文档介绍：交流拖动控制系统课程设计(论文)
题目:电压源型逆变电路IGBT驱动信号设计
院(系): 电气工程学院
专业班级: 自动化074
学号:
学生姓名:
指导教师:
教师职称: 副教授
起止时间:
课程设计(论文)任务及评语
院(系):电器工程学院教研室:自动化
学号
学生姓名
专业班级
课程设计题目
电压源型逆变电路IGBT驱动信号设计
课程设计(论文)任务
设计三相逆变输出电路,以IGBT为开关元件。
产生SPWM正弦脉宽调制驱动信号。
以AT89C51单片机为控制核心,EXB841为驱动模块,实现IGBT驱动、保护。
完成电压源主电路、SPWM算法的设计。
绘制系统的结构框图、硬件电路图、软件流程图以及部分程序。
要求认真独立完成所规定的全部内容;所设计的内容要求正确、合理。
指导教师评语及成绩
成绩: 指导教师签字:
年月日
目录
第1章课程设计的方案 1
1
2
单片机的选择 2
驱动芯片的选择 2
驱动信号的控制选择 2
总体方案论证与选择 2
第2章课程设计内容 4
4
控制器AT89C51 4
绝缘栅双极型晶体管IGBT 5
7
主要电路的设计 9
9
IGBT保护电路 9
调制驱动信号SPWM技术 11
14
15
程序设计 15
第3章课程设计总结 16
参考文献 17
附录 18
第1章课程设计的方案
逆变电路是与整流电路(Rectifier)相对应,将低电压变为高电压,把直流电变成交流电的电路称为逆变电路。逆变电路是通用变频器核心部件之一,起着非常重要的作用。它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。将直流电能变换为交流电能的变换电路。可用于构成各种交流电源,在工业中得到广泛应用。生产中最常见的交流电源是由发电厂供电的公共电网(中国采用线电压方均根值为380V,频率为50Hz供电制)。由公共电网向交流负载供电是最普通的供电方式。但随着生产的发展,相当多的用电设备对电源质量和参数有特殊要求,以至难于由公共电网直接供电。为了满足这些要求,历史上曾经有过电动机-发电机组和离子器件逆变电路。但由于它们的技术经济指标均不如用电力电子器件(如晶闸管等)组成的逆变电路,因而已经或正在被后者所取代。
电压源型增加一组反并联的整流器, 使再生制动经过反馈二极管的电流能反馈入交流电网, 由于不经济而很少采用。采用由制动单元和制动电阻组成的再生制动电路, 将回馈能量通过制动电阻以热能的形式消耗掉。因位能负载比其它负载的回馈能量大, 特别是当由高速状态快速停机时减速度大, 回馈能量会更大, 选用制动电阻功率时, 制动单元使用手册提供的功率数值只能做为参考值, 应根据位能负载设备负荷惯性、制动频率等特性加大制动电阻功率,以满负荷正常运行时变频器不出现过电压为准。采用外加电能回馈单元使再生制动电流能反馈入交流电网。变频调速系统的抗干扰措施。
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),绝缘栅双极型晶体管,是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低,载流密度大,但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小,开关速度快,但导通压降大,载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点,驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
单片机的选择
采用传统的AT89C51作为电机的控制核心。单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可用软件编程实现各种算法和逻辑控制,并且由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点,使其在各个领域应用广泛。
驱动芯片的选择
EXB841 是日本富士公司提供的300A/1200V快速型IGBT驱动专用模块,整个电路延迟时间不超过Ip,最高工作频率达40一50kHz,它只需外部提供一个+20V单电源,内部产生一个一5V反偏压,模块采用高速光藕隔离,射极输出。有短路保护和慢速关断功能。
驱动信号的控制选择
采用正弦脉宽调制: