题目：直流斩波电路的设计
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目录。第一章概述2
第二章设计总体思路4
2.1 主电路设计思路4
2.2 结构框图5
第三章各单元思路6
3.1 主电路的设计6
3.2 控制电路的设计10
第四章保护电路及设计17
4.1 主回路输出端过电流保护17
4.2 电源欠压报警17
4.3 mosfet的保护设计18
第五章心得与体会20
参考文献21
附录22电力电子技术在现代化社会的建设中的应用起着重要作用并得到飞跃性的发展。直流斩波器作为一种电力电子器件，也必定随着直流电的广泛应用而显得异常重要。
直流斩波电路的思想是将三相交流电转换为可调的直流电。它有以下几个特点：
采用了具有开关频率高、通断电流大、电压耐量高的mosfet这一新型优良品质的电力电子器件作为开关管。
采用了由美国silicon general 公司生产的sg3525芯片作为控制电路的核心，sg3525芯片它集成了pwm 控制电路，使整个电路更加简单，实用。
采用热管散热技术作为斩波器的散热系统，热管散热技术是当今国际较流行的散热方式，国内近年来发展较快，它被人们称之为热的“超导体”，已广泛用于车辆电传动系统。直流斩波器广泛应用于生产、生活等实际情况当中，从中国大面积，多人口，低技术，少能源等国情出发，大力发展直流电技术，结合电力电子技术，这对改善我国科技现状水平，提高经济效益将起着重要作用。电力投资的持续增长，因此直流斩波器在电力电子行业有着巨大的发展潜力，它的传统领域和新领域节前景非常广阔。
目前，市场上用的最多的mosfet直流斩波器，它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件mosfet，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及gtr 斩波器的缺点。该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电ja电压可调的直流负载上。与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
随着科技的发展，新技术不断出现，现在最领先的直流斩波技术主要包括vrm技术、软开关技术和高频磁技术。直流斩波器的应用范围非常广泛。它最初用途是传动控制，但目前应用的新领域是开关电源。
前者是斩波电路应用的传统领域，后者则是斩波电路应用的新领域。而高频、大功率、高可靠性开关电源是当今电源变换技术发展的重要方向之一。
智能型电力电子器件、抗干扰技术和新的控制理论的应用使其在高频、高效、高可靠性方面更具竞争力。所以研究直流斩波器有着深远的意义，它不仅能够大大改善各种机车的调速系统，为其提高安全、快速、低损耗的调速装置，还可以为世界能源危机带来曙光，解决目前国际能源所带来的各种问题。
系统电路由主电路、控制及保护电路、信号检测电路三大部分组成。
二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，电阻r1为起动限流电阻，c1为滤波电容。可逆pwm变换器主电路系采用mosfet所构成的h型结构形式，它是由四个功率mosfet管（vt1、vt2、vt3、vt4）和四个续流二极管（vd1、vd2、vd3、vd4）组成的双极式pwm可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机m上可得到正或负的直流电压。
sg3525为脉宽调制器。由r4、c4、vd5，r5、c5、vd6构成逻辑延时环节。由非门及与门电路构成保护环节。
此外，还有隔离及驱动电路。图中的g为电压给定器，asr为转速调节器，acr为电流调节器。
在vt1和vt4的源极回路中，串接两个取样电阻，其上的电压分别反映流过vt2、vt4的电流，经过差分放大输出一反映电流大小的电压ufi，可作为双闭环系统的电流反馈信号。速度由与电动机同轴连接的永磁发电机tg测量，再变换为转速反馈信号ufn。回路中的电阻r2有两个作用。
第一，可以用来观察波形，r2的阻值取1ω，其上的电压波形反映了主回路的电流波形。第二，作为过流保护用。当r2的电压超过整定值后，过流保护电路动作，关闭脉冲，从而保护功率mosfet管。
3.1.1主电路
图3-1 主电路电路图。
如图3-1为根据上面的思路设计出来的电路图，其中s1为总开关，为了方便电路的维护和检修，km是继电器开关，当电压或电流过大时使电路有自保的功能。变压器s选择“△-y”，这样连接可以避免3此谐波流入电网。经过3对二极管整流后，三相交流电变为带有波头的直流电，使用电容c来滤波和稳压，得到完美的直流电 。
为了防止开关动作起始，电流过大对电网造成破坏，在整流电路后加一个电阻r1，但考虑到此电阻在电路运行的过程中会消耗电路的电能，为了使电路的设计更完美，在r1上并联一个开关，在运行一段时间后，合上开关，将电阻r1短路。后接降压斩波电路。
直流电机参数：
型号 z 2-81
额定电压 110v
额定功率 30kw
额定电流 315.5 a
最大转速 2250r/min
ud=110v
考虑占空比为90%
则us=ud/0.9=123v
取us=1.2u2
u2=us/1.2= 102v
考虑到10%的裕量。
u2=1.1*102=113v
一、二次线圈电流。
i2=id=315.5a
变比k=u1/u2=380/113=3.36
i1=i2/k=315.5/3.36=93.9a
考虑空载电流取i1=1.05*93.9=98.6a
变压器容量计算。
s1=u1*i1=380*98.6=37468va
s2=u2*i2=113*315.5=35631.5va
s=(s1+s2)/2=36560va
整流元件选择。
二极管承受反向最大电压udm=1.414u=160v，考虑3倍裕量，则。
utn=3*160=480v 取500v
该电路整流输出接有大电容，而且负载也不是纯电感负载，但为了简化计算，仍可按电感计算，只是电流裕量要可适当取大些即可。
idd=0.5id=158
id=1/1.414 *id=223a
id(**)=2*223/1.57=284a
取300a滤波电容选择。
一般根据放电的时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越小，一般不做严格计算，多取2000以上。因该系统负载不大，故取 =2200
耐压 1.5udm=1.5*160=250v
即选用2200250v电容器。
mosfet的选择。
因为=220v，取3倍裕量，选耐压为660v以上的mosfet。由于mosfet是以最大标注且稳定电流与峰值电流间大致为四倍关系，故应选用大于4倍额定负载电流的mosfet为宜，因此选用2000a,额定电压700v左右的mosfet
续流二极管的选择。
根据 得知续流二极管应选1000a、额定电压为600v的二极管。
图3-2 h桥式斩波电路原理图。
图3-3 整流电路图
根据mosfet的特点，本设计用脉宽调制（pwm）控制方式对开关管的占空比进行控制。采用的芯片是用集成了pwm控制电路的sg3525芯片。
控制电路的框图如图3-4：
图3-4控制电路框图。
本控制电路是以sg3525为核心构成， sg3525为美国silicon general 公司生产的专用，它集成了pwm 控制电路，其内部电路结构及各引脚功能将在下一节中介绍。它采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源，锯齿波振荡器，误差放大器，比较器，分频器和保护电路等。调节ur 的大小，在11,14两端可输出两个幅度相等，频率相等，相位相差，占空比可调的矩形波(即pwm信号)。
然后，将脉冲信号驱动电路，对***进行升压处理，再把经过处理的电平信号送往mosfet，对其触发，以满足主电路的要求。
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