本科生毕业设计（论文）
第2章 由ＩＧＢＴ构成的直流斩波调速系统的电路设计
2．1 总体调速系统方案
由于可调直流电源容量不大，故可采用单相交流电源供电、单相整流变压器降压、二极管桥式整流、电容滤波获得斩波输入直流电源，经IGBT斩波，即可得到要求的可调直流电源。
IGBT为场控输入器件，输入功率小。CW494集成脉宽控制器不但可方便获得所要求的斩波频率和脉冲宽度，由于它输出最大电流为250mA，因此，不用驱动放大电路即可满足控制要求，从而简化电路。
本电机调速系统采用直流斩波调速方式, 与晶闸管调速相比技术先进, 可减少对电源的污染。为使整个系统能正常安全地运行, 设计了过流、过载、过压、欠压保护电路, 另外还有过压吸收电路。确保了系统可靠运行
由ＩＧＢＴ构成的直流斩波调速系统 斩波调压主电路 控制电路 IGBT和CW494 调速 保护电路 M 缓冲电路 反馈电路
图 1 系统概略框图
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2．2 具体电路计算
2.2.1 斩波调压主电路
根据直流斩波调速系统的电路设计，可得直流斩波调压主电路，其中主要包括变压器部分，直流斩波部分，滤波电容，保护电路，反馈电路，及要调速的电动机。具体电路如图１所示。
图2斩波调压主电路
2.2.2 控制电路设计
控制电路如图2所示。
由于CW494具有较强的输出驱动能力,它成为目前世界上销量最大,应用面最广的开关电源控制集成电路，而且具有体积小、功率大、效率高的优点，所以本次采用此芯片，具体结构如图2
图3 控制电路CW494
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IGBT为场控输入器件，输入功率小。CW494集成脉宽控制器不但可方便获得所要求的斩波频率和脉冲宽度，由于它输出最大电流为250mA，因此，不用驱动放大电路即可满足控制要求，从而简化电路。
CW494内部有两个放大器，很容易实现电压反馈。若采用比例积分调节，且反馈电阻、电容参数选择得当，电压静态精度可不用计算，动态精度计算也可忽略。
为实现限流保护，可采用电流截止反馈。因负载功率小，可用电阻采样，还可以加入继电器，过电流严重时可切断主路电源 CW494内部电路框图如图3所示
图4 CW494内部电路框图
2.2.3 保护电路设计
斩波器的散热设计：
热管散热技术是当今国际较流行的散热方式，国内近年来发展较快，被人们称之为热的“超导体”，已广泛用于车辆电传动系统，热管的主要特点：高效的导热性，高度的等温性，热流密度变换能力强，结构多样灵活、重量轻。由于IGBT模块的开关频率高，开关损耗大，特别是对大功率IGBT模块，一般普通型材散热器难以满足要求。热管散热器特别适合于这种安装底板绝缘的大功率IGBT模块散热。目前适合于大功率IGBT模块的热管散热器的热阻可以达到额定标准以下。
过电流保护电路：变压器二次侧加熔断器
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IGBT的保护设计：
在斩波电路中对斩波器的保护，实际上就是对IGBT的保护。所以重要的是怎么设计好对开关管IGBT的保护方案。在设计对IGBT的保护系统中，主要是针对过电流保护和开关过程中的过电压保护。
IGBT的保护可分为过电流保护与过电压保护
可以并联电容CS、缓冲电阻RS与缓冲电路二极管VDS。
缓冲电路二极管VDS因VDS用于高频电路中，故选用快速恢复二极管，以保证IGBT导通时很快关断。
2.3 元件型号选择
2.3.1 整流变压器计算
（1） U2的计算
Ud=110V
考虑占空比为90%
则 U0=
Ud110=V=123V 0.90.9取 U0=1.2U2 则 U2=考虑10%的裕量
取 U2=1.1×102V=113V （2） 一、二次电流计算
取 I2=Id=10A
变比 K= I1=
220U1= =1.95 113U2I210==5.13A K1.95U0123=V=102V 1.21.2考虑空载电流 取I1=1.05×5.1A=5.3A
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（3）变压器容量计算
S1=U1I1=220V×5.3A=1166VA S2=U2I2=113×10A=1130AV S=
S1?S21=(1166+1130)VA=1148VA 222.3.2 整流元件选择
二极管承受最大反向电压UDM=2U2=2×113V=160V，考虑3倍裕量，则 UTN=3×160V=480V， 取500V
该电路整流输出接有大电容，而且负载也不是纯电感负载，但为了简化计算，仍按电感负载进行计算，只是电流裕量可适当取大些即可。 11 IdD==Id=×10A=5A
22 ID= ID(AV)= (1.5~2)
1Id=7.1A 2ID7.1=2×A=9A 取10A。
1.571.57故选ZP10-5整流二极管4只，并配10A散热器。
2.3.3 滤波电容选择
C0一般根据放电时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越小，电容量也越大。一般不作严格计算，多取2000μF以上。因该系统负载不大。故
取C0=2200Μf
耐压按 1.5UDM=1.5×160V=240V， 取250V。 即选用2200μF、250V电容器。
为滤除高频信号，取C1=1μF，耐压250V。
2.3.4 IGBT 选择
因U0=123V，取3倍裕量，选耐压为400V以上的IGBT。由于IGBT是以最大值标准，
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