文档介绍：2009年度本科生课程设计
IGBT在直流斩波电动机系统中的应用
院- 系: 工学院
专业: 电气工程及其自动化
年级: 2006级
学生姓名: 王元琦 200603050413
赵勇 200603050434
冯雪卿 200603050436
导师及职称: 段志梅(讲师)
目录
目录 2
前言 3
第一章调速系统的方案确定 4
系统框图 4
1、开环机械特性 4
2、闭环直流调速系统的机械特性 4
3、测速电机的选择 5
4、光电编码器 5
第二章主电路的计算 6
1、U2的计算 6
2、一、二次电流计算 7
3、变压器容量计算 7
第三章其他元件的选择 8
1、整流元件选择 8
2、滤波电容选择 8
3、IGBT选择 9
第四章保护元件的选择 10
1、变压器二次侧熔断器的选择 10
2、IGBT保护电路选择 10
1)电容的选择 10
2)缓冲电阻计算 10
3)缓冲电路二极管 11
第五章 IGBT驱动电路 12
1、导通损耗 12
2、开关损耗 12
3、反并联二极管开关损耗 12
第六章电路在两种工作模式下的波形图 12
1、电流连续工作模式 12
2、电流断续状态 13
第七章总结 14
参考文献: 14
前言
众所周知,IGBT以其输入阻抗高、开关速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大等特点,已成为当今功率半导体器件发展的主流器件。自二十世纪八十年代初期研制成功以来,其工艺技术和参数不断改进和提高,IGBT已由第三代、第四代发展到了第五代,由穿通型(PT型)发展到非穿通型(NPT型),其电性能参数日趋完善。IGBT模块也在此基础上同步发展,有单管模块、半桥模块、高端模块、低端模块、6单元模块等。合理的驱动保护是IGBT安全工作的前提条件,特别是选择合理的栅极驱动电压Uge和合理的栅极串联电阻Rg,以及过电压过电流保护尤为重要。IGBT模块的应用电路有半桥电路逆变、全桥电路逆变、三相逆变、斩波应用等。IGBT模块已被广泛应用于UPS、感应加热电源、逆变焊机电源和电机变频调速等电源领域。
第一章调速系统的方案确定
系统框图
图一、系统框图
开环机械特性
晶闸管直流电动机系统的开环机械性较软,其原因是当控制角a不变时,Ud则固定不变,负载增加,增大,使转速n下降。因此,要使转速稳定,必须采用闭环调速系统。
2、闭环直流调速系统的机械特性
转速负反馈的闭环系统,其调速范围D`比开环系统大(1+K)倍。放大倍数K愈大,静态转速降愈小,调速范围就愈大。在系统最低转速相同的条件下,具体转速负反馈系统的静差率S`=
S(开环)。
因此,只要适当选择放大器的放大倍数及转速反馈系数a,即可满足系统精度及调速范围的要求。不过放大倍数也不宜过大,以防系统不稳定。
3、测速电机的选择
1)按电流分,有交流和直流两种。交流测速发电机具有结构简单、无电刷接触、工作可靠、维护方便等优点。但用在直流控制系统中还要经过整流变换,故使反馈信号的准确度受到影响。因此,在多数情况下,还是选用直流测速发电机。
2)按磁场分,有永磁式和他励式两种。永磁式磁极是用铁镍钴合金制成,磁性能比较稳定。但体积稍大一些,同时在工作过程中,如果机械振动较大,磁场会受影响;他励式测速发电机体积小,但需要有励磁电源供电,要保持励磁电流不变,最好用恒流源。此外,还应注意测速发电机的负载电流不能过大,否则电枢反应会影响测量精度。
使用直流测速电机在转速很低时,电刷压降及输出电压中因换向器造成的脉动也不能忽视。
3)测速发电机的转速,一般希望与主电动机转速相适应,否则还要经过齿轮变速,齿轮间隙会在系统调节过程中引入新矛盾。所以一般测速发电机的额度电压只要能满足反馈信号的要求就行。
测速电机在安装时,对同轴度要求比较高,否则,每转一转输出信号会有一个周期变化,对系统是一个干扰信号,影响系统稳定运行。
4、光电编码器
在采用数字或微机控制的系统中,应该用光电编码器用代替测速发电机。光电编码器是一种高精度的将转轴的旋转角变为编码电信号的仪器。即将输入机械量----转角,转换成相应的数字量。因此,在数字控制的系统中,用光电编码器可以简化电路,而且具有精度高、结构紧凑,可靠性好等优点,目前应用日趋广泛。
因此:采用单相交流电源供电、单相整流变压器降压、二级管桥式整流、电容滤波获得斩波输入直流电源,经IGBT斩波获得要求的可调直流电源,并要求:
=110V,=8A,
第二章主电路的计算
斩波调压主电路如图2所示:
图2、斩波调压主电路
整流变压器计算
1、的计算
=110V
考虑占空比为90%
则
取 U0=
则
考虑