畢業(yè)論文_igbt直流斬波電路的設(shè)計

目錄1設(shè)計原理分析111總體結(jié)構(gòu)分析112主電路的設(shè)計113觸發(fā)電路的設(shè)計214驅(qū)動電路設(shè)計315保護電路分析52仿真分析與調(diào)試621建立仿真模型622仿真結(jié)果分析83確定實際參數(shù)11心得體會12參考文獻14附錄15IGBT直流斬波電路的設(shè)計1設(shè)計原理分析11總體結(jié)構(gòu)分析直流斬波電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。它在電源的設(shè)計上有很重要的應(yīng)用。一般來說，斬波電路的實現(xiàn)都要依靠全控型器件。在這里，我所設(shè)計的是基于IGBT的降壓斬波短路。直流降壓斬波電路主要分為三個部分，分別為主電路模塊，控制電路模塊和驅(qū)動電路模塊。電路的結(jié)構(gòu)框圖如下圖（圖1）所示。圖1電路結(jié)構(gòu)框圖除了上述主要結(jié)構(gòu)之外，還必須考慮電路中電力電子器件的保護，以及控制電路與主電路的電器隔離。12主電路的設(shè)計主電路是整個斬波電路的核心，降壓過程就由此模塊完成。其原理圖如圖2所示。圖2主電路原理圖主電路驅(qū)動電路電源觸發(fā)電路TTTOOOBTEIGTONTOFIOI1I2I10I20T1UOOOOTTTTEECIGIGTONTOFIOTXI1I2I20T1T2UOEMEVMRLVDAIOEMUOIG如圖，IGBT在控制信號的作用下開通與關(guān)斷。開通時，二極管截止，電流IO流過大電感L，電源給電感充電，同時為負載供電。而IGBT截止時，電感L開始放電為負載供電，二極管VD導(dǎo)通，形成回路。IGBT以這種方式不斷重復(fù)開通和關(guān)斷，而電感L足夠大，使得負載電流連續(xù)，而電壓斷續(xù)。從總體上看，輸出電壓的平均值減小了。輸出電壓與輸入電壓之比由控制信號的占空比來決定。這也就是降壓斬波電路的工作原理。降壓斬波的典型波形如下圖所示。圖3降壓電路波形圖圖2中的負載為電動機，是一種放電動式負載。反電動勢負載有電流斷續(xù)和電流連續(xù)兩種工作狀態(tài)。分別入圖3中B）和A）所示。無論哪一種情況，輸出電壓的平均值都與負載無關(guān)，其大小為（11）TON表示導(dǎo)通的時；TOFF表示截止的時間；A表示導(dǎo)通時間占空比。對于輸出電流，當UOE時電流連續(xù)，輸出電流平均值大小為（12）當UOE時才會有電流。設(shè)定E為40V，內(nèi)阻為6。要使輸出電壓100V時電流連續(xù)可調(diào)，則占空比必須大于20。此時波形圖如下。圖10反電動勢20占空比圖11反電動50占空比波形由上述波形圖可以看出，電壓電流的波形仍然都近似為一條直線。電壓浮動從59091V到59099V，平均值約為59095V電流浮動從982V到988V，平均值約為985V。此時要維持電壓的連續(xù)可調(diào)，則占空比至少要達到20。綜合分析從20到50即可實現(xiàn)讓斬波電路能夠連續(xù)可調(diào)。3確定實際參數(shù)結(jié)合仿真過程的想象和分析，先確定純電阻負載時R10。占空比從0到50調(diào)整，但其間必然會產(chǎn)生電流斷續(xù)。帶反電動勢負載時，R6,E40V,占空比從20到50調(diào)控時，可以保證負載電流連續(xù)。如下圖所示，供給斬波的直流電是由交流電經(jīng)整流后得到的。圖12整流電路有前述可知要求供給斬波的直流電壓為200V。則變壓器二次側(cè)電壓有效值為U2200/0922222V二次側(cè)電流最大有效值為I210/25A變壓器容量為SU2I21111VA一次側(cè)電流最大有效值為I1S/220505A對于IGBT，它所承受的最大電壓為200V，最大電流為10A。由于IGBT很容易過電損壞，選擇器件是留足兩倍的裕量。則選擇IGBT的額定電壓為400V，額定電流為20A。另外，續(xù)流二極管承受最大電壓和電流與IGBT相同，也采用相同方式來整定器件參數(shù)，即其額定電壓也與IGBT相同。心得體會通過這次對降壓直流斬波電路的課程設(shè)計，我對斬波電路有了更加清晰的認識，同時也對IGBT的驅(qū)動電路和保護電路也有了更深刻的認識，另外，在做設(shè)計的過程中我也學(xué)會了用一些基本元部件進行建模的基本方法，加深了對課本知識的進一步理解。同時這次課程設(shè)計應(yīng)用到MATLAB軟件，設(shè)計時借助MATLAB軟件進行系統(tǒng)模型仿真，進一步熟悉了MATLAB語言及其應(yīng)用，用該軟件對該電路進行分析，大大簡化了計算和繪圖步驟。同時該次課程設(shè)計，還用到了ALTIUMDESIGNER軟件進行原理圖的繪制，是我跟家熟練地掌握了ALTIUMDESIGNER繪圖的技巧。書寫課程設(shè)計說明書時使用WORD軟件，使我掌握了許多關(guān)于WORD編輯和排版技巧，提高了自身對一些基本軟件的應(yīng)用技能?？傊?，這次課程設(shè)計不僅增加了我的知識積累，讓我有機會將課堂上所學(xué)的電力電子理論知識運用到實際中，了解了這些知識在電源上豐富而強大的用途，為將來走進工作打下了基礎(chǔ)，還讓我懂得自主學(xué)習的重要性，還有做什么事情都要有恒心，有信心，動腦子去想，就一定有所收獲。參考文獻1王兆安、黃俊電力電子技術(shù)北京機械工業(yè)出版社，20082王維平現(xiàn)代電力電子技術(shù)及應(yīng)用南京東南大學(xué)出版社，19993葉斌電力