电力电子技术课程设计说明书--直流PWM驱动电源的设计

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1、南京工程学院课程设计说明书成绩题目直流PWM驱动电源的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学生姓名孟青青学号206091004设计时间2011.12.12—2011.12.23设计地点工程实践中心8—319指导教师陈刚廖德利2011年12月南京16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计和实现一个直流电动机的脉宽调速(直流PWM)驱动电源。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

2、课程所学知识，提高工程实践能力。2、控制对象题目: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:大于1:100。驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。3、课设设计任务。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

3、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主电路设计说明主电路的设计。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)。4．1设计计算1系统方案论证,绘制电路原理图此部分电路的设计包括整流电路和H桥可逆斩波电路。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。四只功率器件构成H桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到不同的直流电压。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IP

4、M（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）采用直流电动机的PWM控制，原理：直流电动机转速n的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制励磁通Φ16，其控制功率虽然小，但低速时受到磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制。而且由于励磁线

5、圈电感较大，动态响应较差。所以常用的是电枢电压控制法。Ua=Ud-IaR，虽然调节电阻R即可改变端电压达到调速目的，但这种方法效率很低。因此，随着电力电子技术的进步，发展了许多新的电枢电压控制方法。如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；使用硅整流器交流电整流成直流电或由蓄电池等直流电源供电，再由PWM斩波器进行斩波调压等。晶闸管相控调压或PWM斩波器调压比串电阻调压损耗小，效率高。而PWM斩波调压相对于相控调压又有如下优点：A、主电路线路简单，需用的功率器件少。B、开关频率好，电流容易连续，谐波少，电

6、机损耗及发热都较小C、低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右。D、若与快速响应的电机相配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。E、功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高。F、直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。基于以上优点，所以采用PWM直流斩波调压。主电路元部件参数的选择与计算整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块。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

7、可知电压为Vdc=20+2+2=24V由全桥整流电路可知V2=26.7V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.K=V1/V2=220/27.7=9.7滤波电容选择耐压40V左右，容值450uF左右即可。1元部件型号整流桥稳压二极管：4148熔断器2A变压器：V1/V2=220/2416肖特基二极管：5819电阻：1K1、控制电路设计说明控制电路采用单极性PWM控制。包括（1）H型单极模式同频可逆直流PWM控制原理.（2）稳压电源设计（3）脉冲调制电路（4）脉冲分配电路(5)自举

8、电路设计（1）H型单极模式同频可逆直流PWM控制脉宽调制技术简称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。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