孙富勤专业课程设计.docVIP

目 录 第1章 绪 论及引言 2 1.1 电力电子技术的介绍 2 1.2 电力电子技术的应用及直流变化技术 2 第2章 系统总体方案及主电路设计 2 2.1 系统的方案及其流程图 2 2.2 主电路的设计 3 2.3 参数的计算 3 第3章 控制和驱动电路的设计 5 3.1 芯片SG3525简介 5 3.2 控制和驱动电路原理图 6 3.3 保护电路 6 第4章 系统仿真与实测 7 4.1 仿真软件Matlab简介 7 4.2 仿真模型的建立 8 4.3 系统仿真结果及分析 8 设计心得体会 11 参考文献 11 第1章 绪论及引言 1.1 电力电子技术的介绍 电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW甚至GW，也可以小到数W甚至1W以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。 电力电子技术分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。 　　现已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养该专业人才中占有重要地位。 1.2 电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 直流变换技术已被广泛的应用于开关电源及直流电动机(本设计中卷板机)驱动中，如不间断电源（UPS）、无轨电车、地铁列车、蓄电池供电的机动车辆的无级变速及20世纪80年代兴起的电动汽车的控制。从而使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。由于变速器的输入是电网电压经不可控整流而来的直流电压，所以直流斩波不仅能起到调压的作用，同时还能起到有效地抑制网侧谐波电流的作用。 第2章 系统总体方案及主电路设计 2.1 系统的方案及其流程图 电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断。来完成整个系统的功能。因此，一个完整的电力电子电路也应包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路这些环节。 直流斩波电路一般主要可分为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块三部分组成。 主电路模块， 主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和直流斩波电路组成，其中主要由全控器件IGBT的开通与关断的时间占空比来决定输出电压u。的大小。 控制电路模块，可用直接产生PWM的专用芯片SG3525来控制IGBT的开通与关断。 驱动电路模块，驱动电路把控制信号转换为加在IGBT控制端和公共端之间，用来驱动IGBT的开通与关断。 系统总体流程图如图2-1 图2-1 系统总体流程图 2.2 主电路的设计 按照设计要求，要求输出电压可以可以连续调节，稳态精度小于1%，可以选择升压斩波电路完成相应的设计。 升压斩波电路工作原理图及其波形图2-2所示 图2-2 升压斩波电路工作原理图及其波形图 2.3 参数的计算 根据设计要求，我选择选大小为110V的直流电压源，选取升压斩波电路的占空比为。因此，输出电压220V，输出功率。又因为要求输出的额度电流为10A，可计算出负载电阻Ω。电压控制电压源和脉冲电压源可组成功率开关的驱动电路。 在控制开关开通期间，电流从电源正极流出，经过电感从开关流回电源负极。电容向供电，输出电压上正下负。电源电压全部加到电感两端，在该电压作用下，电感电流线性增长。在导通之间内，电感电流增量为： （2-1） 在控制开关关断期间，经二极管流出，电感电压极性将变成左负右正，认为电感很大，不变。这样，电源和电感同时给电容和负载供电，负载两端电压仍是上正下负。电感电压，电感电流线性减小。在关断时间内，电感电流减小量的绝对值为： （2-2） 当电路工作在稳态时，电感电流波形必然周期性重复，开关导通期间电感电流的增量等于开关断开时电感电流的减少量，即 联立（1）（2）式可得输出电压