电力电子实训报告.docx

电力电子实训报告姓 名： 班 级： 电 气 学 号：一、电力电子实训的目的和任务电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和操纵技术，实现对电能 的操纵、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航天等专门多领域 具有广泛的应用电力电子技术不但本身是一项高新技术，而且依旧其它多项高 新技术进展的基础因此提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教 学打算中必不可少的重要一环通过电力电子系统实训需要从以下几方面入手：1. 培养我们的文献检索的能力；2. 培养我们综合分析问题、发觉问题和解决问题的能力；3. 培养我们运用知识的能力和工程设计的能力；4. 提高我们的电力电子装置分析和设计能力二、实践的内容1、设计晶闸管 SCR 的触发电路2、设计电力场效晶体管 MOSFET 的差不多驱动电路和设计可关断晶闸管GTO 的差不多驱动电路3.MOSFET 降压斩波电路设计设计条件：a、输入直流电压：Ud =100Vb、 开关频率5KHzc、 占空比10%〜90%d、 输出电压脉率：小于10%三、 设计差不多要求依照设计题目，收集相关资料、设计主电路、驱动电路、操纵电路，撰写设 计报告；用 protell 画出主电路、驱动电路、操纵电路原理图；说明主电路的工 作原理、驱动电路的工作原理、操纵电路的工作原理。

四、 电力电子系统的构成由操纵电路(Control Circuit)、驱动电路(Driving Circuit)和以电力 电子器件为核心的主电路(Main Circuit)组成操纵电路按系统的工作要求形成操纵信号，通过驱动电路去操纵主电路中电 力电子器件的通或断，来完成整个系统的功能有的电力电子系统中，还需要有 检测电路广义上往往其和驱动电路等主电路之外的电路都归为操纵电路，从而 粗略地说电力电子系统是由主电路和操纵电路组成的主电路中的电压和电流一 样都较大，而操纵电路的元器件只能承担较小的电压和电流，因此在主电路和操 纵电路连接的路径上，如驱动电路与主电路的连接处，或者驱动电路与操纵信号 的连接处，以及主电路与检测电路的连接处，一样需要进行电气隔离，通过其它 手段如光、磁等来传递信号图 1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成五、晶闸管的触发电路晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在 需要的时刻由阻断转为导通广义上讲，还包括对其触发时刻进行操纵的相位操 纵电路晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导 通（结合擎住电流的概念）；（2）触发脉冲应有足够的幅度；（3）不超过门极电 压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内；（4）应有良好的抗干扰性能、温 度稳固性及与主电路的电气隔离图1-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1~t2—脉冲前沿上升时刻（vlps）t1〜t3—强脉宽度 IM—强脉冲幅值（3IGT〜5IGT）t1~t4—脉冲宽度 I—脉冲平顶幅值（1.5IGT〜2IGT）VI、V2构成脉冲放大环节脉冲变压器TM和 附属电路构成脉冲输出环节，VI、V2导通时，通 过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触 发脉冲，VD1和R3是为了 VI、V2由导通变为截 止时脉冲变压器TM开释其储存的能量而设六、驱动电路图 1-3 常见的晶闸管触发电路主电路与操纵电路之间的接口，使电力电子器 件工作在较理想的开关状态，缩短开关时刻，减小 开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都 有重要的意义。

对器件或整个装置的一些爱护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路 实现驱动电路的差不多任务： 将信息电子电路传来的信号按操纵目标的要求，转换为加在电力电子器件操纵端和公共端之间，能够使其开通或关断的信号；对半控型器件只需提供开通操 纵信号；对全控型器件则既要提供开通操纵信号，又要提供关断操纵信号驱动Un：Uout—0E匚1訂1、 ac)a)图1-4a) 一般型b)光耦合器的类型及接法b)高速型c)高传输比型电路还要提供操纵电路与主电路之间的电气隔离环节，一样采纳光隔离或磁隔 离光隔离一样采纳光耦合器，磁隔离的元件通常是脉冲变压器图1-5 电力MOSFET的一种驱动电路电力 MOSFET 的一种驱动电 路：电气隔离和晶体管放大电路两 部分无输入信号时高速放大器A输 出负电平 ,V3 导通输出负驱动电 压当有输入信号时 A 输出正电 平，V2导通输出正驱动电压七、降压斩波电路的设计1.主电路 斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情形 下负载中均会显现反电动势，如图中 EM 所示 EMQ、工作原理：t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按 指数曲线上升；t=t1时刻操纵V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零, 负载电流呈指数曲线下降。

为了使负载电流连续且脉动小通常使串接的电感 L值较大 电流连续时，负载电压平均值t on t + ton offonton——V通的时刻 toff——V断的时刻a--导通占空比Uo 最大为 E ，减小占空比 a， Uo 随之减小因此称为降压斩波电路r U - E负载电流平均值 1 = 0 R MoR 电流断续时， U o 被抬高，一样不期望显现 2、隔离驱动图中是一种采纳光耦合隔离的由V2、V3组成的驱动电路当操纵脉 冲使光耦关断时，光耦输出低电平， 使V2截至，V3导通，MOSFET在DZ1反偏作用下关断当操纵脉冲使 光耦导通时，光耦输出高电平，使V2导通，V3截至，经VCC、V2、RG产生的正向驱动电压使MOS管开通电源+VCC可由DC/DC芯片提供3、模拟操纵'I-■|16VcVREF435CT67rtDISC91COMP -V28V10CSSSG3525 c15V Hi i5VriVs5.1VDNGOUTAOUTBSDSYNCUSC10311—14R4R2H HR3DziMOSFETDZ2降压斩波电路的模拟操纵采纳PWM操纵芯片SG3525组成的PWM发生电路 输出PWM操纵信号，操纵MOS管的导通和关断。

下图为该芯片的引脚功能及 应用电路SG3525脉宽调制型操纵器是美国通用电气公司的产品，作为SG3524的改 进型，更适合于运用MOS管作为开关器件的DC/DC变换器，它是采纳双级型 工艺制作的新型模拟数字混合集成电路，性能优异，所需外围器件较少可直截 了当驱动功率MOS管，工作频率高达400KHz1脚：误差放大器的反相输入端；2脚：误差放大器的同相输入端；3脚：同步信号输入端，同步脉冲的频率应比振荡器频率fS要低一些;4脚：振荡器输出；5脚：振荡器外接电容CT端, 振荡器频率fs = 1 / CT(0.7RT+3R0) , R0 为 5 脚与 7 脚 之间跨接的电阻，用来调剂死区时 刻，定时电容范畴0.001〜0.1 UF；6脚：振荡器外接定时电阻RT 端，RT值为2〜150 kQ；7脚：振荡器放电端，用外接 电阻来操纵死区时刻，电阻范畴为惊癌幣输出131110Vrcf二1 Vs 二I R倂0〜500 Q； SG3525的引脚8脚：软启动端，外接软启动电容，该电容由内部Vref的50 u A恒流源充电；9脚：误差放大器的输出端；10脚：PWM信号封锁端，当该脚为高电平常，输出驱动脉冲信号被封锁, 该脚要紧用于故障爱护；11脚：A路驱动信号输出；12脚：接地；13脚：输出集电极电压；14脚：B路驱动信号输出；15脚：电源，其范畴为8〜35 V；16脚：内部+ 5 V基准电压输出。

八、直流变换电路的PWM操纵技术直流斩波电路实际上确实是直流PWM电路，是PWM操纵，技术应用较早 也成熟较早的一类电路，应用于直流电动机调速系统就构成广泛应用的直流脉宽 调速系统直流PWM操纵的差不多原理九、双极性电压开关PWM操纵方式开关原理：直流操纵电压与三角波电压 比较产生两组开关的PWM操纵信 号：1） 当ur>uc时，T1和T4导通， T2和T3关断；2） 当urvuc时，开关T1、T4关 断，T2、T3导通PWM 操纵的差不多原理 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个 正弦半波正弦半波N等分，可看成N个彼此 相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不 等用矩形脉冲代替，等幅，不等宽， 中点重合，面积（冲量）相等宽度按正弦规律变化SPWM 波形——脉冲宽度按正弦规 律变化而和正弦波等效的PWM波形 要改变等效输出正弦波幅值，按同 一比例改变各脉冲宽度即可利用MOSFET构成升压型DC/DC变 换器，输入电压输出电压输出电流图1-10 全桥变换电路a)9—12V；100V ；100mA ；b)电源电压调整率不大于 1%，负载调 整率不大于 1%3单相桥式PWM逆变电路N1.电路结构的确定由于没有要求 DC/DC 变换器的输入与输出之间电气隔离，从变换的角度器 效率的角度考虑，非隔离的变换器效率比隔离变换器效率高，因此采纳非隔离的 升压型变换器电路结构。

为了尽可能降低输出电压的纹波和尖峰电压，变换器的 工作方式为电流断续型，即电感电流是断续的2.操纵电路的选择最可靠的操纵方式是峰值电流型操纵方式，最简单的峰值电流型操纵IC是 UC3842系列由于输入电压范畴是9—12V的电压不能启动UC3842,需要附加 启动电路，但如此会使电路变得复杂应选择UC3842的姊妹型号，即启动电压 8.5V 的 UC3843 或 UC3844 的姊妹型号 UC38453.电路参数的设计如此在连续的状态下，在电源电压最低（9V）、输出电压为100V时，对应 的占空比为：D - 100 - 9 - 0.91max 100对应的开关管导通时刻与电感开释储能的连续时刻比为0.91：0.09假如开关管的最大导通占空比为0.5，则对应的电感开释储能的“占空比”d为：d = 0.09 X"05 = 0.04950.912 x 10100 x 0.0495— 4.04A对应的电感电流峰值为：_ 2 P— o—m V - do依照电流断续或电流临界状态下的输出电压与输入电压的关系，在频率已知 50kHz，对应的开关周期为20 us，对应的开关管的导通时刻为10 口 s,能够推 导出电感的电感量为L—V -1―in on9 X10 X10-6-4.04—22.27卩 H4. 其他要紧元件的选择a.开关管的选择。

开关管选择MOSFET，因为低压应用领域MOSFET的导通电压是最低的，而且也不需要专门大的驱动电流在那个实例中，由于电压达 到了 。