直流PWM驱动电源设计(DOC)

南京工程学院

课程设计说明书

成绩题目直流电动机脉宽调速系统设计课程名称电力电子技术

院（系、部、中心）电力工程学院

专业建筑电气与智能化

班级建筑电气091

学生姓名陈曦

学号206091034

设计时间2011.12.12~12.24

设计地点电力工程实践中心8-319 指导教师陈刚廖德利

2011 年12 月南京

1．课程设计应达到的目的

电源和驱)驱动电源及控制用小功率开关电源。其目的是通过对实际电力电子装置的设计、制作和调试，深化和拓展课程所学知识，提高工程实践能力。动是电力电子技术的两大主要应用领域。课程设计的主要任务是设训一和实现一个直流电动机的脉宽调速(直流PWM)

2．课程设计题目及要求

设计题目：直流PWM驱动电源的设计

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2000rpm。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。

主要设计要求如下：

1.阅读相关资料，设计主电路和控制电路，用PROTEL绘制的主电路和控制电路的原

理图。

2.采购器件，装焊控制电路板。

3.在实验室进行装置调试。

4.设计成果验收。

5.整理设计文件，撰写设计说明书。

6.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完毕的控制电路板。

3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕课程设计任务

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）。

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，通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通过的控制电路板。

4．主要参考文献

1）秦继荣编著，现代直流伺服控制技术及其系统设计。

2）电力电子实验台（直流脉宽调速部分）使用说明书。

3）IPM 模块PS21564 使用说明书及参考资料。

4）SG3525 使用说明书及参考资料。

5）LM2575 使用说明书及参考资料。

6）74LS04，74LS00 说明书。

7）二极管IN4148，IN5819 说明书

8）主电路原理图。

9）DIP- IPM 内部功能图

10）SG3525 内部功能图

11）LM2575 内部功能图

12）74LS04，74LS00 内部功能图

5．课程设计进度安排

起止日期工作内容2011年

12月14 日－12月15日12月16日－12 月17日12月18日－12月19 日12月21日－12月22日12月23日－12月25 日课题选择查找资料

设计并绘制电路图

焊接主电路和控制电路调试电路并测量波形撰写报告并答辩

6．成绩考核办法

1、考核方法：平时表现，设计成果，答辩表现。

2、成绩评定：平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%。

教研室审查意见：

教研室主任签字：

年月日院（系、部、中心）意见：

主管领导签字：

年月日

电力电子技术课程设计

1、课设目的

电源和驱动是电力电子技术的两大主要应用领域。课程设计的主要任务是设训一和实现一个直流电动机的脉宽调速(直流PWM)驱动电源及控制用小功

率开关电源。其目的是通过对实际电力电子装置的设计、制作和调试，深化和拓展课程所学知识，提高工程实践能力。

2、控制对象

题目1: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2000rpm。驱动系统的调速范围:大十1: 100。驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。

3、课程设计任务

7.阅读相关资料，设计主电路和控制电路，用PROTEL绘制的主电路和控制电

路的原理图。

8.采购器件，装焊控制电路板。

9.在实验室进行装置调试。

10.设计成果验收。

11.整理设计文件，撰写设计说明书。

12.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完毕的控制电路板。

4、主电路设计说明

1设计计算

系统方案论证,绘制电路原理图

2．设计说明

1）整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块。

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。

（针对本设计的特点，即小功率直流PWM 调速，在实际工程中，一般采用P.

MOSFET 构成H 桥，本设计中为了让大家了解和掌握IPM 的特点和使用方法，所

以指定采用PS21564作为主电路）

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，所以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）在本实习过程中，因为主电路是已经设计好的，所以我们只需要了解明

白主电路中的各部分电路及芯片的功能，然后设计控制电路，并将其与主电路相

连接。整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块。

5）电动机的额定电压为20V ，通过查阅该型号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dc V 电压为24V ，由全桥整流电路可知，

20.9dc V V

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。

主电路元部件参数的选择

元部件型号 独石电容 多圈电位器 电解电容 电阻 电感 肖特基二极管IN5819 二极管IN4148 发光二级管 PS21564-P(IPM 直流芯片)

熔断器

5、控制电路设计说明

1．接口设计：如图详细设计提供了主电路所需要的所有控制信号和工作电压