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值得指出的是,动态擎住所允许的漏极电流比静态擎住所允许的要小,放生产厂家所规定的值是按动态擎住所允许的最大漏极电流来确定的。
安全工作区安全工作区反映了个晶体管同时承受定电压和电流的能力。
开通时的正向偏置安全工作区,由电流电压和功耗三条边界极限包围而成。
最大漏极电流是根据避免动态擎住而设定的,最大漏源电压是由中晶体管的击穿电压所确定,最大功耗则是由最高允许结温所决定。
导通时间越长,发热越严重,安全工作区则越窄,如图所示。
高频逆变电源设计图的安全工作区的正向偏置的反向偏置的反向偏置安全工作区如图所示,它随关断时的而改变,越高,越窄。
的驱动与保护技术因为的输入特性与的输入特性非常相似,输入阻抗均呈容性,都属电压驱动,都具有定的开启电压,因而两者的驱动原理相同。
在驱动时,的静态和动态特性与栅极驱动密切相关,栅极的正偏压十,负偏压和栅极电阻的大小,对的通态电压,开关时间,开关损耗,承受短路能力以及等参数都有不同程度的影响,下面分别讨论驱动条件对各种特性参数的影响情况高频逆变电源设计图正偏置电压与和的关系正偏置电压增加,通态电压下降,开通能耗也下降,分别如图和所示。
由图中还可看出,若固定不变时,导通电压将随漏极电流增大而增高,开通损耗将随结温升高而升高。
负偏置电压增高时漏极电流明显下降,为了的可靠工作,通常在关断时加负偏压,般为左右。
图与集电极浪涌电流和关断能耗的关系与集电极浪涌电流关系与关断能耗的关系高频逆变电源设计门极电阻增加,将使的开通与关断时间增加因而使开通与关断能耗均增加。
而门极电阻减少,则又使增大,可能引发误导通,同时上的损耗也有所增加。
为了改善栅极控制脉冲的前后沿陡度和防止振荡,减小集电极电流上升率,需要在栅极回路中串联电阻。
栅极电阻的取值要适当,从减小电流上升率防止器件损坏方面考虑,凡选得大些好,但增大会使的开关时间增加,进而使开关损耗增加,因此,应根据的电流容量和电压额定值及开关频率的不同,选择合适的阻值。
般应选择在十几欧至几百欧之间。
由上述不难得知的特性随门板驱动条件的变化而变化,就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化样。
但是所有特性不能同时最佳化。
的保护由于与样具有极高的输入阻抗,容易造成静电击穿,故在存放和测试时应采取防静电措施。
将用于电力变换时,为了保证安全运行,防止异常现象造成器件损坏,必须采取完备的保护措施。
常用的保护措施有通过检出的过电流信号切断栅极信号,实现过电流保护利用缓冲电路抑制过电压,并限制过高的利用温度传感器检测的外壳温度,当超过允许温度时主电路跳闸,实现过热保护。
双极型晶体管的开关特性随基极驱动条件,而变化。
然而,对于来说,正如图所示,门极驱动条件仅对其级,和组成推挽输出。
过流保护部分由,和等组成。
它们实现过流检测和延时保护功能。
的脚通过快速二极管接至的集电极,显然它是通过检测电压的高低来判断是否发生短路。
电压基准部分关断特性略有影响。
因此,我们应将更多的注意力放在的开通短路负载容量上。
对驱动电路的要求可归纳如下与都是电压驱动,都具有个的阈值电压,有个容性输入阻抗,因此对栅极电荷非常敏感故驱动电路必须很可靠,要保证有条低阻抗值的放电回路,即驱动电路与的连线要尽量短。
用内阻小的驱动源对栅极电容充放电,以保证栅极控制电压,有足够陡的前后沿,使的开关损耗尽量小。
另外,开通后,栅极驱动源应能提供足够的功率,使不退出饱和而损坏。
高频逆变电源设计驱动电路要能传递几十的脉冲信号。
驱动电平十也必须综合考虑。
增大时,通态压降和开通损耗均下降,但负载短路时的增大,能承受短路电流的时间减小,对其安全不利,因此在有短路过程的设备中应选得小些,般选。
在关断过程中,为尽快抽取管的存储电荷,须施加负偏压,但它受的间最大反向耐压限制,般取。
在大电感负载下,的开关时间不能太短,以限制出形成的尖峰电压,确保的安全。
由于在电力电子设备中多用于高压场合,故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离。
的栅极驱动电路应尽可能简单实用,最好自身带有对的保护功能,以增强抗干扰能力。
集成化专用驱动器现在,大电流高电压的己模块化,它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外,现在己制造出集成化的专用驱动电路。
其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。
图系列集成驱动器的内部框图高频逆变电源设计,标准型,高速型集成化驱动电路的构成及性能下面以富士电机公司系列驱动器为例加以介绍。
为标准型最大运行,其内部电路框图如图所示。
它为直插式结构,额定参数和运行条件可参考其使用手册。
系列驱动器的各引脚功能如下脚连接用于反向偏置电源的滤波电容器脚电源脚驱动输出脚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过流保护输出脚集电极电压监视脚,不接脚电源脚,不接脚,驱动信号输入由于本系列驱动器采用具有高隔离电压的光耦合器作为信号隔离,因此用于交流的动力设备上。
通常只能承受的短路电流,所以必须有快速保护电路。
系列驱动器内设有电流保护电路,根据驱动信号与集电极之间的关系检测过电流,其检测电路如图所示。
当集电极电压高时,虽然加入信号也认为存在过电流,但是如果发生过电流,驱动器的低速切断电路就慢速关断的过流不响应,从而保证不被损坏。
如果以正常速度切断过电流,集电极产生的电压尖脉冲足以破坏,关断时的集电极波形如图所示在开关过程中需要个电压以获得低开启电压,还需要个关栅电压以防止关断时的误动作。
这两种电压和均可由供电的驱动器内部产生如图所示。
为了更好地应用,有关专家对作了解剖,经反复测试整理,得到的原理图,如图所示。
图中参数均为实际测得,引脚标号与实际封装完全相同。
高频逆变电源设计图过电流检测器及其相关波形图过电流检测图关断时的集电极电流波形低开启电压和关栅极电压的产生由放大部分过流保护部分和电压基准部分组成。
放大部分由光藕合器和,组成,其中起隔离作用,是中间生足以使晶体管开通的正向偏置电压,满足寄生晶体管开通擎住的条件,形成动态擎住效应。
由,圆齿数为,小齿轮大齿轮横向取小圆齿数为小齿轮大齿轮步进电机的计算和选用转动惯量的计算齿轮轴丝杠等圆柱体惯量计算对于钢材式中圆柱体质量圆柱体直径圆柱体长度钢材的密度对于齿轮可取分度圆直径,取齿轮宽度对于丝杠可近似取丝杠公称直径滚珠直径,取丝杠长度。
具体计算如下纵向式步进电机。
首先根据最大静转距初选电机型号从表中查出,当步进电机为三相六拍时,起纵向起按此最大静转矩产步进电机型号表三相可查出,型最大静转矩转矩为,大于所需静转矩,可作为初选型号。
但必须进步考核步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。
步进电机起动频率最高工作频率从电机表中查出,型步进电机的空载起动频率为,运行频率为,满足要求。
横向起按此最大静转矩产步进电机型号表三相可查出,型最大静转矩转矩为,大于所需静转矩,可作为初选型号。
但必须进步考核步进电机起动矩频特性和运行矩频特性。
步进电机起动频率最高工作频率从电机表中查出,型步进电机的空载起动频率为,运行频率为,满足要求。
机的具体型号选取。
结论本文论述了型车床的数字化改造的方法和原理,通过计算和论证,设计了车床改造后的传动机构,提高了车床的加工精度,并利用单片机,实现车床电气控制的方案,并为改造后的车床编制了控制程序。
从车床数控改造,得到如下结论改造后的数控车床采用开环控制系统直接通过驱动装置控制步进电机的运转,控制方便结构简单价格便宜,高精度的步进电机作为驱动装置,经过计算采用丝杠作为传动部件提高车床的加工精度。
数字控制系统硬件部分使用作为主控器,进行外部存贮器扩展,与三相电机直连,结构简单,控制达到要求。
为改造后的车床编制了控制程序,包括直线和圆弧两种基本插补方式,可以完成车床的多种加工要求。
总之,通过此课题的设计研究,本人收获甚大本人对机床,特别是车床有了深刻地了解,对车床的工作原理组成结构等方面的知识有了个系统而全面地认识系统学习了数控机床的相关知识,阅读了大量关于系统系统的说明书及相关资料,为今后从事控制系统的设计工作奠定了基础学习了些网络知识,训练了综合运用知识和电脑绘图的能力,锻炼了实践操作能力。
本次设计改造的经验,使我对机械产生了更加浓厚的兴趣,同时对机械这门学科也有了比较具体的认识,这必将对我以后的学习和工作带来很大的好处。
参考文献蔡春源雷天觉任兴机,等机电液设计手册北京机械工业出版社,徐炳松,张秀艳,张茵麦,等画法几何及机械制图北京高等教育出版社,刘杰机电体化技术基础与产品设计沈阳东北大学出版社王仁德,赵春雨,张耀满机床数控技术沈阳东北大学出版社蔡光起,原所先,高航机械制造技术基础沈阳东北大学出版社,宋宏远,杨天怡单片微型计算机原理及应用重庆重庆大学出版社吕京建,韩长风单片微机与系统设计天津能源出版社,,,丛福建基于通用机车床数控系统的研究与开发东南大学王赓易用型数控系统的研究与实现西使用中必须防止发生擎住效应,为此可限制值,或者用加大栅极电阻的办法延长关断时间,以减少值。
值得指出的是,动态擎住所允许的漏极电流比静态擎住所允许的要小,放生产厂家所规定的值是按动态擎住所允许的最大漏极电流来确定的。
安全工作区安全工作区反映了个晶体管同时承受定电压和电流的能力。
开通时的正向偏置安全工作区,由电流电压和功耗三条边界极限包围而成。
最大漏极电流是根据避免动态擎住而设定的,最大漏源电压是由中晶体管的击穿电压所确定,最大功耗则是由最高允许结温所决定。
导通时间越长,发热越严重,安全工作区则越窄,如图所示。
高频逆变电源设计图的安全工作区的正向偏置的反向偏置的反向偏置安全工作区如图所示,它随关断时的而改变,越高,越窄。
的驱动与保护技术因为的输入特性与的输入特性非常相似,输入阻抗均呈容性,都属电压驱动,都具有定的开启电压,因而两者的驱动原理相同。
在驱动时,的静态和动态特性与栅极驱动密切相关,栅极的正偏压十,负偏压和栅极电阻的大小,对的通态电压,开关时间,开关损耗,承受短路能力以及等参数都有不同程度的影响,下面分别讨论驱动条件对各种特性参数的影响情况高频逆变电源设计图正偏置电压与和的关系正偏置电压增加,通态电压下降,开通能耗也下降,分别如图和所示。
由图中还可看出,若固定不变时,导通电压将随漏极电流增大而增高,开通损耗将随结温升高而升高。
负偏置电压增高时漏极电流明显下降,为了的可靠工作,通常在关断时加负偏压,般为左右。
图与集电极浪涌电流和关断能耗的关系与集电极浪涌电流关系与关断能耗的关系高频逆变电源设计门极电阻增加,将使的开通与关断时间增加因而使开通与关断能耗均增加。
而门极电阻减少,则又使增大,可能引发误导通,同时上的损耗也有所增加。
为了改善栅极控制脉冲的前后沿陡度和防止振荡,减小集电极电流上升率,需要在栅极回路中串联电阻。
栅极电阻的取值要适当,从减小电流上升率防止器件损坏方面考虑,凡选得大些好,但增大会使的开关时间增加,进而使开关损耗增加,因此,应根据的电流容量和电压额定值及开关频率的不同,选择合适的阻值。
般应选择在十几欧至几百欧之间。
由上述不难得知的特性随门板驱动条件的变化而变化,就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化样。
但是所有特性不能同时最佳化。
的保护由于与样具有极高的输入阻抗,容易造成静电击穿,故在存放和测试时应采取防静电措施。
将用于电力变换时,为了保证安全运行,防止异常现象造成器件损坏,必须采取完备的保护措施。
常用的保护措施有通过检出的过电流信号切断栅极信号,实现过电流保护利用缓冲电路抑制过电压,并限制过高的利用温度传感器检测的外壳温度,当超过允许温度时主电路跳闸,实现过热保护。
双极型晶体管的开关特性随基极驱动条件,而变化。
然而,对于来说,正如图所示,门极驱动条件仅对其级,和组成推挽输出。
过流保护部分由,和等组成。
它们实现过流检测和延时保护功能。
的脚通过快速二极管接至的集电极,显然它是通过检测电压的高低来判断是否发生短路。
电压基准部分
