陕西工业职业技术学院2014年毕业设计直流电动机PWM控制系统设计(3)

2018-12-17 14:06

图2-4 含给定滤波与反馈滤波的PI型电转速调节器

3 信号产生电路

本设计采用集成脉宽调制器SG3524作为脉冲信号发生的核心元件。根据主电路中IGBT的开关频率,选择适当的Rt、Ct值即可确定振荡频率。

电路中的PWM信号由集成芯片SG3524产生,SG3524采用是定频PWM电路,DIP-16型封装。

由SG3524构成的基本电路如图2-5所示,由15脚输入+15V电压,用于产生+5V基准电压。在6、7引脚之间接入外部阻容元件构成PI调节器,可提高稳态精度。12、13引脚通过电阻与+15V电压源相连,供内部晶体管工作,由电流调节器输出的控制电压作为2引脚输入,通过其电压大小调节12、13引脚的输出脉冲宽度,实现脉宽调制变换器的功能实现。

图2-5 SG3524管脚图

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图2-6 SG3524引脚接线图

图2-7 SG3524内部框图

主要参数:输入电压Uimax:40V 输出电流:500mA 好散功率:1W

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4 IGBT基极驱动电路原理

工作原理如图2-8所示

图2-8 EXB841内部结构图

EXB841 系列驱动器的各引脚功能如下: 脚1 :连接用于反向偏置电源的滤波电容器; 脚2 :电源( + 20V ); 脚3 :驱动输出;

脚4 :用于连接外部电容器,以防止过流保护电路误动作(大多数场合不需要该电容器);

脚5 :过流保护输出; 脚6 :集电极电压监视; 脚7 、8 :不接; 脚9 :电源; 脚10 、11 :不接;

脚14 、15 :驱动信号输入(-,+); 5 基于EXB841驱动电路设计

驱动电路中V5起保护作用,避免EXB841的6脚承受过电压,通过VD1检测是否过电流,接VZ3的目的是为了改变EXB模块过流保护起控点,以降低过高的保护阀值从而解决过流保护阀值太高的问题。R1和C1及VZ4接在+20V电源上保证稳定的电压。VZ1和VZ2避免栅极和射极出现过电压,Rge是防止IGBT误导通。

针对EXB841存在保护盲区的问题,可如图12所示将EXB841的6脚的超快速恢复二极管VDI换为导通压降大一点的超快速恢复二极管或反向串联一个稳压二极管,也可采取对每个脉冲限制最小脉宽使其大于盲区时间,避免IGBT过窄脉宽下

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的低输出大功耗状态。针对EXB841软关断保护不可靠的问题,可以在EXB841的5脚和4脚间接一个可变电阻,4脚和地之间接一个电容,都是用来调节关断时间,保证软关断的可靠性。针对负偏压不足的问题,可以考虑提高负偏压。一般采用的负偏压是-5V,可以采用-8V的负偏压(当然负偏压的选择受到IGBT栅射极之间反向最大耐压的限制),输人信号被接到15脚,EXB841正常工作驱动IGBT.

图2-9 EXB841驱动IGBT设计图

主要参数:电源电压:20V 最大输出功率:47mA 最高工作频率:10kHz 6 锯齿波信号发生电路

*锯齿波信号发生器SG的输出信号Us与控制信号UC在PWM转换器(SG3524)

中进行比较,PWM输出幅度恒定、宽度变化的方波脉冲序列,即PWM波。SG电路可有UJT或者PUT构成。UJT锯齿波信号发生器基本电路如图2-10所示

图2-10 锯齿波信号发生电路

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7转速及电流检测电路 (1) 转速检测电路

转速检测电路如图2-11所示。与电动机同轴安装一台测速发电机,从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压Un,与给定电压U*得到转速偏n相比较后,差电压?Un输送给转速调节器。测速发电机的输出电压不仅表示转速的大小,还包含转速的方向,测速电路如图15所示,通过调节电位器即可改变转速反馈系数。

图2-11 转速检测电路

(2) 电流检测电路

通过霍尔传感器测量电流的电流检测电路原理如图2-12所示。

图2-12 闭环霍尔电流传感器的工作原理

霍尔电流传感器的结构如图13所示。用一环形导磁材料作成磁芯,套在被测电流流过的导线上,将导线中电流感生的磁场聚集起来,在磁芯上开一气隙,内置一个霍尔线性器件,器件通电后,便可由它的霍尔输出电压得到导线中流通的电流。

闭环霍尔电流传感器主要有以下特点:

1)可以同时测量任意波形电流,如:直流、交流、脉冲电流;

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