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设计题目：igbt组成的直流斩波调速系统。
系别：电子工程系。
专业：电气自动化。
姓名：齐亮。
学号：0405090119
班级：电气自动化班。
起讫时间：2010.12.15—2010.12.19
指导教师：娄志清。
黑龙江工商职业技术学院。
课程设计任务书。
目录。引言1
1．课程设计要求1
2．设计内容1
2．1调速系统方案确定1
2．2主电路计算3
2．2.1整流变压器计算4
2．2.2整流元件选择4
2．2.3滤波电容选择4
2．2.4igbt选择5
2．2.5保护元件的选用5
2．2.6反馈电路参数选择6
2．3控制电路参数选择6
2．3.1振荡器选择7
2．3.2电阻的选择7
2．3.3放大器的参数选择7
2．3.4及选择7
2．3.5继电接触器电路的选择与计算7
3．设计结论与体会8
3．1设计结论8
3．2设计体会8
4．元件明细表11
1． 课程设计要求。
技术要求： =110v, =8a,电压连续可调，稳压精度小于1%，有限流保护。
2．设计内容。
igbt组成的直流斩波调速系统。
2．1调速系统方案确定。
由于可调直流电源容量不大，故可以采用单相交流电源供电，单相整流变压器降压，二极管桥式整流，电容虑波获得斩波输入直流电源，经igbt斩波，即可得到要求的可调直流电源。igbt为场控输入器件，输入功率小。cw494集成脉宽控制器不但可方便获得所要求的斩波频率和脉冲宽度，由于它输出最大电流为250ma,因此，不用驱动放大电路即可满足控制要求，从而简化电路。
cw494内部电路框图如图1所示。
图1 cw494内部电路框图。
cw494内部有两个放大器，很容易实现电压反馈。如采用比例积分调节，且反馈电阻、电容参数选择得当，电压静态精度可不用计算，动态精度计算也可忽略。
为实现限流保护，可采用电流截止反馈。因负载功率小，可用电阻采样，还可加入继电器，过电流严重时可切断主电路电源。
系统框图如图2所示。
图2系统框图。
2．2主电路计算。
斩波调压主电路如图3所示。
图3斩波调压主电路。
2．2.1整流变压器计算。
1）的计算。
110v考虑占空比为90%
则v=123v
取1.2则v=102v
考虑10%裕量。
取113v2）一、二次电流计算。
取8a变比k===1.95
==4.1a
考虑空载电流取4.3a
3）变压器容量计算。
=220v4.3a=948va
=113v8a=904va
s== 948+904)va=926va
2．2.2整流元件选择。
二极管承受最大反向电压==113v=160v，考虑3倍裕量，则。
3160v=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，仍按电感负载进行计算，只是电流裕量可适当取大些即可。
a==8a=4a
=5.7a=2a=7.3
取10a故选zp10-5整流二极管4只，并配10a散热器。
2．2.3波电容选择。
一般根据放电时间常数计算，负载越大，要求波纹系数越小，电容量也越大。一般不作严格计算，多取2000以上。因该系统负载不大，故。
取=2200
耐压按1.5=1.5160v=240v,取250v
即选用v电容器。
为除高频信号，取=1，耐压250v
2．2.4igbt选择。
因=123v，取3倍裕量，选耐压为400v以上的igbt。由于igbt是以最大值标注，且稳定电流与峰值电流间大致为4倍关系，故应选用大于4倍额定负载电流的igbt为宜。为此选用60a的igbt，并配以相应散热器即可。
2．2.5保护元件的选用设计。
1） 变压器的二次侧熔断器选择。
由于变压器最大二次电流=8a故选用10a 熔芯即可满足要求。应选用15a、250v熔断器，熔断器的结构形式可根据设备结构而定。
2） igbt保护电路选择。
1） 电容cs的选择，一般按布线电感磁场能量全部转化为电场能量估算。即。
得。式中___主回路布线电感。
___igbt关断时集电极电流a
___缓冲电容器电压稳定值，由igbt安全工作区确定v
___直流电源电压。
可由实测确定。这里可按=5~20估算。为保证保护可靠，可取稍低于igbt耐压值为宜，这里取=300v进行计算。取得=、=123v,得。
取=0.022、耐压400v（略大于）。
2） 缓冲电阻计算要求igbt关断信号到来之前，将缓冲电容器所积蓄的电荷放完，以关断信号之前放电90%为条件，其计算公式如下：
不能太小，过小会使igbt开通时的集电极初始电流增大，因此，在满足上述条件下，希望尽可能选取大的电阻值。
为开关频率、igbt最大开关频率为30，实际使用在10以内，这里取=2。则有。
取=3.6。
吸收电阻功率。
0.67w取=1w,即选用1w、3.6电阻即可。
3） 缓冲电路二极管因用于高频电路中，故应选用快速恢复二极管，以保证igbt导通时很快关断。
电流定额可按igbt通过电流的1/10试选，然后由调试决定。
2．2.6反馈电路参数选择。
1） 电压反馈电阻和滤波电容的确定。
1） 电压反馈总电阻一般取几千欧至几十千欧为宜，过小耗损大，过大又会使电压反馈信号内阻加大。故取=11。考虑一定的功率裕量，可取一个w固定电阻与一个w电位器串联即可满足要求。
电位器上分得10v电压，完全能满足反馈电压的需要。
2） 反馈电路滤波电容选择。放电时间常数为。
式中t___电压周期，取0.01s.
因控制电路采用cw494，其锯齿波电压最大值为3.6v，故反馈电压最大值为3.6v，对应电位器电阻应为360。则。
取=100。因控制电路电源电压为15v，故取100耐压为50v
3） 电流反馈电阻及滤波电容的选择。因负载不大，可采用电阻取样。一般采用电阻降压应小于3%，及小于3.3v。取=0.25。
=0.25w=16w，取25w。
电流截止反馈电位器及过流继电器保护取样电位器均取w实芯电位器即可。
2．3控制电路参数选择。
控制电路如图4所示。
图4 控制电路。
2．3.1振荡器选择、选择。
取=510、w， =1、耐压25v。
2．3.2、、电阻的选择。
由于cw494内部有两个放大器，其中右边一个不用，为防止干扰信号使该放大器饱和输出，而影响另一个放大器工作。可取==20、w，并使输入端短接接地，反馈电阻取1、w。
2．3.3放大器的参数选择。
取20， w。。为防止开环，可在脚间再接一个3m、w电阻。
取=5.1、wv并在调试中最后确定。
取=102．3.4及选择。
一般取5~50，igbt电流定额越大，值越小。igbt选60a，取=33， w。一般取值与相等即可。
2．3.5继电接触器电路的选择与计算。
继电接触器电路见igbt组成的直流斩波调整系统电气原理图总图5
图5系统原理总图。
1 25v(三路相同)
0.01 ~ 1 ~ 3dg12b vd均为in4002
由主电路取样，过电流保护环节取稍大于电流截止反馈电流动作。如电路电流等于=8a时电流截止反馈起作用，则可调主电路电流=1.1=8.
8a（取样电压最大值=8.8a0.25=2.
2v）时，让过电流继电器动作，接触器km失电，切断主电路电源。稳压管、均取1.25v，当=1.
95v时使三极管饱和导通，三极管电流定额可根据继电器电流选择。若选用jrx—13f，线圈电压为12v，电阻300，当加15v电压时，电流为50。故选耐压为45v，集电极电流为300的3dg12b三极管即可满足要求。
因变压器一次电流为4．１ａ选ａ的接触器即可。
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