内容发布更新时间 : 2024/6/1 14:48:27星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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1 引言
随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻、薄、小和高效率方向发展。开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。直流电动机在冶金、矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到了广泛的应用。直流电动机的启动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要。
计算机在控制领域和高开关频率、全控型第二代电力半导体器件的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分励磁控制法与电枢电压控制法两类。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制；而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻即可改变端电压，达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率低。
目前,市场上用的最多的IGBT直流斩波器,它是属于全控型斩波器，它的主导器件采用国际上先进的电力电子器件IGBT，由门极电压控制，从根本上克服了晶闸管斩波器及GTR 斩波器的缺点。该斩波器既能为煤矿窄轨电机车配套的调速装置，针对不同的负载对象，做一些少量的改动又可用于其它要求供电电压可调的直流负载上。与可控硅脉冲调速方式和电阻调速方式相比，具有明显的优点。
IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与双
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极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。因此，在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。本系统正是基于IGBT的直流斩波作为直流电机调速系统。
2课程设计的方案
2.1概述
本次设计主要是综合电力电子所学知识，设计出对直流电机的调速系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用电力电子课程中所学的基本理论和基本方法。
应用场合：应用于电力机车和高速动车组,风力发电机调速等工业控制领域。 系统功能介绍：IGBT降压斩波电路,可通过IGBT的通断，控制电机两端电压的变化，从而达到直流调速的目的，系统具有过压过流保护电路。 2.2系统组成总体结构
直流斩波电路的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。它在电源的设计上有很重要的应用。一般来说，斩波电路的实现都要依靠全控型器件。在这里，本系统设计的是基于IGBT的降压斩波电路。
系统电路主要分为三个部分，分别为主电路模块，触发电路模块和驱动电路模块,其次还需要整流电路和保护电路。系统整体框图如图2.1所示。
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触发电路 电源 整流电路 驱动电路 主电路 保护电路
图2.1 系统整体框图
3硬件设计
3.1整流电路设计
供给斩波的直流电是由交流电经整流后得到的，其匝数比经计算为1:0.75。 整流桥后加大电容和大电感对电压和电流进行滤波。整流电路如图3.1所示。
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