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电力电子课程设计报告

分工:王勃:负责主电路及IPM接口电路的设计;
迟广晟:负责SG3525及稳压电源部分的设计;
焊接以及调试工作俩人共同完成。
指导教师签字李久胜
年11月15日
教研室主任意பைடு நூலகம்:
教研室主任签字___________________
年月日
H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源的设计
技术指标:被控直流永磁电动机参数:额定电压20V,额定电流1A,额定转速rpm。驱动系统的调速范围:大于1:100。驱动系统应具有软启动功能,软启动时间约为2s。详细设计要求见附录2.
(学时安排为1周,但考虑实验的安排,需分散在2周内完成)
第1周:
全体开会,布置任务,组成设计小组(每组2人),会后设计工作开始。
答疑,审查设计方案,发放器件和装焊工具。
完成焊装工作。
第2周
每人12学时到实验室调试已装焊好的电路板,并完成相关测试和记录。
撰写设计报告。
同组设计者及分工:
同组设计者:迟广晟
2)斩波部分H桥不采用分立元件,而是选用IPM(智能功率模块)PS21564来实现。该模块的主电路为三相逆变桥,在本设计中只采用其中U、V两相即可。
图2主电路图
3)在主电路设计中,应根据负载的要求,计算出整流部分的交流侧输入电压和电流,作为设计整流变压器、选择整流桥和滤波电容的依据。该电路的整流输出电压较低,因此在计算变压器副边电压时应考虑在电流到达负载之前,整流桥和逆变桥中功率器件的通态压降。
4)DC15V控制电源的设计(采用LM2575系列开关稳压集成电路,直接从主电路的直流母线电压经稳压获得)。
2人组成1个设计小组,经过合理的分工和协作共同完成上述设计任务。设计的成果应包括:用PROTEL绘制的主电路和控制电路的原理图,电路设计过程的详细说明书及焊装和调试经过的控制电路板。
工作计划安排:
工作量:
1)主电路的设计,器件的选型。包括含整流变压器在内的整流电路设计和H桥可逆斩波电路的设计(要求采用IPM作为DC/DC变换的主电路,型号为PS21564)。
2)PWM控制电路的设计(指以SG3525为核心的脉宽调制电路和用门电路实现的脉冲分配电路)。
3)IPM接口电路设计(包括上下桥臂元件的开通延迟,及上桥臂驱动电源的自举电路)。
2.主电路设计
2.1主电路设计要求
直流PWM驱动电源的主电路图如图2所示。此部分电路的设计包括整流电路和H桥可逆斩波电路。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。四只功率器件构成H桥,根据脉冲占空比的不同,在直流电机上可得到不同的直流电压。
主电路部分的设计要求如下:
1)整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块。
图3单极性同频PWM控制
3.2脉冲调制电路
以SG3525为核心,采用该集成芯片的DIP封装形式。SG3525的13脚输出占空比可调(经过改变2脚电压)的脉冲波形(占空比调节范围不小于0.1~0.9),同时频率可经过充放电时间的不同而改变,经过调节6脚的变阻器,将脉冲频率设定为5KHz。由于SG3525输出的两路脉冲是互补形式,在本设计中其输出应并联使用(即11,14管脚短接,从13管脚经过外部上拉电阻输出驱动脉冲),以达到0~1.0的占空比调整范围。SG3525的8管脚接电容,以实现软启动功能。SG3525的外围电路设计如图4所示。
1.整体方案设计
本文设计的H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源由四部分组成:主电路,H型单极模式同频可逆PWM控制电路,IPM接口电路及稳压电源。同时具有软启动功能,软启动时间为2s左右。控制原理如图1所示:
图1直流PWM驱动电源的控制原理框图
脉宽调制电路以SG3525为核心,产生频率为5KHz的方波控制信号,占空比可调。经用门电路实现的脉冲分配电路,转换成两列对称互补的驱动信号,同时具有5us的死区时间,该信号驱动H型功率转换电路中的开关器件,控制直流永磁电动机。稳压电源采用LM2575-ADJ系列开关稳压集成电路,经过调整电位器,使其稳定输出15V直流电源。
2.2整流电路设计
整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块。电动机的额定电压为20V,经过查阅该型号IPM的数据手册可知开关器件的通态导通压降为2V左右,故可知 电压为24V,由全桥整流电路可知,
考虑整流桥中二极管压降为1V,故可知变压器副边电压,从而可知变压器的变比。滤波电容选择耐压40V左右,容值450uF左右即可。
电力电子课程设计报告
Harbin Institute of Technology
课程设计说明书(论文)
课程名称:电力电子技术
设计题目:可逆直流PWM驱动电源的设计
院系:电气工程系
班级:0706111
设计者:王勃
学号:
指导教师:李久胜
设计时间:11月
哈尔滨工业大学教务处
哈尔滨工业大学课程设计任务书
姓名:王勃院(系):电气工程
(1)6脚电阻RT选择
指定5脚的外接震荡电容为0.02uF,经过查阅芯片手册可知,当输出频率设定为5KHz时,6脚所接电阻约为15K,实际电路中采用20K的变阻器,便于调试。
(2)8脚电容选择
2.3H型逆变桥设计
IPM内部集成该部分电路,参数可参考手册。该模块为三相逆变桥,只使用其中的U、V两相即可。
3.控制电路设计
3.1H型单极模式同频可逆直流PWM控制原理
所谓单极性,即在控制指令的作用下,在一个开关周期之内,电动机电枢两端的调制脉冲电压是单一极性的。同频,是指PWM功率转换电路输出的调制脉冲电压频率与频率发生器给定的基准频率相同。如图3所示,同一侧的 、 工作在交替的开关状态,另一侧两个晶体管中, 基极施加截止关断电压, 基极施加饱和驱动电压,当电机反向时,将两侧晶体管的驱动信号互换即可。
专业:电机与电器班号:0706112
任务起至日期:年11月15日至年12月1日
课程设计题目:
可逆直流PWM驱动电源的设计
已知技术参数和设计要求:
课程设计的主要任务是设计一个直流电动机的脉宽调速(直流PWM)驱动电源。DC-DC变换器采用H桥形式,控制方式为单极性。
被控直流永磁电动机参数:额定电压20V,额定电流1A,额定转速rpm。驱动系统的调速范围:大于1:100,电机能够可逆运行。驱动系统应具有软启动功能,软启动时间约为2s。
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