电力电子课程 设计一次课ppt课件

1、电力电子课程设计-直流PWM 驱动电源的设计（双极性）Page 2主要任务及技术指标：n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，控制方式为双极性或是单极性本任务书以双极性PWM控制为例）。n题目：直流PWM 驱动电源的设计1、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。2、驱动系统的调速范围：大于1：100。3、驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。Page 3Page 4 工作量：n 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

2、/DC变换的主电路，型号为PS21564)。n 2PWM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）。n 3IPM接口电路设计包括上下桥臂元件的开通延迟电路，及上桥臂驱动电源的自举电路）。n 4DC15V 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）。n 小组设计的成果应包括：用Protel99绘制的主电路和控制电路的原理图，Simulink 软件仿真电路，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。Page 54 4人组成人组成1 1个设计小组，共用一台电机，每人有一块面包板，每人独个设计小组，共用一

3、台电机，每人有一块面包板，每人独立焊接，完整的元件每人一份，材料清单如下。立焊接，完整的元件每人一份，材料清单如下。Page 6Page 7一、直流PWM 驱动电源具体设计要求：n 结合图1 所示直流PWM 驱动电源的控制原理框图，具体设计要求如下：Page 8n 1主电路的设计。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)。Page 9n 2PWM 控制电路设计指以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）。Page 103IPM 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

4、源的自举电路）。4DC15V 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）Page 11二、直流PWM 驱动电源设计指南：n 该部分以“H 型双极模式可逆直流PWM 控制方式为例来介绍直流PWM驱动电源的设计步骤，控制系统在结构上分为两部分：主回路和控制回路，如图2 所示。Page 12n 1主电路n 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H 桥，根据n 脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到或的直流电压。n 主电路部分的设计要求如下：n 1整流部分采用4 个二极管集成在一起的整流桥模块。n 2斩波部分H 桥不采用分立元件，而是选用

5、IPM智能功率模块PS21564n 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。（针对本设计的特点，即小功率直流PWM 调速，在实际工程中，一般采用P. MOSFET 构成H 桥，本设计中为了让大家了解和掌握IPM 的特点和使用方法，所以指定采用PS21564 作为主电路）n 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n 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，n 整流桥和逆变桥中功率器件的通态压降。n 主电路作为电能变换的功率平台已事先做好，因此

6、主电路部分只需要进行理论设计，而不用实际制作。Page 13n 2控制电路n SG3525 的13 脚输出占空比可调通过改变2 脚电压的脉冲波形占空比调节范围不小于0.10.9），同时频率可通过充放电时间的不同而改变。经过RC 移相后，输出两组互为倒相，死区时间为5S 左右的脉冲，经过光耦隔离后，分别驱动四只功率器件，其中V1、V4 驱动信号相同，V2、V3 驱动信号相同。n 控制电路中的所有部分都需要进行设计、焊装和调试，因此控制电路是本课程设计中的核心内容。Page 14三、控制电路部分的设计要求如下：n 1在设计SG3525 外围电路时，应采用该集成芯片的DIP 封装形式。脉冲的频率定为

7、5KHz是根据IPM 中IGBT 的开关速度而确定的），设定频率的电阻可采用电位器，以便于调试。（注：指定SG3525 的5 脚CT 端外接振荡电容为0.02F）。由于SG3525 输出的两路脉冲是互补形式，在本设计中其输出应并联使用即11，14 管脚短接，从13 管脚通过外部上拉电阻输出V1、V4 驱动脉冲，利用后续门电路反相后再驱动V2、V3），以达到01.0 的占空比调整范围，如图3 所示。SG3525 的8 管脚接电容，以实现软启动功能。Page 15n 2为防止同一桥臂，上下两管在驱动信号翻转时出现瞬时直通现象，应设计两路驱动信号的开通延时电路。即利用RC 移相电路后，为每路驱动信号

8、产生5S 左右的开通延时。这部分电路中的门电路采用6 反向器74LS04；移相环节中的R 和C 的取值，应根据5S 的延迟时间来计算，其中R 可采用电位器，以便于调试。n 注：指定移相电路中C 的取值为0.01F，二极管建议选用IN4148。Page 16n 3IPM 中集成了功率器件的驱动电路，因此在控制电路中不需要设计驱动电路；而且为了简化设计，隔离环节也取消。IPM 模块控制部分的接口信号中除了H 桥中4 个器件的驱动信号外，还应提供集成在IPM 内部的4 个器件的驱动电路的供电电源，为了简化设计，上桥臂两个器件，即V1 和V3 的驱动电源采用单电源的自举式供电，详细设计可参考IPM 的设计手册。这样整个模块的控制部分只采用1 个15V 电源供电即可，而不必采用3 路独立的电源，简化了设计。n 注：自举电路中的二极管建议选用IN5819。Page 17n 4应设计一个DC 15V的控制电源，为SG3525及IPM模块的驱动电路供电。为了减小损耗，采用LM2575TADJ系列开关稳压集成电