直流脉宽调速系统驱动电源设计.doc

直流脉宽调速系统驱动电源的设计 PAGE 20 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 1．直流脉宽调速系统驱动电源 1 1.1任务和意义 1 1.2技术指标 1 1.3设计内容 1 2.脉宽调制技术 1 2.1脉宽调速系统的控制电路: 2 2.2脉冲宽度调制器： 2 2.3直流脉宽调制放大器工作原理 3 2.4脉宽调制优点 3 2.5电路参数及选型 4 3.直流脉宽调速实验原理 5 3.1 SG3525A脉宽调制器控制电路简介 5 3.2 SG3525A内部结构和工作特性 5 3.3 IC芯片的工作 7 3.4脉宽调速系统的开环机械特性 7 4.主电路设计说明 8 4.1主电路的选择 8 4．1.1简要概述 8 4.2设计说明 10 5.简要概述 11 5.1设计说明 11 5.2.1控制电路的选择 13 5.2.2驱动电路的选择 14 6．调速系统各部分功能 17 6.1 欠压锁定功能 17 6.2系统的故障关闭功能 17 6.3软起动功能 17 7.仿真电路模块 17 总结 19 附录:主电路和控制电路 20 1．直流脉宽调速系统驱动电源 1.1任务和意义 生产实习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。纵观运动控制的发展历史，交、直流两大电气传动并存于各个应用领域。由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，20世纪30年代起就开始使用直流调速系统。直流调速系统由最早的旋转变流机组控制，发展为用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现调速，到现在由大功率开关器件组成的PWM电路实现数字化的调速，系统的快速性、可靠性、经济性不断提高，应用领域不断扩展。 尽管目前对交流系统的研究比较“热门”，但是其控制性能在某些方面还达不到直流PWM系统的水平。直流PWM控制技术作为一门新型的控制技术，其发展潜力还是相当大的。而且，直流PWM技术是电力电子领域广泛采用的各种PWM技术的典型应用和重要基础，掌握直流PWM技术对于学习和运用交流变频调速中SPWM技术有很大的帮助和借鉴作用。 1.2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：大于1：100。 1.3设计内容 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为核心的脉宽调节电路）。 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.脉宽调制技术 脉宽调制技术简称PWM, PWM控制技术就是半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度或周期来控制输出电压的一种控制技术。近年来，随着全控型器件的不断发展和PWM技术的日益完善，已广泛应用于变频调速和开关电源等领域。 PWM常用于电压型逆变器，它可消除或减小低次谐波，滤波器体积可减小，有利于小型化和降低成本。 直流电动机的PWM调速原理，为了获得可调的直流电压，利用电力电子器件的完全可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成可变大小和极性的直流电压作为电动机的电枢端电压，实现系统的平滑调速，这种调速系统就称为直流脉宽调速系统。 脉宽调制的基本原理，脉宽调制（Pulse Width Modulation），是利用电力电子开关器件的导通与关断，将直流电压变成连续的直流脉冲序列，并通过控制脉冲的宽度或周期达到变压的目的。所采用的电力电子器件都为全控型器件，如电力晶体管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。 通常PWM变换器是用定频调宽来达到调压的目的 PWM 变换器调压与晶闸管相控调压相比有许多优点，如需要的滤波装置很小甚至只利用电枢电感已经足够，不需要外加滤波装置；电动机的损耗和发热较小、动态响应快、开关频率高、控制线路简单等。 PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压. PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压. 所以通过调节