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1、电力电子技术课程设计报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化指导老师：学生：学号 1010190136目录1设计目的2电路的工作原理及实验步骤 3 不可逆PW变换器 3 有制动的不可逆PW变换器电路4不可逆PW变换器电路中的一般电动状态 5不可逆PW变换器电路中的制动状态 6 桥式可逆PWM变换器7桥式可逆PWM变换器电路中电机正向运行 8桥式可逆PWM变换器电路中电机反向运行 9双极式控制可逆PWM变换器的分析10桥式可逆PWM变换器的性能评价143 实验总结 15-# -设计目的通过斩波电路来实现的直流脉宽调速电路，此斩波电路由基本 的降压型变换器和升压型变换器相组合， 选用全控型器件
2、IGBT,当此 变换器对直流电动机供电时，只要对IGBT进行实时的PWM空制，就可 实现电机的四象限运行。二电路的工作原理及实验步骤1我们首先先了解一下简单的不可逆 PW变换器，简单的不可逆PWM 变换器-直流电动机系统主电路原理图如下图所示：在Matlab中的电路图如下:在一个开关周期内,当0 t ton 时，Ug为正，IGBT导通，电源电压通过IGBTffl 到电动机电枢两端，当ton t i (t): |llu siBitlation tdae?j=.FlitudezPeriod (ee：|. 005Pulse(% Qf pe3ril；Ph息百d】ar (g竺事：FR :nte-fpie
3、-c ve-ctoi且怎 1D电机运行时的波形如下:电机两端得到的平均电压为Ud Us Us式中为PWM波形的占空比，改变 （01）既可以调节电机的转速。2有制动的不可逆PW变换器电路在简单的不可逆电路中电流不能反向，因而没有制动能力，只能作单象限运行。需要制动时，必须为反向电流提供通路，如下图所 示的双管交替开关电路。当VT1导通时，流过正向电流+ id ,VT2导 通时，流过 -id。应注意，这个电路还是不可逆的，只能工作-# -在第一、二象限， 因为平均电压Ud并没有改变极性。vt2其相应的电路图如下:-# -# -一般电动状态在一般电动状态中，Ud始终为正值，设ton为VT1的导通时间
4、， 则一个工作周期有两个工作阶段：在0 w t ton期间，Ug1为正，VT1导通，Ug2为负，VT2关断。此时，电源电压Us加到电枢两端，电流id沿图中的回路1流 通。在ton w t w T期间，Ug1和Ug2都改变极性，VT1关断,但VT2却不能立即导通，因为id沿回路2经二极管VD2卖流，在VD2两端 产生的压降给VT2施加反压，使它失去导通的可能因此，实际上是由VT1和VD2交替导通，虽然电路中多了一 个功率开关器件，但并没有被用上。电动状态时的波形如下：输出波形:一般电动状态的电压、电流波形与简单的不可逆电路波形完全一 样。制动状态的一个周期分为两个工作阶段：在0 w t ton
5、期间，VT2 关断，一id 沿回路4经 VD1续流，向电源回馈制动，与此同时， VD1两端压降钳住 VT1使它不能导通。在ton w t w T期间，Ug2变正，于是VT2导通，反向 电流id沿回路3流通，产生能耗制动作用。VT2的脉冲参数如下：此时，产生能耗制动作用的波形如下:3最后将上面的电路综合起来，就构成了桥式可逆PWM变换器可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H形）电路，如图所示-# -L VT3YDc-在matlab中的电路图如下:这时，电动机M两端电压的极性随开关器件栅极驱动电压极性 的变化而改变，其控制方式有双极式、单极式、受限单极式等多种， 这里只着重分析最
6、常用的双极式控制的可逆PWM变换器。1）正向运行：第1阶段，在0 w t ton期间，Ug1、Ug4为正，VT1、 VT4导通，Ug2、Ug3为负，VT2、VT3截止，电流id沿回路 1流通，电动机 M两端电压UAB = +Us ;第2阶段，在ton w t w T期间，Ug1、Ug4为负，VT1、VT4截止，VD2、VD3续流， 并钳位使VT2、VT3保持截止,电流id沿回路2流通，电动机M两端电压UAB = - Us ;当VT1和VT4给定的脉冲信号如下时：即它们的占空比都为50%时的波形如下:由上图的波形可以看出，电机正转2）反向运行第1阶段，在0 w t ton期间，Ug2、Ug3为负
7、，VT2、 VT3截止，VD1、VD4续流，并钳位使 VT1、VT4截止，电 流-id沿回路4流通，电动机M两端电压UAB = +Us ;第2阶段，在ton w t w T期间，Ug2、Ug3为正，VT2、 VT3导通，Ug1、Ug4为负，使VT1、VT4保持截止，电流 - id 沿回路3流通，电动机M两端电压UAB = - Us ;当VT2和VT3给定的脉冲信号如下时：函 Interpret vector uarasetera as ：_D即它们的占空比都为50%时的波形如下:由上图的波形可以看出，电机反转3）双极式控制可逆PWM变换器的分析双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为tonU
8、s(2ton(T1)U如果占空比和电压系数的定义与不可逆变换器中相同，则在双极式控制的可逆变换器中2 1注意：这里的计算公式与不可逆变换器中的公式就不一样 了。调速时， 的可调范围为01,-1 0.5时，为正，电机正转；当VT1和VT4给定的脉冲如下时:VT2和VT3给定的脉冲如下:Plse true：It ； |us EiDUlatiD tlDrF| 01P.ls-aft At pwiftd.):PiBKfl dgliay 1匚9弓j ：|C- 0Q7阳 Intiisrpet vet teras- 1-D由脉冲信号可以得出 0.7，1.4其波形如下:由上面波形可以可出，Ud为正，电机的电流为
9、正，电机正转 当 二0.5时，二0 ,电机停止当VT1和VT4给定的脉冲如下时：VT2和VT3给定的脉冲如下:由脉冲信号可以得出0.5，0其波形如下:当电机停止时电枢电压并不等于零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而电流也是交变的。这个交变电流的平均值为零，不产 生平均转矩，徒然增大电机的损耗，这是双极式控制的缺点。但它也有好处，在电机停止时仍有高频微振电流，从而消除了正、 反向时的静摩擦死区，起着所谓“动力润滑”的作用。 当 0.5时， 0，电机反转 当VT1和VT4给定的脉冲如下时:VT2和VT3给定的脉冲如下:由脉冲信号可以得出020.6其波形如下:4) 桥式可逆PWM变换器的性能评价
10、双极式控制的桥式可逆 PWM变换器有下列优点： 电流一定连续； 可使电机在四象限运行； 电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区； 低速平稳性好，系统的调速范围可达 1:20000左右; 低速时，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通 双极式控制方式的不足之处是：在工作过程中，4个开关器件可能都处于开关状态，开关损耗大，而且在切换时可能发生上、下桥臂直通的事故，为了防止直通，在上、下桥臂的驱动脉冲之间，应设 置逻辑延时。三实验总结通过本次电力电子课程设计，让我再一次熟悉了matlab的使用。由于以前没有做过把直流电机当做负载的仿真实 验。在这次做直流电机的仿真实验时，由于刚开始不知道该 如何使用直流电机，导致花了很长的时间来了解直流电机的 使用。经过了这次仿真实验，让我通过了以实验的形式，看到 了直流电机四象限运行的电压和电流的波形。让我进一步的 学习了直流斩波电路的原理，以及如何将它运用到桥式可逆 PWM变换器中。最后，能做好这次实验。首先，得感谢李老师的指导， 是他帮我解决了很多难题。其次，就是我的同学了，由于很 久没有使用 matlab 了，对它已经比较生疏了， 是他们帮助了 我再次熟练的使用 matlab。-# -
