直流斩波可逆调速系统课程设计.docx
《直流斩波可逆调速系统课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《直流斩波可逆调速系统课程设计.docx(35页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、电力电子课程设计报告 直流斩波可逆调速系统学院:信息科学与工程学院班级:姓名:学号:指导教师: 完成时刻:2020年6月26日前言:电力电子课程设计的意义: 电力电子课程设计是电气工程及其自动化专业学生在整个学习进程中一项综合性实践环节,温习巩固本课程及其他课程的有关内容,对学生的实践能力的培育和实践技术的训练具有相当重要的意义。通过设计取得电力电子技术必要的大体理论、大体分析方式和大体技术的培育和训练,为学习后续课程和从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科学研究打下必然的基础,也便于学生加深明白得和灵活运用所学的理论,提高学生独立分析问题、解决问题的能力,为毕业后的工程实践打下良好的
2、基础。 直流斩波可逆调速系统简介:自从全控型电力电子器件问世以后,就显现了采纳脉冲宽度调制的高频开关操纵方式,形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统,简称直流脉宽调速系统或直流PWM调速系统。与VM系统相较,PWM系统在很多方面有较大的优越性:1. 主电路简单,需用的功率器件少;2. 开关频率高,电流容易持续,谐波少,电机损耗及发烧都比较小;3. 低速性能好,稳态精度高,调速范围宽,可达1:10000左右;4. 假设是与快速响应的电机配合,那么系统频带宽,动态响应快,动态抗干扰能力强;5. 功率开关器件工作在开关状态,导通损耗小,当开关频率适中时,开关损耗也不大,因此装置效率高;6. 直流电
3、流采纳不控整流,电网功率因素比相控整流器高。由于以上优势直流PWM系统应用日趋普遍,专门是在中小容量的高动态性能系统中,已完全取代了VM系统。为达到更好的机械特性要求,一样直流电动机都是在闭环操纵下运行,且常常采纳的闭环系统有转速负反馈和电流截止负反馈。目录:一、课程设计内容与要求4二、主电路52.1 主电路的设计5主电路器件选择与参数计算8电动机参数计算8整流电路变压器的选择9电力二极管参数10滤波电容选择102.2.5 MOSFET的选择10续流二极管的选择11主电路电感的选择11三、缓冲电路与爱惜电路123.1 缓冲电路12缓冲电路设计12缓冲电路元件选择14爱惜电路15四、驱动电路17
4、五、操纵策略的选择21系统的操纵方式215.2 H型变换器的操纵方式选择23操纵电路设计25转速调剂器,25电流调剂器26波发生器26六、系统工作原理分析28七、波形分析与MATLAB 仿真29八、总结34九、参考文献35十、附图36一、课程设计内容与要求题目:直流斩波可逆调速系统的设计1. 直流电动机的参数:P=1.5KW, U=220V, I=8.7A, N=1500; 他逆,励磁电压U=200V, 电动机最大起动电流倍数2. 设计内容 主回路设计,参数计算,开关器件选择; 缓冲电路及爱惜电路的设计和元件的选择; 驱动电路的设计; 操纵策略选择; 系统工作原理分析及波形分析。3. 设计大体
5、要求依照设计题目要求,认真温习教材,阅读有关文献,设计手册及资料,独立按时完成任务,设计说明书要求简练,通顺,计算正确,图表、图纸标准,符合工程设计要求。4. 编写课程设计说明书:1.前言 2.目录 3.正文 4.结论 5.参考文献。二、主电路2.1 主电路的设计直流斩波可逆调速系统第一要取得直流电源,因此在主电路中,要有将电网的交流电变换为直流电的整流电路。整流电路的选择:整流电路有单相半波、单相全波、单相桥式、三相半波、三相桥式等多种整流电路。其中单相半波整流电路简单,但变压器二次侧电流中含有直流分量,造成变压器铁心直流磁化,因此不采纳;单相全波、单相桥式整流电路也有电路简单的优势,可是输
6、出脉动大。三相半波整流电路的要紧缺点也是其变压器二次侧电流中含有直流分量,为此很少应用。选择电容滤波的三相桥式不可控整流电路,其电路图如下: 图2-1三相桥式不可控整流电路可逆PWM变换器主电路选择:可逆PWM变换器主电路的结构形式有H型、T型等,T型电路由两个可控电力电子器件和两个续流二极管组成,所用元件少,线路简单,组成系统时便于引出反馈,适用于作为电压低于50V的电动机的可控电压源;可是T型电路需要正负对称的双极性直流电源,电路中的电力电子器件要求经受两倍的电源电压,在相同的直流电源电压下,其输出电压的幅值为H型电路的一半。T型电路图如下:图2-2 T型电路H型电路是事实上普遍应用的可逆
7、PWM变换器电路,它由四个可控电力电子器件和四个续流二极管组成的桥式电路,这种电路只需要单极性电源,所需电力电子器件的耐压相对较低,可是组成调速系统的电动机电枢两头浮地。H型电路图如下: 图2-3 H型电路因此整体主电路由电容滤波三相不可控整流电路和H型可逆PWM变换器电路组成。整体主电路图如下: 图2-3主电路图主电路器件选择与参数计算电动机参数计算PN;UN=220V; IN=;nN=1500rpm; 他励励磁方式,励磁电压UL=200V;最大起动电流倍数为。那么有:(1) 估算电枢电阻:(2) 计算(3) 计算(4) 计算空载转速(5) 计算启动电流2.2.2整流电路变压器的选择变压器变
8、比 Ud=220 考虑占空比为90则 US=Ud/0.8=275V取 USU2 U2=USV考虑到10的裕量 U2V一、 二次线圈电流 I2Id*0.8=A变比 K=U1/U2 I1=I2/K=A考虑空载电流 取 I1A变压器容量计算 S1=3*U1I1VA S2=3*U2I2VA S=(S1+S2)/2=2060VA取变压器容量为SN=2000VA变压器连接方式变压器一次侧接成三角形,幸免3次谐波电流流入电网,变压器二次侧接成星形,即选用D/Y接法。2.2.3电力二极管参数电力二极管的反向重复峰值电压URRM由以上计算U2V,电力二极管经受的反向重复峰值电压为倍U2,同时考虑23倍的平安裕量
9、,那么URRM=3*2.45*129.3=950V.取URRM=1000V 。电力二极管的正向平均电流IF(AV)该电路整流输出接有大电容,而且负载也不是纯电感负载,但为了简化计算,仍可按电感计算,只是电流裕量要适当取大些。 IDId*0.8=4.02A IF(AV)=2*IDA2.2.4滤波电容选择 C1一样依照放电的时刻常数计算,负载越大,要求纹波系数越小,一样不做严格计算,多取2000F以上。因该系统负载不大,故取C1 为2500F 。电容的额定工作电压,UN取倍电压峰值。 即: UN=1.5*2U23V .取UN=500V . MOSFET的选择MOSFET所经受的最大正反电压: um
10、=6*U2=6V考虑到3倍余量有,MOSFET的电压定额为: UVT=3um=3*302.6=908V通过MOSFET的平均电流为ID=0.9*IN,因此流过MOSFET的电流有效值为A,考虑到2倍的电流余量,那么MOSFET的电流定额为: IVT=2*ID因此,选择MOSFET的参数为,其电压定额为大于等于846V,电流定额大于等于A的MOSFET 即可。续流二极管的选择MOSFET所经受的最大正反电压: um=6*U2=6*129.3=302.6V考虑到3倍余量有,MOSFET的电压定额为: UVT=3um=3*302.6=908V考虑2倍余量有,续流二极管额定电流为:IV(AT)=2*0
11、.5*IN/1.57=因此,续流二极管能够选择其额定电压大于等于A,额定电压大于等于846V。主电路电感的选择为保证直流电机在可逆调速进程中电流持续范围比较大,能够选择电感值较大的电感,那个地址咱们选择30mH的大电感。三、缓冲电路与爱惜电路3.1 缓冲电路缓冲电路设计加入缓冲电路前后,MOSFET 开通与关断时输出特性如以下图所示:图3-1 加入缓冲电路后波形MOSFET 的经常使用缓冲电路有以下两种形式 图3-2 图3-3开通缓冲电路的选择器件开通时,串联电感能够抑制电流的上升率di/dt,减少开关损耗,可是由于电感元器件体积庞大,一样情形下MOSFET开关电路的集电极不需要串联电感,其开
12、通损耗能够通过改善栅极驱动条件来加以改善。关断缓冲电路结构的选择一样而言,在桥式功率电路中,应该选择桥式缓冲电路,以简化电路结构,改善缓冲成效。关于不同功率品级的应用,应考虑选择不同的缓冲电路结构,尽可能使电路结构简化。在中小功率容量的应用中,往往可并联一个吸收电容。假设线路电感较小,也能够只在直流侧加du/dt抑制电路。设计如以下图所示的缓冲电路 图3-4 MOSFET桥型接法缓冲电路3.1.2缓冲电路元件选择为了避免因电路存在杂散电感Ls而产生的瞬时过电压,应在漏极和源极两头采纳RC缓冲电路进行过电压的爱惜。如以下图所示,用于MOSFET漏源过电压爱惜的缓冲电路的电路图。该电路中利用电容两
13、头电压不能突变的特点,来起到缓冲作用。其中所串的电阻R2用于限制缓冲电路所许诺的最大电流。1. 缓冲二极管的选择:缓冲二极管是RCD缓冲电路中的关键器件。缓冲二极管的选择错误,可能产生较高的尖峰电压并在缓冲二极管反向恢复时,电压产生震荡。缓冲二极管必需选择快恢复二极管,要选择过渡正向电压低、逆向恢复时刻短、逆向恢复特性较软的快恢复二极管。关于额定电流,至少不小于主电路期间的1/10。因此选择额定电流为2A的快恢复二极管。2. 缓冲电容的选择:缓冲电容及缓冲电阻的取值可实验确信也能够参考工程手册。缓冲电容要选用高频特性优良的电容如薄膜电容器。一样而言,除需要知足必需的电压品级之外,缓冲电容所必需
14、的容量值可按下式估算 Cs=LI0(UCEF-U)2公式中:L是主电路的散布电感;I0是MOSFET关断时的集电极电流;UCEF是缓冲电容电压的最终值;U 是直流母线电压。3. 缓冲电阻的选择:关于缓冲电阻性能的要求是:在MOSFET进行关断动作时,能将缓冲电容上积聚的电荷及时放电。若是将缓冲电阻值设定得太低,缓冲电路中可能产生振荡。MOSFET关断时,以放电90的积聚电荷为条件,能够用以下公式估算出缓冲电阻值 RS12.3CSf公式中:f是功率期间的开关频率。爱惜电路爱惜电途经电压爱惜、过电流爱惜、短路爱惜。主电路中过电压主若是泵升电压问题,在电气传动系统中,当电动机由于减速等缘故此处于再生
15、制动状态,传动系统中所贮存的机械能会通过电动机转换成电能,并通过功率器件回馈到直流母线侧。这些能量一样贮存在功率主电路的储能元件中,如不存在能量释放电路,将会致使直流母线侧电压升高,升高的这部份电压称为泵升电压。除此之外,还存在由于功率器件开关所致使的瞬时过电压。瞬时过电压主若是关断过电压和换相过电压。关断过电压是在主功率器件关断时,正向电流迅速降低而由线路电感在器件两头感应出的过电压;换相过电压是与主功率器件反方向并联的二极管在换相终止后不能当即恢复阻断,有较大的反向电流流过,当恢复了阻断能力时,该反向电流急剧减小,会由线路电感在器件两头感应出过电压。过电压爱惜电路英具有抑制以上各类过电压的
16、能力。过电流爱惜电途经电流爱惜能够分为过载爱惜和短路爱惜两种情形。功率主电路中串联快速熔断器,快速熔断器作为第一爱惜方法,一样仅在短路电流较大的区域起到爱惜作用。有电流检测环节、比较器、交流接触器及其线圈操纵电路等组成过电流爱惜电路,一样的方式是,当检测电流为非正常过载电流使比较器翻转,进而切断交流接触器的操纵线圈通电回路,使交流接触器断开,从而实现主电路与电源的完全分断。在如此的过电流爱惜电路中,一样需要通过光电耦合电路将交流接触器操纵线圈的驱动电路和其爱惜电路隔离。爱惜电路图如以下图所示: 图3-5 爱惜电路接线图四、驱动电路鉴于对mosfet的驱动,由于其开关速度快,工作频率高,且为电压
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 直流 可逆 调速 系统 课程设计

链接地址:https://www.31ppt.com/p-4267877.html