直流斬波電路的設(shè)計

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1、直流斬波電路的設(shè)計直流斬波電路的設(shè)計摘要：本文主要介紹的是直流斬波電路的設(shè)計，通過對直流源，控制電路，驅(qū)動電路和保護電路的設(shè)計完成整個直流斬波電路的設(shè)計。關(guān)鍵詞：直流斬波；控制；驅(qū)動；保護引言直流斬波器(DCChopper)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/DCConverter)已被被廣泛使用，如直流電機之速度控制、交換式電源供應(yīng)器(Switching-Power-Supply)等。直流斬波是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為DC/DC變換。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式，Ts（周期

2、）不變，改變Ton（通用，Ton為開關(guān)每次接通的時間），二是頻率調(diào)制方式，Ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：降壓斬波器（BuckChopper電路），其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同。升壓斬波器（BoostChopper電路），其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同降壓或升壓斬波器（Buck-BoostChopper電路）降壓或升壓斬波器（CukChopper電路）Sepic斬波電路Zeta斬波電路，其中前兩種是最基本的電路。復合斬波電路——不同基本斬波電路組合20直流斬波電路的設(shè)計多相多重斬波

3、電路——相同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合直流傳動是斬波電路應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域，而開關(guān)電源則是斬波電路應(yīng)用的新領(lǐng)域，前者的應(yīng)用是逐漸萎縮，而后者的應(yīng)用方興未艾、欣欣向榮，是電力電子領(lǐng)域的一大熱點。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源)，同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。當今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國VICOR公司設(shè)計制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應(yīng)的功率密度為(6、2、10、17)W/cm^3，效率為(80-90)%。日本NemicLambda公

4、司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊RM系列，其開關(guān)頻率為(200-300)kHz，功率密度已達到27W/cm^3，采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極管)，是整個電路效率提高到90%。1課程設(shè)計的目的熟悉降壓斬波電路和升壓斬波電路的工作原理，掌握兩種基本斬波電路的工作狀態(tài)，了解電路圖的波形情況2課程設(shè)計的任務(wù)與要求2.1設(shè)計任務(wù)根據(jù)給出的技術(shù)要求，確定總體設(shè)計方案選擇具體的元件，進行硬件系統(tǒng)的設(shè)計，進行相應(yīng)的電路設(shè)計，完成相應(yīng)的功能進行調(diào)試與修改，撰寫課程設(shè)計說明書。20直流斬波電路的設(shè)計2.2設(shè)計要求斬波調(diào)速器負載選用額定電壓為220V，額定電流為1

5、.2A的它勵直流電動機實現(xiàn)電機的單向調(diào)速，即電機的單象限運行。IGBT的驅(qū)動電路的設(shè)計，這一部分電路可以用單片機和硬件電路相結(jié)合來實現(xiàn)，也可以用專用芯片TL494結(jié)合其它硬件電路來實現(xiàn)。IGBT驅(qū)動電路的設(shè)計可借助仿真軟件ORCAD來進行。穩(wěn)壓電源，電機均由實驗室提供。3設(shè)計內(nèi)容直流斬波電路（DCChopper）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/DCConverter），直流斬波電路（DCChopper）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；直流斬波電路的種類很多，包括6種基本斬波電路：降壓斬波電路，升壓

6、斬波電路，升降壓斬波電路，Cuk斬波電路，Sepic斬波電路，Zeta斬波電路，前兩種是最基本電路。主要包括：壓斬波電路的設(shè)計，壓斬波電路的設(shè)計，流供電電源，控制和驅(qū)動電路。3.1設(shè)計方案選定與說明由于這些電路中都需要直流電源，所以這部分由以前所學模擬電路知識可以由整流器解決。IGBT的通斷用PWM控制，用PWM方式來控制IGBT的通斷需要使用脈寬調(diào)制器SG3525來產(chǎn)生PWM控制信號。降壓斬波主電路原理圖如圖1.1所示：20直流斬波電路的設(shè)計圖1.1降壓斬波主電路的原理圖接通控制電路電源，用示波器分別觀察鋸齒波和PWM信號的波形（實驗裝置應(yīng)給出測量端，位置在圖中已標出），

7、記錄其波形、頻率和幅值。調(diào)節(jié)Ur的大小，觀察PWM信號的變化情況。斬波電路的輸入直流電壓ui由低壓單相交流電源經(jīng)單相橋式二極管整流及電感電容濾波后得到。接通交流電源，觀察ui波形，記錄其平均值。斬波電路的主電路包括降壓斬波電路和升壓斬波電路兩種，電路中使用的器件為電力MOSFET，注意觀察其型號、外形等。切斷各處電源，將直流電源ui與升壓斬波主電路連接，斷開降壓斬波主電路。檢查接線正確后，接通主電路和控制電路的電源。改變ur值，每改變一次ur，分別觀測PWM信號的波形、電力MOSFETV的柵源電壓波形、輸出電壓u