直流脉宽调速电源的设计

湖南工程学院

程 设

课程名称课题名称 直流脉宽调速电源的设计

专 业班 级学 号姓 名指导教师

2011年11月19日 课计

目 录

第1章 概论 . .................................................................................................................... 1

1.1 任务和意义 . .................................................................................................... 1

1.2 设计内容 . ............................................................................................................ 1

1.3 设计要求 . ............................................................................................................ 2

第2章方案确定 . ................................................................................................................ 3

2.1 控制方案选择 . .................................................................................................... 3

2.2 脉宽调制技术 . .................................................................................................... 3

2.2.1 基本概述 . ................................................................................................ 3

2.2.2 基本原理 . ................................................................................................ 4

2.2.3 优点 . ........................................................................................................ 4

2.3 脉冲宽度调制器 . ................................................................................................ 5

2.4 直流脉宽调速放大器工作原理 ......................................................................... 6

第3章 主电路设计 . ........................................................................................................ 9

3.1 主电路选择 . ........................................................................................................ 9

3.2 主电路图 . ............................................................................................................ 9

3.3 电路参数及选型 . .............................................................................................. 10

第4章 控制电路设计 . .................................................................................................. 13

4.1 SG3525集成电路脉宽调制器 .......................................................................... 13

4.1.1 SG3525芯片介绍 .................................................................................. 13

4.1.2 SG3525的引脚功能 .............................................................................. 13

4.1.3 SG3525的工作原理 .............................................................................. 15

4.2 逻辑延时环节 . .................................................................................................. 18

4.3 隔离及驱动电路 . .............................................................................................. 19

4.3.1 电力MOSFET 的驱动电路 ..................................................................... 20

4.3.2 过流保护 . .............................................................................................. 21

第5章 实验结果记录 . .................................................................................................. 22

5.1 脉宽发生单元的整定与观测 ........................................................................... 22

5.2 转速反馈调节器（SFR ）、电流反馈调节器（CFR ）的整定 ......................... 22

5.3 开环机械特性测试 ........................................................................................... 22

第6章 总结与体会 . ........................................................................................................ 24

附录 电路原理图 . .......................................................................................................... 25

参 考 文 献 . .................................................................................................................... 26

第1章 概论

电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO ，IGBT 等）对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW 甚至GW ，也可以小到数W 甚至1W 以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。

1.1 任务和意义

本次课程设计的主要任务是设计一个直流脉宽调速电源。

纵观运动控制的发展历史，交、直流两大电气传动并存于各个应用领域。由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，20世纪30年代起就开始使用直流调速系统。直流调速系统由最早的旋转变流机组控制，发展为用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现调速，到现在由大功率开关器件组成的PWM 电路实现数字化的调速，系统的快速性、可靠性、经济性不断提高，应用领域不断扩展。

直流PWM 控制技术作为一门新型的控制技术，其发展潜力还是相当大的。而且，直流PWM 技术是电力电子领域广泛采用的各种PWM 技术的典型应用和重要基础，掌握直流PWM 技术对于学习和运用交流变频调速中SPWM 技术有很大的帮助和借鉴作用。

1.2 设计内容

本课题主要通过电力电子技术来实现直流脉宽可调，可采用三相桥式PWM 型逆变电路来得到直流输出的电压，然后通过对其晶闸管导通角的调节来实现输出电压脉宽的调节，然后输出到直流电动机上来显示结果。

1.3 设计要求

1）用斩控方式实现直流调压调速。

2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：主电力电子开关与续流管。控制电路主要环节：脉宽调制PWM 电路、电压电流检测单元、驱动电路、检测与故障保护电路。

3）主电路电力电子开关器件采用GTR 、IGBT 或MOSFET 。

4）系统具有完善的保护

第2章方案确定

2.1 控制方案选择

近年来，随着科学技术的进步，电力电子技术也得到了高度的发展，其中直流电机得到了越来越多的广泛关注和应用。

直流电，是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形，又称恒定电流。所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。直流它具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广；过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转；需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求，这时通过PWM 方式控制直流电机调速的方法应用而生。

采用传统的的调速系统主要有以下缺陷：模拟电路容易随时间漂移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而在用了PWM 技术后避免了以上缺陷，实现了用数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗。另外，由于PWM 调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流，低速特性好；同样，由于开关频率高，快速响应特性好，动态抗干扰能力强，可以获得很宽的频带；开关器件只工作在开关状态，主电路损耗小，装置效率高，PWM 具有很高的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。

2.2 脉宽调制技术

2.2.1 基本概述

PWM 控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。PWM 控制

技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻与长久。

脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其主要根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

2.2.2 基本原理

随着电子技术的发展，出现了多种PWM 技术，其中包括：相电压控制PWM 、脉宽PWM 法、随机PWM 、SPWM 法、线电压控制PWM 等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM 法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM 波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM 的周期、PWM 的占空比而达到控制充电电流的目的。

模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V 电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V ，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V, 5V}这一集合中取值。

2.2.3 优点

PWM 的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。

对噪声抵抗能力的增强是PWM 相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM 用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM 可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC 或LC 网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。

总之，PWM 既经济、节约空间、抗噪性能强，是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。

2.3 脉冲宽度调制器

脉冲宽度调制器是控制电路中最关键的部分，是一个电压-脉冲变换装置，用于产生PWM 变换器所需的脉冲信号—PWM 波形电压信号。脉冲宽度调制器的输出脉冲宽度与控制电压成正比，常用的脉冲宽度调制器有以下几种：

1）锯齿波作调制信号的脉冲宽度调制器—据齿波脉宽调制器；

2）三角波作调制信号的三角波脉宽调制器；

3）多谐振荡器和单稳态角触发器组成的脉宽调制器；

4）成可调脉宽调制器和数字脉宽调制器。

本次试验用的是锯齿波脉宽调制器：

锯齿波脉冲宽度调制器本身是一个由集成运算放大器和几个输入信号组成的电压比较器。运算放大器工作在开环状态，稍微有一点输入信号就可使其输出电压达到饱和限幅值，当输入信号电压极性改变时，输出电压就在正、负限幅值之间变化，从而完成把连续电压变成脉冲电压的转换。加在运算放大器输入端的信号有三个:一个是由锯齿波发生器提供的锯齿波调制信号，其频率是主电路所需要的开关频率，通常视所采用的电力电子器件和系统性能而定。另一个输入信号是控制器输出的直流控制电压，其极性和大小随时可变。与在运算放大器的输入端相加，使放大器的输出端得到周期固定、脉冲宽度可变的调制输出电压。为了在时的正负脉冲相

等，以使PWM 变换器的输出电压，在运算放大器的输入端还有第三个输入信号—负偏压。

2.4 直流脉宽调速放大器工作原理

脉宽调制（PWM ）放大器根据不同的工作方式可分为单极性和双极性两种。单极性是指放大器输出电压的极性是单方向的，即不可逆的；双极性放大器则可以输出正、负极性的电压，这种放大器又可分为双极式、单极式和受限单极式三种。常用的电路有双极式PWM 放大器、单极式PWM 放大器、单极倍频式PWM 放大器，下面介绍双极式PWM 放大器。

双极式PWM 放大器主电路。四个电力晶体管组成H 型电路，VT1和VT4为一组，驱动电压为正，VT2和VT3为一组，驱动电压为负，同一组的两个晶体管同时导通或同时关断，两组之间是相互交替导通或关断的。

设在0≤t ≤ton 期间，和为正，这时VT1和VT4导通，VT2和VT3关断。当电源电压大于电动机反电势E 时，电动机M 经VT1和VT4工作在正向电动状态。在ton ＜t ≤T 期间，和为负，VTI 和VT4关断，电枢电流在电感作用下，经VD3→电源→VD2续流，电动机仍工作在电动状态，这时VT2和VT3得到正向基极偏压，但由于受VD2和VD3正向压降的钳制作用仍不能导通。

从上述可知，不管电动机工作在什么状态，放大器输出电压(即电动机电枢端电压) ，在0≤t ≤ton 期间总是等于正，而在ton ＜t ≤T 期间总是等于负。放大器输出电压的平均值等于正脉冲方波电压的平均值和负脉冲方波电压的平均值之差。

双极式控制可逆PWM 变换器的输出波形如图2.2和图2.3所示

图2.2 双极式控制可逆PWM 变换器的正向电动运行波形

图2.3 双极式控制可逆PWM 变换器的反向电动运行波形

第3章 主电路设计

3.1 主电路选择

直流电动机转速n 的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通φ，其控制功率虽然小，但低速时受到磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制。而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以常用的是电枢电压控制法。Ua=Ud-IaR,虽然调节电阻R 即可改变端电压达到调速目的，但这种方法效率很低。因此，随着电力电子技术的进步，发展了许多新的电枢电压控制方法。如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；使用硅整流器交流电整流成直流电或由蓄电池等直流电源供电，再由PWM 斩波器进行斩波调压等。晶闸管相控调压或PWM 斩波器调压比串电阻调压损耗小，效率高。而PWM 斩波调压相对于相控调压又有如下优点：

A 、主电路线路简单，需用的功率器件少；

B 、开关频率好，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小；

C 、低速性能好，稳速精度高，调速范围宽，可达1：10000左右；

D 、若与快速响应的电机相配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；

E 、功率开关器件工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率较高；

F 、直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流器高。 基于以上优点，所以采用PWM 直流斩波调压。

3.2 主电路图

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，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到正或负的直流电

AC 220V

图3.1 主电路原理图

图3.2 用PROTEL 绘制的主电路原理图

3.3 电路参数及选型

1） Ud=160V

考虑占空比为90%，则Us=Ud/0.9=180V

取 Us=1.2U2

U2=Us/1.2= 102V

考虑到10%的裕量 U2=1.1×102V=113V

一、二次电流计算 I2=Id=13A

变比 K=U1/U2=220/113=1.95

I1=I2/K=13/1.08=12A

考虑空载电流，取 I1=1.05×12=12.6A

变压器容量计算 S1=U1×I1=220×12.6=2772VA S2=U2×I2=113×13=1469VA

S=(S1+S2)/2=2120.5VA

整流元件选择

二极管承受反向最大电压UDM=1.414U2=1.414×113＝160V 考虑3倍裕量，则 UTN=3×160=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，仍可按电感计算，只是电流裕量要可适当取大些即可。

IdD=0.5Id=0.5×13=6.5A

ID=Id/1.414=13/1.414=9.2A

ID(AV)=2ID/1.57=2×9.2/1.57=11.7A

2）滤波电容选择

C1一般根据放电的时间常数计算，负载越大，要求纹波系数越

小，一般不做严格计算，多取2000 uF以上。因该系统负载不大，故

取 C1=2200 uF

耐压 1.5UDM=1.5×160=240V取250V

即选用2200uF 、250V 电容器。

3）IGBT 的选择

因为Us=123V，取3倍裕量，选耐压为400V 以上的IGBT 。由于IGBT

是以最大标注且稳定电流与峰值电流间大致为4倍关系，故应选用大于4倍额定负载电流的IGBT 为宜，因此选用50A, 额定电压1600V 左右的IGBT

4）续流二极管的选择

根据

U rm =(2~3) U s I cm =(1. 5~2) I d

得知 续流二极管应选IcmA 、额定电压为的Urm 二极管

第4章 控制电路设计

4.1 SG3525集成电路脉宽调制器

4.1.1 SG3525芯片介绍

SG3525 是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM 控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM 锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。

4.1.2 SG3525的引脚功能

图4.1 SG3525引脚

(1) Lnv.input(引脚1) ：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，

该引脚接反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端(引脚

9) 相连，可构成跟随器。

(2) Noninv.input(引脚2) ：误差放大器同向输入端。在闭环系统和

开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端(引脚9) 之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。

(3) Sync(引脚3) ：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉

冲信号可实现与外电路同步。

(4) OSC.Output(引脚4) ：振荡器输出端。

(5) CT(引脚5) ：振荡器定时电容接入端。

(6) RT(引脚6) ：振荡器定时电阻接入端。

(7) Discharge(引脚7) ：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一

只放电电阻，构成放电回路。

(8) Soft–Start(引脚8) ：软启动电容接入端。该端通常接一只5

的软启动电容。

(9) Compensation(引脚9) ：PWM 比较器补偿信号输入端。在该端与

引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。

(10) Shutdown(引脚10) ：外部关断信号输入端。该端接高电平时控

制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。

(11) OutputA(引脚11) ：输出端A 。引脚11和引脚14是两路互补输出端。

(12) Ground(引脚12) ：信号地。

(13) Vc(引脚13) ：输出级偏置电压接入端。

(14) OutputB(引脚14) ：输出端B 。引脚14和引脚11是两路互补输出端。

(15) Vcc(引脚15) ：偏置电源接入端。

(16) Vref(引脚16) ：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极

好的基准电压。

4.1.3 SG3525的工作原理

SG3525的内部结构如图4.2所示，它主要由基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软启动电路、输出电路构成。

图4.2 SG3525内部结构图

1、系统的故障关闭功能

为便于从主回路受检测到的故障信号，集成控制器内部T3晶体管基极经一电阻连接10引脚。过流保护环节检测到的故障信号使10脚为高电平，由于T3基极与A 端线相连，故障信号产生的关闭过程与欠电压锁定过程类似。

在本电路中，过流保护环节还输出一个信号到与门的输入端，当出现过流信号时，检测环节输出一低电平信号到与门的输入端，使脉冲消失，

与SG3525的故障关闭功能一起构成双重保护。

2、波形的产生及控制方式分析

锯齿波作为载波信号Ut ，调制信号由9脚输入，调制信号由可调电位器RP 上的电压信号Ur ′和外加的给定信号Ug 叠加而成，RP 上的电压信号用于确定脉宽调制波的初始占空比，Ug 可正可负，用于控制逆变器输出电压的大小和极性，Ug 也可以由摸拟或数字调节器的输出来控制，构成闭环自动控制系统。

集成控制器SG3525的输出侧采用推拉式电路，可使关断速度加快。11脚、14脚与12脚连接。PWM 脉冲由13脚输出，这样能够保证13脚的输出与锁存器的输出一致。

有关的电压波形如图4.3所示。锯齿波与调制波的交点比较功能由比较器完成，Ut 〉Ur 时，比较器输出的PWM ′波形由逻辑低电平变为高电平，Ut 〈Ur 时，比较器输出的PWM ′波形由逻辑高电平变为低电平。为保证PWM ′波宽不至于太窄，用PWM 锁存器锁存高电平值，并在CP 脉冲下跳时对锁存器清零，以进行下一个比较点的锁存。

U

Ut

CP PWM' Q Q P1P2P1+P2 PWM

图4.3 SG3525内部有关波形及PWM 波形的形成

如图所示，要改变输出脉冲PWM 的占空比， 只要改变调制信号Ur 的电压大小即可实现 。

3、延时回路

在可逆变换器中，跨接在电源Us 两端的上、下两个功率场效应管经常交替工作，由于功率场效应管的关断要有一定的时间。在这段时间内功率场效应管并未完全关断。如果在此期间另一个功率场效应管已经导通，则将造成上下两管直通，从而使电源正负极短路。为了避免发生这种情况。设置了由R 、C 电路构成的逻辑延时环节。保证在对一个管子发出关闭脉冲后，延时2μS 左右的时间后再发出对另一个管子的开通脉冲。

如图4.4所示，Ua 为SG3525的13脚输出占空比可调的脉冲波形（占

空比调节范围不小于0.1~0.9），经过RC 移相后，输出两组互为到相、死区时间为4μS 左右的脉冲，经过光耦隔离后，分别驱动四只MOSFET 管，其中VT1、VT4驱动信号相同，VT2、VT3驱动信号相同。

4.2 逻辑延时环节

主电路功率开关管的控制所需要信号是对角上两管控制信号相同，而同一桥臂上的控制信号相反。这样主电路需要两路互为反向的控制信号。SG3525的13端的输出信号作为一路信号，其经过一反向器后作为另一路信号即可满足所需。虽然目前的工艺水平可以使电力电子半导体开关器件开关频率做得很高，但其导通和关断仍会占用一极短的时间，控制信号消失的瞬间并不意味着功率开关管就真正关断。假如一功率开关管的控制信号刚消失的同时给同一桥臂另一功率开关管加控制信号很可能造成同一桥臂的两管子同时导通而形成对电源短路。

为了避免这种情况发生，设置了逻辑延时环节。逻辑延时环节的二极

Ua

Ub1 Ub4

VT1

VT4

Ub2 Ub3

VT2 VT3

t on

U A B Us

t1 t2

-Us

图4.4 驱动波形及逆变器输出

管使低电平信号或说负信号照样通过R 和C 延迟高电平信号向后传送的时间。这样就可以保证一功率开关管可靠关断后再给与其同一桥臂上的功率开关管加高电平信号，避免其同时导通。电路连接图见图4.5所示。

图4.5 SG3525控制及延时电路

4.3 隔离及驱动电路

驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能又很大的影响。采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，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意义。另外，对电力电子器件或整个装置的一些保护措施也往往就近设在驱动电路中，或者通过驱动电路来实现，这使得驱动电路的设计更为重要。

驱动电路是将控制电路产生的PWM 信号加以隔离、放大，形成驱动主电路中各开关器件的驱动信号。在本脉宽调速装置中主电路是强电，控制电路属弱电，控制电路对主电路进行控制时就需要隔离环节，SG3525产生的

PWM 信号较小，不能直接驱动大功率的开关管，所以要加上驱动环节，在这里将重点介绍下典型全控型器件中的电压型驱动电路MOSFET 和IGBT 。

4.3.1 电力MOSFET 的驱动电路

电力MOSFET 和IGBT 都属于电压驱动型器件，电力MOSFET 的栅源极

之间和IGBT 的栅射极之间都有数千皮法的左右的极间电容，为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻，使MOSFET 开通的栅源极间驱动电压一般取10～15V ，使IGBT 开通的驱动电压一般15～20V 。同样，关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5～-15V ）有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小寄生振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。

在本设计中，直流脉宽调速系统所用的隔离及驱动电路是电力MOSFET 的一种驱动电路，如图4.6所示：

图4.6 电力MOSFET 的驱动电路

图4.6给出的这种电力MOSFET 的驱动电路，它也包括电气隔离和晶体管放大电路两部分。当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。电力MOSFET 是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小。其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高。另外，电力MOSFET 的热稳定性优于GTR ，但是电力

MOSFET 电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kw 的电力电子装置。

4.3.2 过流保护

过电流分为过载和短路两种情况，同时采用几种过电流保护措施，可提高可靠性和合理性。电子电路作为第一保护措施，快熔仅作为短路时的部分区段的保护，直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。

对重要的且易发生短路的晶闸管设备，或全控型器件，需采用电子电路进行过电流保护。常在全控型器件的驱动电路中设置过电流保护环节，响应最快 。

第5章 实验结果记录

5.1 脉宽发生单元的整定与观测

把电机、直流电源等接入系统，系统接成开环，脉宽发生单元的输入悬空或者接地，调节偏移电压电位器，使电机处于停止状态（若要求达到更好的闭环效果，调节偏移电压电位器，使通过电枢的直流电流低于0.02mA ），用双踪示波器观测脉宽发生单元的测试点1、2和3、4的波形，此时1、2（3、4）的占空比接近相同（占空比为50%左右）。观测同一桥臂（1、2或者3、4）之间的死区。

5.2 转速反馈调节器（SFR ）、电流反馈调节器（CFR ）的整定

把电机、220V 直流电源接入系统，系统接成开环。把正给定接入脉宽发生单元，调节给定，使转速稳定在1600rpm ，调节转速反馈调节器中的Rp1，使3端输出电压为—4V ，增大负载，使电机的电枢电流稳定在1.3A ，调节电流反馈调节器，使电流反馈调节器2端输出的电压为+4V。

5.3 开环机械特性测试

把电机、直流电源接入系统，电动机、发电机加额定励磁。缓慢增加给定电压Ug ，使电机升速，调节给定电压Ug 和负载Rg 使电动机（DJ15）的电枢电流Id=1.1A，转速达到1200rpm 。

在测试过程中逐步增大负载电阻Rg 的阻值（即减小负载），就可测出该系统开环外特性n=f(I2)，将其记入下面的表格。

电机型号Z4-100-1，功率1.5KW 。

当电机正向制动时：

空载转速：1200r/min，空载电流：0.16A ，空载电压：294V

当电机反向制动时：

空载转速：-1200r/min，空载电流：-0.15A ，空载电压：293V

第6章 总结与体会

短短两周的电力电子技术课程设计结束了，在这两周中，我收获了很多，也感触到了很多。

这次课程设计，我的课题是直流脉宽调速电源的设计。通过上网查资料，查阅教科书及各种参考文献，向老师请教，与同学交流。我感觉到了做科研开发的不易，也体会到了团队合作的力量。起初，我对SG3525脉宽调制器不是很了解，后来通过翻阅书籍、听老师讲解后，发现SG3525是一种性能优良通过性强的单片集成PWM 控制芯片，作为整个系统中的脉宽调制器，不仅可以使系统变的使用起来简单可靠、方便灵活，而且还大大缩短和简化了脉宽调制器部分的调试时间和难度。同时，通过老师在实验台上的操作，我对整个电路的原理有了进一步了解，也认识到基于SG3525的直流脉宽调速系统具有很多的特点与优越性。在实验中，也对实验台上的各个元器件的摆放位置、元器件的功能原理有了更深一步的了解，对一些一成型的实验箱也有了初步的接触。将书本中的纸质文字变成了立体的、直观的物理实现。

这次课程设计就是对课本知识的实践与积累，通过自己的亲自参与之后有了更深刻的体会。为了能顺利地完成这次的课程设计，我通过网络和图书馆找了许多相关资料，也增加了很多平时没有了解与涉及到的知识，增强了我的逻辑分析问题的能力，提高了我的空间想象能力，还增强了我对电力电子课程的兴趣，最主要的是加强了我的实践能力。

在这次课程设计中，感谢老师的耐心指导，感谢同组同学的鼓励于配合。通过本次课程设计，我认识到了自己的许多缺点和不足，知道了实践是检验真理的唯一标准以及实践出真知的道理。在以后的学习生活中，我会努力将学习知识要看做是自己的兴趣爱好，要主动学习。不仅要学会书本上的知识，更要掌握学好知识的方法和技巧，这样才能使自己在今后的科技道路上越走越远！

附录 电路原理图

参 考 文 献

1．石玉 栗书贤．电力电子技术题例与电路设计指导．机械工业出版社，1998

2．王兆安 黄俊．电力电子技术（第4版）．机械工业出版社，2000 3．浣喜明 姚为正．电力电子技术．高等教育出版社，2000 4．莫正康．电力电子技术应用（第3版）．机械工业出版社，2000 5．郑琼林．耿学文．电力电子电路精选．机械工业出版社，1996 6．刘定建朱丹霞．实用晶闸管电路大全．机械工业出版社，1996 7．刘祖润 胡俊达．毕业设计指导．机械工业出版社，1995 8．刘星平．电力电子技术实验指导书．校内，2009．

电气信息学院课程设计评分表

指导教师签名：________________

日 期：________________

注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K 大小的图纸及程序清单）。

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