。 圖2.1 簡(jiǎn)單直流PWM控制電路 圖2.2電壓及電流波形2.2 脈寬調(diào)制變換器在干線鐵道電力機(jī)車、工礦電力機(jī)車、城市電車和地鐵電機(jī)車等電力牽引設(shè)備上，常采用直流串勵(lì)或復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)，由恒壓直流電網(wǎng)供電。過(guò)去用切換電樞回路電阻來(lái)控制電機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速，在電阻中耗電很大。為了節(jié)能，并實(shí)行無(wú)觸電控制，現(xiàn)在多改用電力電子開關(guān)器件，如快速晶閘管，GTO，IGBT等。采用簡(jiǎn)單的單管控制時(shí)，稱作直流斬

17、波器，后來(lái)逐漸發(fā)展成采用各種脈沖寬度調(diào)制開關(guān)的電路，統(tǒng)稱為脈寬調(diào)制變換器。直流斬波器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理如圖2.3（a）所示，其中VT用開關(guān)符號(hào)表示任何一種電力電子器件，VD表示續(xù)流二極管。當(dāng)VT導(dǎo)通時(shí)，直流電源電壓Us加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)，直流電源與電機(jī)脫開，電動(dòng)機(jī)電樞經(jīng)VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復(fù)，得到電樞端電壓波形u=f(t),如圖2.3（b）所示，好象是電源電壓Us在ton時(shí)間內(nèi)被接上，又在（T-ton）內(nèi)被斬?cái)?，故稱為“斬波”。這樣，電動(dòng)機(jī)得到的平均電壓為： Ud=(ton/T)*Us=*Us式中 T功率開關(guān)器件的開關(guān)周期ton開通時(shí)間占空比，= ton/T= ton*f

18、，其中f為開關(guān)頻率。 a）原理圖 b)電壓波形圖圖2.3脈寬調(diào)制變換器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理圖和電壓波形圖如圖2.4所示，給出了一種可逆脈寬調(diào)速系統(tǒng)的基本原理圖，由VT1VT2共4個(gè)電力電子開關(guān)器件構(gòu)成橋式（或稱H形）可逆脈沖寬度調(diào)制（PULSE WIDTH MODULATION，簡(jiǎn)稱PWM）變換器。VT1和VT4同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，VT2和VT3同時(shí)通斷，使電動(dòng)機(jī)M的電樞兩端承受電壓+ Us或- Us。改變兩組開關(guān)器件導(dǎo)通的時(shí)間，也就改變了電壓脈沖的寬度，得到電動(dòng)機(jī)兩端電壓波形如圖2.4（b)所示 a)基本原理圖 b)電壓波形圖2.4 橋式可逆脈寬調(diào)速系統(tǒng)基本原理圖和電壓波形 如果用ton表示VT1

19、和VT4導(dǎo)通的時(shí)間，開關(guān)周期T和占空比的定義和上面相同，則電動(dòng)機(jī)電樞端電壓平均值為：Ud=(ton/T)*Us- （T-ton）/ T* Us=（2*ton/ T-1）* Us=（2-1）*Us脈寬調(diào)制變換器的作用是：用脈沖寬度調(diào)制的方法，把恒定的直流電源電壓調(diào)制成頻率一定、寬度可變的脈沖電壓序列，從而可以改變平均輸出電壓的大小，以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。2.3 橋式可逆PWM變換器可逆PWM變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱H型）電路，如圖2.5所示。圖2.5 橋式可逆PWM變換器雙極式控制可逆PWM變換器的4個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓波形如圖2.6所示。圖2.6 雙極式控制可逆PWM變換器的驅(qū)動(dòng)電壓、輸出

20、電壓和電流波形它們之間的關(guān)系是：Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0tton時(shí)，Uab= Us，電樞電流id沿回路1流通；當(dāng)tontT/2,則Uab的平均值為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，則反轉(zhuǎn)；如果正、負(fù)脈沖相等，t=T/2,平均輸出電壓為零，則電動(dòng)機(jī)停止。圖36所示的波形是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的情況。雙極式控制可逆PWM變換器的輸出平均電壓為：若占空比和電壓系數(shù)的定義與不可逆變換器相同，則在雙極式是可逆變換器中：=2-1就和不可逆變換器中的關(guān)系不一樣了。調(diào)速時(shí)，的可調(diào)范圍為01，相應(yīng)的，=（-1）（+1）。當(dāng)1/2時(shí)，為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)1/2時(shí)，為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)=1/2時(shí)，=0

21、，電動(dòng)機(jī)停止。但電動(dòng)機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而，電流也是交變的。這個(gè)交變電流的平均值為零，不產(chǎn)生平均轉(zhuǎn)矩，徒然增大電動(dòng)機(jī)的損耗，這是雙極式控制的缺點(diǎn)。但它也有好處，在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)仍有高頻微振電流，從而消除了正、反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)，起著所謂“動(dòng)力潤(rùn)滑”的作用。雙極式控制的橋式可逆PWM變換器有下列優(yōu)點(diǎn)：電流一定連續(xù)；可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)；低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1：20000左右；低速時(shí)，每個(gè)開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。 雙極式控制方式的不足之處是：在工作過(guò)程中，4個(gè)開關(guān)器件可能都處

22、于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為了防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)。為了克服上述缺點(diǎn)，可采用單極式控制，使部分器件處于常通或常斷狀態(tài)，以減少開關(guān)次數(shù)和開關(guān)損耗，提高可靠性，但系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能會(huì)略有降低。2.4調(diào)試過(guò)程直流PWM的主電路作為電能變換的功率平臺(tái)已事先做好，只需將控制板安放在主電路上方，并將主電路板上J3 和J6、J7與控制板上對(duì)應(yīng)的J3 和J6、J7用排線相連，就可進(jìn)行調(diào)試，主電路和控制電路中所有可接觸部分的電壓均在30V以下，不會(huì)出現(xiàn)電擊現(xiàn)象。為了方便調(diào)試及保證電路安全，增設(shè)調(diào)試盒一個(gè)。整個(gè)系統(tǒng)的連接關(guān)系如圖2.7所示。圖

23、2.7 調(diào)試系統(tǒng)的組成調(diào)試盒上面安放2個(gè)開關(guān)、2個(gè)指示燈和1個(gè)電流表，其面板如圖？所示。在主電路中的作用如圖2.8所示。S1用于開關(guān)總電源，L1為其上電指示。S2用于接通或斷開H橋的直流電源（可用于電機(jī)的啟?？刂疲琇2為其上電指示。電流表M1用于檢測(cè)負(fù)載電流。主電路中H橋（即IPM模塊）前串入的電阻R1和R2，阻值各為5歐姆，用于限制短路電流，保護(hù)IPM。Ra為電機(jī)電樞回路的電流取樣電阻（阻值為1歐姆），用于觀測(cè)電樞電流的波形。圖2.8 調(diào)試盒的面板圖2.9 主電路原理示意圖控制板的調(diào)試步驟如下：1）先調(diào)試控制板上的穩(wěn)壓電路。步驟是：只將控制板的J3接口與主電路板相連，J6和J7均不連接。再

24、將LM2575T插在電路板的對(duì)應(yīng)插座上。在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，控制板將通過(guò)J3接口獲得直流母線電壓。然后調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電路中的電位器，直到在穩(wěn)壓電路的輸出部分獲得所需15V直流電壓。2）接下來(lái)調(diào)試脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生電路。首先將SG3525插在電路板的對(duì)應(yīng)插座上。在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，給控制板上電。然后調(diào)節(jié)相應(yīng)電位器，獲得頻率為5KHz，占空比可在01之間調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制信號(hào)。3）調(diào)試兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開通延時(shí)電路。首先將74LS06插在電路板的對(duì)應(yīng)插座上。在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，給控制板上電。然后調(diào)節(jié)相應(yīng)電位器，兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有5S的開通延時(shí)，或著說(shuō)存在5S的

25、死區(qū)。4）測(cè)試IPM中上橋臂驅(qū)動(dòng)電源的自舉電路。將控制板的J6和J7接口與主電路板相連。在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，給控制板上電。測(cè)量通過(guò)自舉電路提供的上橋臂驅(qū)動(dòng)電源是否正常。5）上述單元電路均調(diào)試通過(guò)后，在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，給控制板上電。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比調(diào)整到50附近。閉合S2開關(guān)，接通H橋的直流電源，測(cè)試電機(jī)的端電壓，判斷是否與設(shè)想的情況復(fù)合。若一切正常，則調(diào)節(jié)占空比，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，并能夠調(diào)速和反轉(zhuǎn)。需注意：在整個(gè)調(diào)試過(guò)程中，如系統(tǒng)各部分均正常，電流表上的電流指示值應(yīng)在0.2A（0.5 A）以內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)電流表上的電流指示值超過(guò)0.6A，則應(yīng)立即斷開開關(guān)S1, 然后查找過(guò)流的原因。總結(jié)與體會(huì)通過(guò)本次電力電子設(shè)計(jì)，我對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)更加深刻了，同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握，提高了運(yùn)用能力，積累了一些相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。首先：通過(guò)對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，我掌握了驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方向、思路、方法。也了解到PWM調(diào)速系統(tǒng)的工作，及它的工作方式。其次：本次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)內(nèi)容比較豐富，用到的設(shè)計(jì)資料、