基于buck斩波器的直流电机

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1、浙江树人大学信息科技学院课程论文　（学年学期）论文题目：课程名称：班　　级：学　　号：姓　　名：指导教师：完成时间：　　年　　月　　日10基于BUCK的直流电机调速控制系统的设计学生：张胜信息学院电本083学号15号摘要：电力电子技术在现代化社会的建设中的应用起着重要作用并得到飞跃性的发展。直流斩波器作为一种电力电子器件，也必定随着直流电的广泛应用而显得异常重要。本文将介绍的是基于BUCK的直流电机调速控制系统的设计及驱动问题。关键词：电机，直流斩波，MOS管，开关频率，占空比，反馈一、引言Buck电压变换电路是一种降压型DC/DC变换器,将固定的直流电压变换成输出可变的直流电压。BU

2、CK电路主要由开关，续流二极管，储能电感三元件构成。其平均输出电压比它输入电压Ud要低些，主要用于调节直流电源的输出，或调节直流电动机的转速。BUCK电路的平均输出电压可根据开关的占空比来计算。二、项目背景及意义直流斩波器广泛应用于生产、生活等实际情况当中，从中国大面积，多人口，低技术，少能源等国情出发，大力发展直流电技术，结合电力电子技术，这对改善我国科技现状水平，提高经济效益将起着重要作用。电力投资的持续增长，因此直流斩波器在电力电子行业有着巨大的发展潜力它的传统领域和新领域节前景非常广阔。随着科技的发展，新技术不断出现，现在最领先的直流斩波技术主要包括VRM技术、软开关技术和高频

3、磁技术。直流斩波器的应用范围非常广泛。它最初用途是传动控制，但目前应用的新领域是开关电源。前者是斩波电路应用的传统领域，后者则是斩波电路应用的新领域。而高频、大功率、高可靠性开关电源是当今电源变换技术发展的重要方向之一。三、基本要求：1、电机主要技术指标：24VDC/24W直流电机，最高转速3000r/m；电机工作电流波动最好不超过额定电流的15％。2、输入电压：220VAC±15％，50Hz。3、电机速度调节范围1500r/m～3000r/m（为方便设计，假设对应直流电压为12V～24V）。4、具有正反转切换功能。四、系统电路设计10由题目要求根据所学知识分析可知，系统主要由电压给定

4、环节、转速调节器、电流调节器、转速反馈环节、电流反馈环节、脉宽调制电路、触发电路、控制电路，直流斩波电路等几个主要部分组成。其主电路为直流斩波电路，通过控制电路中可控器件的导通时间，改变占空比可达到控制其输出电压大小的目的，其输出电压加在电动机两端，可方便调节直流电动机的转速。控制电路主要用来产生控制IGBT的信号。采用双闭环调速系统，可是系统响应速度更快，对电网电压波动及负载扰动等干扰因素抑制作用增强。通过分析可绘出器系统原理框图如下图所示：AC220VAC—DC变换BUCK变换器极性控制M电机驱动CPU速度检测BUCK电路控制直流电机的整体框架五、硬件设计总体思路（1）主电路（降压

5、斩波电路（BuckChopper））先利用三角形变压器将220伏变为36伏电压的交流电，通过不控整流二极管变为直流电，而所得的直流电经过滤波电容后接入由MOSFET组成的控制组来控制正反向的门控电路导通角而电压输出的占空比，从而达到直流调压的目的，为达到较好的输出波形，在输出端接一电感，而在每个MOSFET的两端都加一个续流二极管，当正组MOSFET导通时，反组关断，电流从正组流过,导通完成后，关断正组经过一个死区时间再导通反组，而在这个死区时间内，由于有电感和续流二极管的作用，电流不会一下子断掉，而是经过电感和反组续流二极管向电网反馈电能，当反组导通时，电流经过反组MOSFET流过，

6、而此时正组为关断状态，经过一个死区时间之后再导通正组，但是由于反组导通的时间比正组导通的时间要短，在整个波形当中又有一两个对称的死区时间，故主电路所形成的又极性电经过电感的平波作用和续流二极管的回路使得整个输出电压波形为正，但电压值却比输出波的电压要低，这就是降压斩波主电路的工作原理。降压斩波电路（BuckChopper）的原理图及工作波形如图1-1所示，图中V为全控型器件，选用MOSFET.D为续流二极管，由图1-2中V的栅极电压波形Uge可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，Ud=Ui。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压Ud近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重

7、复上一个周期的过程，负载电压的平均值为：Ud=Ton/(Ton+Toff)*Ui=Ton/T*Ui=aUi10式中Ton为V处于通态的时间，Toff为V处于断态的时间，T为开关周期，a为导通占空比，简称占空比或导通比（a=Ton/T）。由此可知，输出到负载的电压平均值Uo最大为Ui，若减小占空比a，则Uo随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。图1-1UoUdUgeTTonToffTTT图1-2（2）、极性控制电路的设计本