电力电子课设报告刘福旭-复制

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1、HarbinInstituteofTechnology课程设计说明书（论文）课程名称：电力电子技术设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计院系：电气工程系班级：0706111设计者：王勃学号：1070610602指导教师：李久胜设计时间：2010年11月哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书姓名：王勃院（系）：电气工程专业：电机与电器班号：0706112任务起至日期：2010年11月15日至2010年12月1日课程设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计已知技术参数和设计要求：课程设计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。DC-DC变换器采用H桥形式，

2、控制方式为单极性。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，电机能够可逆运行。驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。工作量：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为核心的脉宽调制电路和用门电路实现的脉冲分配电路）。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

3、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人组成1个设计小组，通过合理的分工和协作共同完成上述设计任务。设计的成果应包括：用PROTEL绘制的主电路和控制电路的原理图，电路设计过程的详细说明书及焊装和调试通过的控制电路板。工作计划安排：(学时安排为1周，但考虑实验的安排，需分散在2周内完成)l第1周：全体开会，布置任务，组成设计小组（每组2人），会后设计工作开始。答疑，审查设计方案，发放器件和装焊工具。完成焊装工作。l第2周每人12学时到实验室调试已装焊好的电路板，并完成相关测试和记录。撰写设计报告。同组设计者及分工：同组设计者：迟广晟分工：王勃：负责主电路及IPM接口

4、电路的设计；迟广晟：负责SG3525及稳压电源部分的设计；焊接以及调试工作俩人共同完成。指导教师签字李久胜2010年11月15日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日H型单极性同频可逆直流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。详细设计要求见附录2.1.整体方案设计本文设计的H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源由四部分组成：主电路，H型单极模式同频可逆PWM控制电路，IPM接口电路及稳压电源。同时具有

5、软启动功能，软启动时间为2s左右。控制原理如图1所示：图1直流PWM驱动电源的控制原理框图脉宽调制电路以SG3525为核心，产生频率为5KHz的方波控制信号，占空比可调。经用门电路实现的脉冲分配电路，转换成两列对称互补的驱动信号，同时具有5us的死区时间，该信号驱动Ｈ型功率转换电路中的开关器件，控制直流永磁电动机。稳压电源采用LM2575-ADJ系列开关稳压集成电路，通过调整电位器，使其稳定输出15V直流电源。2.主电路设计2.1主电路设计要求直流PWM驱动电源的主电路图如图2所示。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

6、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。主电路部分的设计要求如下：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IPM（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。图2主电路图3）在主电路设计中，应根据负载的要求，计算出整流部分的交流侧输入电压和电流，作为设计整流变压器、选择整流桥和滤波电容的依据。该电路的整流输出电压较低，所以在计算变压器副边电压时应考虑在电流到达负载之前，整流桥和逆变桥中功率器件的通态压降。1.1整流电路设计整流部分采用4个二极管集成在一起的整

7、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，故可知电压为24V，由全桥整流电路可知，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。滤波电容选择耐压40V左右，容值450uF左右即可。1.2H型逆变桥设计IPM内部集成该部分电路，参数可参考手册。该模块为三相逆变桥，只使用其中的U、V两相即可。2.控制电路设计2.1H型单极模式同频可逆直流PWM控制原理所谓单极性，即在控制