直流电机斩波调速控制系统设计

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称：电力电子技术

题目：直流电机斩波调速控制系统设计

专业班级电气工程及其自动化0603

学生姓名：刘清学号：200601010314

指导老师：蔡斌军

审批：

任务书下达日期2009 年 6 月8 日

设计完成日期2009 年 6 月19 日

设计内容与设计要求

一．设计内容：

1．电路功能：

1）用直流斩波实现直流调压，控制直流电动机的转速。

2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：整流电路、斩波电路及保护电路。控制电路主要环

节：触发电路、电压电流检测单元、驱动电路、检

测与故障保护电路。

3）主电路电力电子开关器件采用IGBT或MOSFET。

4）系统具有完善的保护

2. 系统总体方案确定

3. 主电路设计与分析

1）确定主电路方案

2）主电路元器件的计算及选型

3）主电路保护环节设计

4. 控制电路设计与分析

1）检测电路设计

2）功能单元电路设计

3）触发电路设计

4）控制电路参数确定

二．设计要求：

1．设计思路清晰，给出整体设计框图；

2．用(UCX637、TL598、TD340、SG3525、TDA1085C)产生脉冲。

3．单元电路设计，给出具体设计思路和电路；

4．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。

5．绘制总电路图

6．写出设计报告；

主要设计条件

1．设计依据主要参数

1）输入输出电压：（AC）220（1+15%）、

2）最大输出电压、电流根据电机功率予以选择

3）要求电机能实现单向无级调速

4）电机型号布置任务时给定

2. 可提供实验与仿真条件

说明书格式

1．课程设计封面；

2．任务书；

3．说明书目录；

4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）；

5．单元电路设计（各单元电路图）；6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。7．总结与体会；

8．附录（完整的总电路图）；9．参考文献；

10.课程设计成绩评分表

进度安排

第一周星期一:课题内容介绍和查找资料；

星期二:总体电路方案确定

星期三:主电路设计

星期四:控制电路设计

星期五:控制电路设计；

第二周星期一: 控制电路设计

星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等

星期四~五:写设计报告，打印相关图纸；

星期五下午:答辩及资料整理

参考文献

1．石玉栗书贤．电力电子技术题例与电路设计指导．机械工业出版社，1998

2．王兆安黄俊．电力电子技术（第4版）．机械工业出版社，2000 3．浣喜明姚为正．电力电子技术．高等教育出版社，2000 4．莫正康．电力电子技术应用（第3版）．机械工业出版社，2000 5．郑琼林．耿学文．电力电子电路精选．机械工业出版社，1996 6．刘定建朱丹霞．实用晶闸管电路大全．机械工业出版社，1996 7．刘祖润胡俊达．毕业设计指导．机械工业出版社，1995 8．刘星平．电力电子技术及电力拖动自动控制系统．校内，1999 9. 刘星平.一种新型双闭环直流脉宽调速系统的设计与应用。电气自动化。2003.4

目录

第一章.概述 (1)

第二章.设计总体思路 (2)

2.1主电路设计思路 (2)

2.2控制电路设计思路 (3)

2.3结构框图 (5)

第三章. 各单元思路 (6)

3.1 主电路的设计 (6)

3.1.1 主电路 (6)

3.1.2 电路分析 (6)

3.1.3 主电路参数计算和元器件的选择 (6)

3.1.4 H型桥式斩波电路的设计 (8)

3.1.5 整流电路的设计 (8)

3.2 控制电路的设计 (9)

3.2.1 控制电路框图 (9)

3.2.2 控制电路原理简要 (9)

3.2.3 SG3525的结构图和工作原理 (10)

3.2.4 各引脚具体功能 (11)

3.2.5 SG3525的工作原理 (12)

3.2.6 SG3525主要电路及其功能 (13)

第四章.保护电路及设计 (14)

4.1 主回路输出端过电流保护 (14)

4.2 电源欠压报警 (14)

4.3 MOSFET的保护设计 (15)

4.3.1 MOSFET的过电流保护 (15)

4.3.2 MOSFET开关过程中的过电压保护 (16)

第五章．总结与体会 (16)

附录 (18)

参考文献 (19)

评分表 (20)

第一章.概述

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：

1）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。

2）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。

3）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。