毕业论文：IGBT直流斩波电路的设计汇.doc

武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书 PAGE PAGE 0 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc266313480 1设计原理分析 PAGEREF _Toc266313480 \h 1 HYPERLINK \l _Toc266313481 1.1总体结构分析 PAGEREF _Toc266313481 \h 1 HYPERLINK \l _Toc266313482 1.2主电路的设计 PAGEREF _Toc266313482 \h 1 HYPERLINK \l _Toc266313483 1.3触发电路的设计 PAGEREF _Toc266313483 \h 2 HYPERLINK \l _Toc266313484 1.4驱动电路设计 PAGEREF _Toc266313484 \h 3 HYPERLINK \l _Toc266313485 1.5保护电路分析 PAGEREF _Toc266313485 \h 5 HYPERLINK \l _Toc266313486 2仿真分析与调试 PAGEREF _Toc266313486 \h 6 HYPERLINK \l _Toc266313487 2.1建立仿真模型 PAGEREF _Toc266313487 \h 6 HYPERLINK \l _Toc266313488 2.2仿真结果分析 PAGEREF _Toc266313488 \h 8 HYPERLINK \l _Toc266313489 3确定实际参数 PAGEREF _Toc266313489 \h 11 HYPERLINK \l _Toc266313490 心得体会 PAGEREF _Toc266313490 \h 12 HYPERLINK \l _Toc266313491 参考文献 PAGEREF _Toc266313491 \h 14 HYPERLINK \l _Toc266313492 附录： PAGEREF _Toc266313492 \h 15 IGBT直流斩波电路的设计 1设计原理分析 1.1总体结构分析 直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。它在电源的设计上有很重要的应用。一般来说，斩波电路的实现都要依靠全控型器件。在这里，我所设计的是基于IGBT的降压斩波短路。 直流降压斩波电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，控制电路模块和驱动电路模块。电路的结构框图如下图（图1）所示。 图1 电路结构框图 除了上述主要结构之外，还必须考虑电路中电力电子器件的保护，以及控制电路与主电路的电器隔离。 1.2主电路的设计 主电路是整个斩波电路的核心，降压过程就由此模块完成。其原理图如图2所示。 图2 主电路原理图 如图，IGBT在控制信号的作用下开通与关断。开通时，二极管截止，电流io流过大电感L，电源给电感充电，同时为负载供电。而IGBT截止时，电感L开始放电为负载供电，二极管VD导通，形成回路。IGBT以这种方式不断重复开通和关断，而电感L足够大，使得负载电流连续，而电压断续。从总体上看，输出电压的平均值减小了。输出电压与输入电压之比α由控制信号的占空比来决定。这也就是降压斩波电路的工作原理。 降压斩波的典型波形如下图所示。 图3 降压电路波形图 图2中的负载为电动机，是一种放电动式负载。反电动势负载有电流断续和电流连续两种工作状态。分别入图3中b）和a）所示。 无论哪一种情况，输出电压的平均值都与负载无关，其大小为： （1-1） Ton表示导通的时；Toff表示截止的时间 ；A表示导通时间占空比。 对于输出电流，当UoE时电流连续，输出电流平均值大小为： （1-2） 当UoE时，电流既无法通过IGBT也无法通过二极管。于是便出现了电流断续的现象。一般不希望出现电流断续的现象，因此需要通过控制信号占空比的调节来维持负载的电流。 1.3触发电路的设计 斩波电路有三种控制方式： 保持开关周期T不变，调节开关导通时间ton，称为脉冲宽度调制或脉冲调宽型： 保持导通时间不变，改变开关周期T，成为频率调制或调频型； 导通时间和周期T都可调，是占空比改变，称为混合型。 其中第一种是最常用的方法。PWM控制信号的产生方法有很多。这里我使用的是IGBT的专用触发芯片SG3525，其电路原理图如下。 图4 PWM信号产生电路 SG3525所产生的仅仅只是PWM控制信号，强度不够，不能够直接去驱动IGBT，中间还需要有驱动电路就爱你过信号放大。另外，主电路会产生很大的谐波，很可能影响到控制电路中PWM信号的产生。因此，还需要对控制电路和主电路进行电气隔离。 1.4驱动