畢業(yè)論文_igbt直流斬波電路的設計

目錄1設計原理分析111總體結構分析112主電路的設計113觸發(fā)電路的設計214驅動電路設計315保護電路分析52仿真分析與調試621建立仿真模型622仿真結果分析83確定實際參數(shù)11心得體會12參考文獻14附錄15IGBT直流斬波電路的設計1設計原理分析11總體結構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{電壓的直流電。它在電源的設計上有很重要的應用。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，控制電路模塊和驅動電路模塊。電路的結構框圖如下圖（圖1）所示。圖1電路結構框圖除了上述主要結構之外，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導通，形成回路。IGBT以這種方式不斷重復開通和關斷，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，其大小為（11）TON表示導通的時；TOFF表示截止的時間；A表示導通時間占空比。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。設定E為40V，內阻為6。要使輸出電壓100V時電流連續(xù)可調，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，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。3確定實際參數(shù)結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調整，但其間必然會產生電流斷續(xù)。帶反電動勢負載時，R6,E40V,占空比從20到50調控時，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。則變壓器二次側電壓有效值為U2200/0922222V二次側電流最大有效值為I210/25A變壓器容量為SU2I21111VA一次側電流最大有效值為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計，我對斬波電路有了更加清晰的認識，同時也對IGBT的驅動電路和保護電路也有了更深刻的認識，另外，在做設計的過程中我也學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。同時這次課程設計應用到MATLAB軟件，設計時借助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。書寫課程設計說明書時使用WORD軟件，使我掌握了許多關于WORD編輯和排版技巧，提高了自身對一些基本軟件的應用技能。總之，這次課程設計不僅增加了我的知識積累，讓我有機會將課堂上所學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，還讓我懂得自主學習的重要性，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、黃俊電力電子技術北京機械工業(yè)出版社，20082王維平現(xiàn)代電力電子技術及應用南京東南大學出版社，19993葉斌電力