毕业论文-天车防撞系统的设计(5)

本科生课程设计（论文）

其他引脚功能：

DI0-DI7:数据输入端，DI0是最低信号输入位（LSB），DI7是最高信号位（MSB）

IOUT1：DAC电流输出1端。当数模转换锁存器全1或全0时，IOUT1为最大值。

IOUT2:DAC电流输出2端。IOUT2是一个持续的负IOUT1 ，或IOUT1 + IOUT2 =常数（固定参考电压的满幅值）。

RFB: 反馈电阻。反馈电阻为IC芯片提供并联反馈电阻，外部运算放大器是用来数模转换器提供输出电压。这个片内电阻应始终使用（而不是外部电阻器） ，因为它与所用的芯片的R - 2R介变电阻匹配并跟踪这些电阻温度。

VREF:输入参考电压。这种输入将外部精密电压源与内部R-2R阶梯电阻连接起来。VREF的选择范围可以是+10V到-10V。这也是四象限乘法数模转换器1234所适合的模拟输入电压。 VCC:数字电源电压。是整个部分的电源供应引脚。VCC可接5V到15V的直流电压。运行时的最佳电压是15V。 GND：10号引脚必须与地相连，使IOUT1和IOUT2作为电流输出开关，10号引脚与地的任何误差将会导致如下的线性变化：VOS PIN10/3VREF。 +5VVrefR2115KRfbIout1-4558R2215K+4558-VoutIout2+0832 图3.7 DAC0832数模转换电路 图3.7所示为利用4558运算放大器组成模拟电压输出电路。经过第一个放大器输出为单极性模拟电压输出电压为0~-5V。再利用另一个放大器，把电压放大2倍。从而匹配西门子MM440的模拟电压输入范围。 改变供电电压的频率可以实现对交流电动机的速度控制，这就是变频器调速。现在变频器在电气自动化控制系统中的使用越来越广泛，这得益于变频调速性能的提高和变频器价格的大幅度降低。 18

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实现变频器调速的关键因素有两点：一是大功率开关器件。虽然早就知道变频器调速是交流调速中最好的方法，但是受限于大功率电力电子器件的实用化问题，变频器调速直到20实际80年代才取得了长足的发展。二是微处理器的发展加上变频控制方式的深入研究使得变频控制技术实现了高性能、高可靠性。

变频调速的特点有：可以使用标准电机，可以连续调速，可以通过电子回路改变相序、改变旋转方向。其优点是启动电流小，可调节加减速度，电动机可以高速化和小型化，防爆容易，保护功能齐全。变频调速的应用领域非常广泛，原因是节能效果显著。它应用于机床和起重机等。

变频调速的实现必须使用变频器，变频器有很多种类型选择合适的变频器很重要。

根据变流分类可分为

现在使用的变频器主电路大多数为交-直-交电压型变频器，它整流器、中间电路和逆变器组成，而对逆变器的控制主要采用V/f控制、矢量控制和直接转矩控制三种方式。变频器的组成方框图如图3.8所示。

RST整流器中间电路逆变器UVW控制器图3.8 变频器的组成方框图

图3.8中整流器由VD1～VD6组成三相整流桥，它们将三相380V工频交流电整流成直流。中间电路包括滤波电路、限流电路和制动电路三部分。

1、滤波电路

整流电路输出的整流电压是脉动的直流电压，必须加以滤波。图中的滤波电容CF的主要作用就是对整流电压进行滤波，另外，它在整流器与逆变器之间起去藕作用，以消除相互干扰。值得指出的是CF是一个大容量电容器，这样可使加于负载上的电压值不受负载变动的影响，基本保持恒定，通常称这样的变频器为电压型变频器，电压型变频器逆变电压波形为方波，而电流的波形经电动机绕组感性负载滤波后接近于正弦波。如果将滤波电路的元件改为电感，这样可使加于逆变器的电流值稳定不变，所以输出电流基本不受负载影响，通常称这样的变频器为电流型变频器，电流型变频器逆变电流波形为方波，而电压的波形经电动机绕组感性负载的滤波后接近于正弦波。

2、限流电路

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在电压型变频器的二极管整流电路中，由于在接通电源时，滤波电容CF的充电电流很大，该电流过大时能使三相整流桥损坏，还可能形成对电网的干扰，影响同一电源系统的其他装置正常工作。为了限制滤波电容CF的充电电流，在变频器开始接通电源的一段时间内，电路串入限流电阻RL，当滤波电容CF充电到一定程度时将SL闭合，将RL短接。

3、制动电路

制动电路包括制动电阻RB和制动控制管VB

1）制动电阻RB。电动机在降速时处于再生制动状态，回馈到直流电路中的能量将使电压UD不断上升，可能导致危险。因此需要将这部分能量消耗掉，使UD保持在允许的范围内，制动电阻RB就是用来消耗这部分能量的。

2）制动控制管VB。制动控制管一般由功率晶体管GTR（或IGBT）及其驱动电路构成，其作用是控制流经RB的放电电流。

图3.9 变频器结构图

逆变器的基本作用是将直流变成交流，是变频器的核心部分。它一般由逆变桥、续流电路和缓冲电路组成。

1）逆变桥由V1～V6组成三相逆变桥，V1～V6工作在开关状态，V1～V6导通时相当于开关接通，V1～V6截止时相当于开关断开。V1～V6交替通断，将整流后的直流电压变成交流电压。目前，常用的逆变管有可关断晶闸管（GTO）、电力场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）和智能功率模块（IPM）等。

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各自的特点如下：

可关断晶闸管（GTO）的优点是电压、电流容量较大，目前其电压可达到6000V，电流可达到6000A，多应用于大功率高压变频器；其缺点是驱动功率大，驱动电路复杂；关断控制易失败，工作频率不够高，一般在10KHz以下。

电力场效应管（MOSFET）属于电压驱动型器件，输入阻抗高，驱动功率小，驱动电路简单；开关速度快，开关频率可达500KHz以上。MOSFET的缺点是电流容量小，耐压低。

绝缘栅双极晶体管（IGBT）的输出特性好，开关速度快，工作频率高，一般可达20KHz以上，通态压降比MOSFET低，输入阻抗高，耐压、耐流能力比MOSFET高，最大电流可达1800A，最高电压可达4500V。目前在中小容量变频器电路中，IGBT的应用处于绝对优势。

智能功率模块（IPM）是将大功率开关器件和驱动电路、保护电路、检测电路集成在同一个模块内。这种功率集成模块特别适应逆变器高频化发展方向的需要，而且由于高度集成化，结构紧凑，避免了由于分布参数、保护延迟所带来的一系列技术难题。目前IPM一般采用IGBT作为功率开关器件，构成一相或三相逆变器的专用功能模块，在中小容量变频器中广泛应用。

（2）续流电路

续流电路由反向并联在六个逆变管的六个续流二极管VD7～VD12组成。续流二极管主要有以下功能：

1）由于电动机是一种感性负载，在导通的桥臂开关管关断时，电流不可能降为零，此时由与其并联的二极管进行续流，将其能量返回直流电源。

2）当电机降速时，电动机处于再生制动状态，VD7～VD12为再生电流返回直流电源提供通道。

（3）缓冲电路

缓冲电路由R01～R06，VD01～VD06, C01～C06组成。当逆变管V1～V6每次由导通状态切换至截止状态的关断瞬间，集电极和发射极（即C、E）之间的电压UCE很快地由0V升至直流电压UD，这过高的电压增长率会导致逆变管损坏。C01～C06的作用就是减少电压增长率。当逆变管V1～V6每次由截止状态切换到导通状态的瞬间，C01～C06上所充的电压将向V1～V6放电。该放电电流的初始值是很大的，R01～R06的作用就是减小C01～C06的放电电流 …… 此处隐藏：2483字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……