哈工大电力电子课程设计报告.doc

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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：设计者：学号：同组人：指导教师：设计时间：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：院（系）：电气工程专业：电气工程及其自动化班号：任务起至日期：2016年06月03日至2016年6月08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

2、变换器采用H桥形式，控制方式为双极性。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

3、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）。3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3人），会后设计工作开始。答疑，审查设计方案，发放器

4、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：指导教师签字年月日教研室主任意见：教研室主任签字___________________年月日双极模式直流PWM驱动电源的设计1.主电路设计1.1.主电路设计要求直流PWM驱动电源的主电路图如图1a所示,图1b为控制原理框图，它包括整流电路和H桥可逆斩波电路的设计。二极管整流桥把输入交流电变为直流电，H桥逆变器则根据IGBT驱动信号占空比的不同，得到不同的直流电压，并将其加在

5、电动机上。a主电路图b控制原理框图图1（1）整流部分采用四个二极管构成整流桥模块；（2）逆变器部分采用IPM（智能功率模块）PS21564构成。该电路主要为三相逆变桥，此处采用其中的U、V两相；（3）根据负载要求，计算出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。由于该电路整流输出电压较低，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。1.2整流电路设计整流部分采用4个二极管构成的整流桥模块。电动机的额定电压为20V，通过查阅该型号IP

6、M的数据手册得知，开关器件的通态压降为2V左右，可知电压为24V，由全桥整流电路可知：整流桥中二极管的管压降为1V，可知变压器副边电压及变压器的变比，滤波电容选择耐压40V左右，容值450uF左右。1.H型逆变桥设计该部分电路在IPM模块内部集成，不需要设计。它的主电路是三相逆变桥，此处采用其中的U、V两相。2.控制电路设计说明SG3525的13脚输出占空比可调，占空比调节范围为0~1的脉冲信号，经过移相后，输出两组相位相反，死区时间为5μS左右的脉冲，分别驱动V1、V4和V2、V3的开通和关断。2.1

7、脉冲信号电路的设计设计中使用SG3525产生需要的脉冲信号。5脚接一个0.02uf的电容，6脚接滑动变阻器，两者组成RC振荡电路，可以通过调节滑动变阻器的阻值使脉冲的频率为设计要求的5kHz。根据芯片手册公式计算可得当R=15K、C=0.02uF时，输出频率为5kHz，为使调节方便选用阻值为20K的滑动变阻器。通过改变2脚输入电压的大小调节输出脉冲的占空比。为使电机具有软启动功能，在8脚需要接电容。根据芯片手册软启动时间和电容大小的关系：60ms/uF。为了使电机软启动为2s，所选的电容应为33uF，同

8、时，10脚应该接地。在输出端，13需要上拉电阻与5V参考电平相连。将11和14脚短接，脉冲由13脚引出。电路图设计如图2所示：图2脉冲产生电路2.2脉冲分配电路的设计本设计是双极性PWM驱动。由SG3525产生的脉冲经过一个非门变成0V、5V信号，当信号为高电平时对电容充电，当电容电压达到非门的开启电压2V时，输出才变为高电平，由此达到了延时的目的。所需延迟时间为5us，有三要素公式计算得，当选定电容为0.01uf时，对应的电阻为978.8