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文檔簡介
1、<p> 指導(dǎo)教師評定成績: </p><p> 審定成績: </p><p> xxxxx自 動 化 學(xué) 院</p><p> 電力電子課程設(shè)計報告</p><p> 單位(二級學(xué)院): 自動化學(xué)院 </p><p> 學(xué) 生 姓
2、名: xx </p><p> 專 業(yè): xx </p><p> 班 級: xx </p><p> 學(xué) 號: xx </p><p> 指 導(dǎo) 教 師: xx老師 </p><p>
3、; 設(shè)計時間: 2012 年 6 月</p><p><b> Xxxx</b></p><p> 2009級電力電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b> 一、課程設(shè)計的目的</b></p><p> 通過電力電子計術(shù)的課程設(shè)計達到以下幾個目的:</p><p&
4、gt; 1、培養(yǎng)學(xué)生文獻檢索的能力,特別是如何利用Internet檢索需要的文獻資料。</p><p> 2、培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。</p><p> 3、培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力和工程設(shè)計的能力。</p><p> 4、提高學(xué)生課程設(shè)計報告撰寫水平。</p><p><b> 二、課程設(shè)計的要求&
5、lt;/b></p><p><b> 1. 自立題目</b></p><p> 題目方向1:單相可控整流技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p> 題目方向2:三相可控整流技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p> 題目方向3:降壓斬波變換技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p> 題目方向4:升壓斬波變換技
6、術(shù)的工程應(yīng)用</p><p> 題目方向5:交流調(diào)壓或交流調(diào)功技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p> 題目方向6:變頻技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p> 題目方向7:有源逆變技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p> 題目方向8:無源逆變技術(shù)的工程應(yīng)用</p><p><b> 注意事項:</b><
7、/p><p> ① 所立題目必須是某一電力電子裝置或電路的設(shè)計,題目難度和工作量要適應(yīng)在一周半內(nèi)完成,題目要結(jié)合工程實際。學(xué)生也可以選擇規(guī)定題目方向外的其它電力電子裝置設(shè)計,如開關(guān)電源、鎮(zhèn)流器、UPS電源等。</p><p> ② 通過圖書館和Internet廣泛檢索和閱讀自己要設(shè)計的題目方向的文獻資料,確定適應(yīng)自己的課程設(shè)計題目。自立題目后,首先要明確自己課程設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容。要給出所要設(shè)
8、計裝置(或電路)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)(如輸入要求,輸出要達到的目標,裝置容量的大小以及裝置要具有哪些功能)。如:</p><p> 直流電動機調(diào)壓調(diào)速可控整流電源設(shè)計</p><p><b> 主要技術(shù)數(shù)據(jù)</b></p><p><b> 輸入交流電源:</b></p><p> 三相380V&
9、#177;10% f=50Hz</p><p><b> 0~220V</b></p><p> 50~220V范圍內(nèi),直流輸出電流額定值100A</p><p> 直流輸出電流連續(xù)的最小值為10A</p><p><b> 設(shè)計內(nèi)容:</b></p><p><
10、;b> 整流電路的選擇</b></p><p> 整流變壓器額定參數(shù)的計算</p><p> 晶閘管電流、電壓額定的選擇</p><p> 平波電抗器電感值的計算</p><p><b> 保護電路的設(shè)計</b></p><p><b> 觸發(fā)電路的設(shè)計&l
11、t;/b></p><p> 畫出完整的主電路原理圖和控制電路原理圖</p><p> 列出主電路所用元器件的明細表</p><p> 2. 在整個設(shè)計中要注意培養(yǎng)靈活運用所學(xué)的電力電子技術(shù)知識和創(chuàng)造性的 思維方式以及創(chuàng)造能力</p><p> 要求具體電路方案的選擇必須有論證說明,要說明其有哪些特點。主電路具體電
12、路元器件的選擇應(yīng)有計算和說明。課程設(shè)計從確定方案到整個系統(tǒng)的設(shè)計,必須在檢索、閱讀及分析研究大量的相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,經(jīng)過剖析、提煉,設(shè)計出所要求的電路(或裝置)。課程設(shè)計中要不斷提出問題,并給出這些問題的解決方法和自己的研究體會。(注意:所確定的主電路方案如果沒有論證說明,成績不能得優(yōu);設(shè)計報告最后給出設(shè)計中所查閱的參考文獻最少不能少于5篇,且文中有引用說明,否則也不能得優(yōu))。</p><p> 3. 在整個設(shè)
13、計中要注意培養(yǎng)獨立分析和獨立解決問題的能力</p><p> 要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,獨力完成所設(shè)計的系統(tǒng)主電路、控制電路等詳細的設(shè)計(包括計算和器件選型)。嚴禁抄襲,嚴禁兩篇設(shè)計報告基本相同,甚至完全一樣。</p><p> 4. 課題設(shè)計的主要內(nèi)容是主電路的確定,主電路的分析說明,主電路元器件的計算和選型,以及控制電路設(shè)計。</p><p> 報告最后給出
14、所設(shè)計的主電路和控制電路標準電路圖(最好用電子CAD)。</p><p> 5. 課程設(shè)計用紙和格式統(tǒng)一</p><p> A4紙打?。撨吘啵荷舷伦笥腋髁?.8cm)</p><p><b> 大標題:3號字</b></p><p><b> 小標題:4號字</b></p>
15、<p><b> 正文:小4號字</b></p><p> 要求圖表規(guī)范,文字通順,邏輯性強,報告字數(shù)不少于6000字。</p><p> 三、課程設(shè)計報告基本格式</p><p> 封面:嚴格按照重慶郵電大學(xué)自動化學(xué)院課程設(shè)計封面填寫(參見自動化學(xué)院網(wǎng)站)</p><p><b> 目錄內(nèi)
16、容:</b></p><p> 1. 設(shè)計的基本要求(給出所要設(shè)計的裝置的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和設(shè)計裝置要達到的要求(包括性能指標),最好簡述所設(shè)計裝置的主要用途)</p><p> 2. 總體方案的確定</p><p><b> 原則:達到性能要求</b></p><p> 經(jīng)濟性好(一次投資和二次投資)&
17、lt;/p><p><b> 追求高性能價格比</b></p><p><b> 高可靠性</b></p><p><b> 維護維修方便</b></p><p> 3. 具體電路設(shè)計(主電路設(shè)計、控制電路設(shè)計等)</p><p> 4. 附錄(電
18、路圖和元器件明細表等)</p><p><b> 5. 參考文獻</b></p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 摘要1</b></p><p><b> 一、總體概述2</b></p><p>
19、; 二、H橋驅(qū)動原理2</p><p><b> 三、電路設(shè)計2</b></p><p> 1.矩形波信號產(chǎn)生器2</p><p><b> 2.驅(qū)動電路3</b></p><p><b> 3.主電路5</b></p><p>&l
20、t;b> 4.系統(tǒng)總電路6</b></p><p><b> 四、實驗數(shù)據(jù)7</b></p><p><b> 1.調(diào)試數(shù)據(jù)7</b></p><p><b> 2.調(diào)試波形7</b></p><p> 五、實驗結(jié)果分析9</p>
21、;<p><b> 六、附錄9</b></p><p> 1.系統(tǒng)總電路圖分解圖9</p><p><b> 2.元器件細表9</b></p><p><b> 3.實物圖10</b></p><p><b> 結(jié)束語10</b
22、></p><p><b> 參考文獻11</b></p><p> 基于MOSFET組成H橋驅(qū)動電機的設(shè)計</p><p> 摘要:本設(shè)計是根據(jù)MOSFET的基本特性以及H橋的特點,利用TL494產(chǎn)生方波,再通過IR2111芯片產(chǎn)生兩路反向的PWM波,驅(qū)動4個MOSFET管,建立H橋電路進行斬波控制,調(diào)節(jié)直流電機的速度和轉(zhuǎn)向控制
23、。</p><p> 關(guān)鍵詞: MOSFET H橋 斬波調(diào)控 </p><p> Abstract: the design is based on the basic characteristic of the MOSFET and H bridge characteristics, the use of TL494 produce square wave, again thr
24、ough the IR2111 chip generates two road opposite PWM waves, drive 4 MOSFET tube, establish H bridge circuit the chopper control, adjust the speed of dc motor and steering control.</p><p> Keywords: MOSFET
25、H bridge the chopper control</p><p><b> 總體概述</b></p><p> 設(shè)計內(nèi)容:1.要求實現(xiàn)對帶恒轉(zhuǎn)矩負載電機的。2.象限調(diào)速。</p><p> 提示:恒轉(zhuǎn)矩負載——可用直流發(fā)電機做直流電動機的負載,保持直流發(fā)電機的勵磁電流恒定為50毫安或100毫安,在改變PWM占空比的過程中通過調(diào)節(jié)
26、發(fā)電機的負載電阻(接入2250歐)使其電樞電流保持為某個值不變,即為恒轉(zhuǎn)矩負載。</p><p> 設(shè)計方案:主電路采用4個MOSFET管與電機連接成H橋電路,通過控制MOSFET的開通與關(guān)斷來實現(xiàn)對電工作狀態(tài)的控制,從而實現(xiàn)調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的功能。因此,主電路比較簡單。而設(shè)計的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)該是MOSFET 的驅(qū)動電路的設(shè)計,在這里,我們可以采用TL494結(jié)合IR2111來驅(qū)動MOSFET管。</p>
27、<p><b> H橋驅(qū)動原理</b></p><p> 由于只需要實現(xiàn)電機的2象限(正轉(zhuǎn)及制動)帶恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)速,因此主電路采用半橋電路即可實現(xiàn)這個功能。而TL494和IR2111,作為專用芯片,可以使驅(qū)動電路更簡單,簡單意味著可靠,它還可以使我們在電路元器件排布、電路焊接等方面更加方便,從而提高設(shè)計功能的可靠性。因此我們選擇采用TL494結(jié)合IR2111組成的電路作為M
28、OSFET管的驅(qū)動電路。</p><p><b> 三、電路設(shè)計</b></p><p> 1.矩形波信號產(chǎn)生器</p><p> 方波信號產(chǎn)生器采用專用芯片TL494構(gòu)成。如圖1所示是TL494的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)這個內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,只要在12腳加上工作電壓,我們就可以在14腳得到5V的基準電壓輸出。同時,我們可以通過改變5腳或者6腳的CT、
29、RT得知來改變振蕩器的頻率大小,從而改變在9腳輸出的矩形波的頻率大小,其頻率大小與CT、RT的關(guān)系如下:</p><p> f= 錯誤!未找到引用源。</p><p> 圖1 TL494內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p> 同時,通過控制1腳的輸入電壓的大小,就可以方便控制輸出矩形波的占空比。從而,可以設(shè)計出如圖2所示的矩形波信號產(chǎn)生器。</p><
30、;p> 圖2 TL494接線圖</p><p><b> 2.驅(qū)動電路</b></p><p> IR2111 是功率MOSFET 和IGBT 專用柵極驅(qū)動集成電路, 可用來驅(qū)動工作在母線電壓高達600V 的電路中的N溝道功率MOS 器件。采用一片IR 2111 可完成兩個功率元件的驅(qū)動任務(wù),選用IR2111芯片能對前面送進的PWM波分成兩路反相的訊號,從
31、而進行后面元件的驅(qū)動。</p><p> IR2111內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3,引腳圖見圖4</p><p> 圖3 IR2111內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p> 圖4 IR2111引腳圖</p><p><b> 引腳介紹:</b></p><p> 1腳:Vcc 是給IR2111 供電的電源,
32、一般為15V</p><p> 2腳:IN 是控制信號的輸入端, 輸入等效電阻很高, 可直接連接來自前面觸發(fā)電路的PWM波</p><p> 3腳: COM是接地端</p><p> 4,7腳:HO、LO 分別是上、下管控制邏輯輸出端</p><p> 6腳:Vs 是高壓側(cè)懸浮地</p><p> 8腳:Vb
33、 是為高壓側(cè)懸浮電源端</p><p> 基于IR2111的驅(qū)動放大電路見圖5</p><p> 圖5 基于IR2111的驅(qū)動放大電路</p><p> 該方案較為簡單,用一個集成驅(qū)動芯片就能把一路PWM波分成兩路相反的信號,簡單安全可靠,故選用該方案。</p><p><b> 3.主電路</b></p&
34、gt;<p><b> 主電路如圖6所示:</b></p><p><b> 圖6 主電路圖</b></p><p> 主電路示意圖如圖7所示:</p><p><b> 圖7 主電路示意圖</b></p><p> 圖7中所示為一個典型的直流電機控制電
35、路。電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿,而電機就是H中的橫杠,H橋式電機驅(qū)動電路包括4個MOSFET和一個電機。要使電機運轉(zhuǎn),必須導(dǎo)通對角線上的一對MOSFET。根據(jù)不同MOSFET對的導(dǎo)通情況,電流可能會從左至右或從右至左流過電機,從而控制電機的轉(zhuǎn)向。 要使電機運轉(zhuǎn),必須使對角線上的一對MOSFET導(dǎo)通。例如,如圖7所示,當VD1管和VD3
36、管導(dǎo)通時,電流就從電源正極經(jīng)VD1從左至右穿過電機,然后再經(jīng)VD3回到電源負極。從而驅(qū)動電機按特定方向轉(zhuǎn)動(電機周圍的箭頭指示為順時針方向)。當另一對MOSFET VD2和VD4導(dǎo)通的情況,電流將從右至左流過電機,從而驅(qū)動電機沿另一方向轉(zhuǎn)動</p><p><b> 4.系統(tǒng)總電路</b></p><p> 經(jīng)過匯總得到的總電路圖如圖8所示:
37、 </p><p><b> 圖8 系統(tǒng)總圖</b></p><p><b> 實驗數(shù)據(jù)</b></p><p><b> 1.調(diào)試數(shù)據(jù):</b></p><p> 由表中可以畫出占空比和轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖如下:</p><p><b
38、> 2.調(diào)試波形</b></p><p> 給TL494接上工作電壓,調(diào)節(jié)6腳可調(diào)電阻得到合適的方波頻率,在實際調(diào)試中我們把頻率調(diào)節(jié)在5kHz。之后調(diào)節(jié)1腳可調(diào)電阻就可以觀察到方波占空比的變化,調(diào)試波形如圖9所示。</p><p> 圖9 TL494輸出波形</p><p> 把TL494輸出的方波接到IR2111的2腳,并給IR2111接
39、上工作電壓,在4腳與7腳就可以得到兩路相反的PWM波,調(diào)試波形如圖10所示。</p><p> 圖10 IR2111輸出波形</p><p> 調(diào)節(jié)示波器的時間軸,可以看到由IR2111輸出地兩路PWM波之間是有死區(qū)時間的,但死區(qū)時間由芯片固定不可調(diào),調(diào)試波形如圖11所示。</p><p> 圖11 IR2111兩路信號死區(qū)時間</p><
40、p><b> 實驗結(jié)果分析</b></p><p> 在第一次調(diào)試時我們設(shè)計的電路是利用TL494輸出兩路PWM波,再通過三極管等分立元件組成驅(qū)動放大電路來驅(qū)動MOSFET管。但是在調(diào)試的過程中我們發(fā)現(xiàn)由TL494直接輸?shù)膬陕稰WM波不符合我們的設(shè)計要求。由TL494直接輸出的兩路PWM波只有0%-50%的占空比可調(diào),同時兩路波形只是相位上相差180度,波形上沒有形成互補,不符合設(shè)
41、計要求。</p><p> 在第二次調(diào)試時,我們改變了電路圖:把TL494的13腳由接14腳改為接地。在把TL494的輸出波形接到IR2111上,用IR2111直接驅(qū)動MOSFET管,放棄使用分立元件。在這次調(diào)試過程中,我們首先測試IR2111的輸出波形,但IR2111的只有一路輸出波形,另一路沒有波形。后來我們發(fā)現(xiàn)要把MOSFET管接到IR2111上,才能輸出正確的波形。</p><p&g
42、t;<b> 附錄</b></p><p> 1.系統(tǒng)總電路圖分解圖</p><p><b> 元器件細表</b></p><p><b> 實物圖</b></p><p><b> 結(jié)束語</b></p><p> 本
43、文所述的基于MOSFET組成H橋來驅(qū)動電機的設(shè)計方案,此設(shè)計方案選用全控型器件MOSFET,電機正反轉(zhuǎn)時電樞繞組的連接采用H橋的特性進行切換,這樣只用四個MOSFET器件就實現(xiàn)了電機的兩象限運行。方波信號由專用芯片TL494產(chǎn)生,調(diào)試非常方便,電路控制也很靈活。實驗證明本設(shè)計電路能夠?qū)崿F(xiàn)電機可逆運行以及電動和制動的轉(zhuǎn)換。實現(xiàn)非常方便,并具有較強的可操作性。</p><p> 電路的原理圖電路圖均給出,在購買元器
44、件后,就進行了焊接工作,焊接時出現(xiàn)多處錯誤,也弄壞了許多元器件。在調(diào)試過程中問題也多次出現(xiàn),經(jīng)過多次調(diào)試,發(fā)現(xiàn)典型問題——為什么IR2111必需接上MOSFET管才能得到波形?</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 王兆安,劉進軍.電力電子技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009</p><p> [2]
45、 陳勇,羅萍,向敏.電力拖動與控制[M],北京: 人民郵電出版社,2011</p><p> [3] 鐘靜宏,張承宇.基于脈沖電源的MOSFET驅(qū)動電路研究及應(yīng)用[J],2006</p><p> [4] 張炳佳.步進電機H橋驅(qū)動電路設(shè)計[J],2006</p><p> [5] 維普資訊 http://dx.cqvip.com/index.asp</
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