igbt在直流斩波调速系统中的应用

igbt在直流斩波调速系统中的应用内容摘要：

承受电流大等特点，已成为当今功率半导体器件发展的主流器件。 自二十世纪八十年代初期研制成功以来，其工艺技术和参数不断改进和提高， IGBT 已由第三 代、第四代发展到了第五代，由穿通型（ PT 型）发展到非穿通型（ NPT 型），其电性能参数日趋完善。 IGBT 模块也在此基础上同步发展，有单管模块、半桥模块、高端模块、低端模块、 6 单元模块等。 合理的驱动保护是 IGBT 安全工作的前提条件，特别是选择合理的栅极驱动电压 Uge 和合理的栅极串联电阻 Rg，以及过电压过电流保护尤为重要。 IGBT 模块的应用电路有半桥电路逆变、全桥电路逆变、三相逆变、斩波应用等。 IGBT 模块已被广泛应用于 UPS、感应加热电源、逆变焊机电源和电机变频调速等电源领域。 关键字： 电力电子 驱动电 路 整流电路 斩波电路 2020 电气工程及其自动化 4 设计任务书 给定指标 （ 1） 电网供电电压为 单相 U1=220V； （ 2）经整流后输出电压连续可调， Ud =110V（等于斩波的输入电压 Ui） Id=8A （ 3）开关元器件用 IGBT 设计任务说明书要求： (1) 主电路设计，包括基本数量关系、波形关系。 (2) 通过计算元件型号选择。 (3) 计算电路中的基本数量关系，考虑安全裕量，选择元器件型号 (4) 选择滤波装置的结构，考虑保护电路 (5) 触发电路设计或选择。 (6) 课程设计总结。 (7) 有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。 2020 电气工程及其自动化 5 第一章 调速系统的方案确定 系统 框图 2 2 0 v放 大 器 触 发 器 滤 波MI G B TU cK pK sU d U DP W M控 制 图一、系统框图 开环机械特性 晶闸管直流电动机系统的开环机械性较软，其原因是当控制角 a 不变时， Ud 则固定不变，负载增加， IaR 增大，使转速 n下降。 因此，要使转速稳定，必须采用闭环调速系统。 闭环直流调速系统的机械特性 转速负反馈的闭环系统，其调速范围 D`比开环系统大（ 1+K）倍。 放大倍数 K愈大，静态转速降愈小，调速范围就愈大。 在系统最低转速相同的条件下，具体转2020 电气工程及其自动化 6 速负反馈系统的静差率 S`= k11 S（开环）。 因此，只要适当选择放大器的放大倍数及转速反馈系数 a，即可满足系统精度及调速范围的要求。 不过放大倍数也不宜过大，以防系统不稳定。 测速电机的选择 1）按电流分，有交流和直流两种。 交流测速发 电机具有结构简单、无电刷接触、工作可靠、维护方便等优点。 但用在直流控制系统中还要经过整流变换，故使反馈信号的准确度受到影响。 因此，在多数情况下，还是选用直流测速发电机。 2）按磁场分，有永磁式和他励式两种。 永磁式磁极是用铁镍钴合金制成，磁性能比较稳定。 但体积稍大一些，同时在工作过程中，如果机械振动较大，磁场会受影响；他励式测速发电机体积小，但需要有励磁电源供电，要保持励磁电流不变，最好用恒流源。 此外，还应注意测速发电机的负载电流不能过大，否则电枢反应会影响测量精度。 使用直流测速电机在转速很低时，电刷压降及 输出电压中因换向器造成的脉动也不能忽视。 3）测速发电机的转速，一般希望与主电动机转速相适应，否则还要经过齿轮变速，齿轮间隙会在系统调节过程中引入新矛盾。 所以一般测速发电机的额度电压只要能满足反馈信号的要求就行。 测速电机在安装时，对同轴度要求比较高，否则，每转一转输出信号会有一个周期变化，对系统是一个干扰信号，影响系统稳定运行。 光电编码器 在采用数字或微机控制的系统中，应该用光电编码器用代替测速发电机。 光电编码器是一种高精度的将转轴的旋转角变为编码电信号的仪器。 即将输入机械量转角，转换成相应 的数字量。 因此，在数字控制的系统中，用光电编码器可以简化电路，而且具有精度高、结构紧凑，可靠性好等优点，目前应用日趋广泛。 因此： 采用单相交流电源供电、单相整流变压器降压、二级管桥式整流、电容滤波获得斩波输入直流电源，经 IGBT 斩波获得要求的可调直流电源，并要求： dU =110V， dI =8A， 2020 电气工程及其自动化 7 第二章 主电路的计算 斩波调压主电路如图 2 所示 F UU 2QPC 0C 1V D sC sR sVV DMV D 1V D 3V D 2V D 4P W M。