直流电机相对沟通电机有调速功能优秀、调速便利、滑润、调速规模广等长处，因而仍然广泛使用于许多工业场合。直流调速首要有以下几种方法：电枢串电阻调速、改动电枢电压调速、PWM直流调整体系、双闭环直流调速体系、数字式直流调速体系和改动励磁的恒功率调速。

　　直流电动机测验电源要依据直流电动机的实验请求进行调压实验、轻载实验、负载实验和过载实验，还要进行动态进程实验等。这就请求其具有接连调压、过流功能，并请求响应速度快。本篇文章将介绍大功率直流电动机测验电源规划。

　　电路规划

　　1整流电路核算

　　整流电路选用的是三相不控整流。这个电路的特色是简略、疾速，并且输出波形能够满意逆变电路的请求。输入整流滤波电路的首要效果是将沟通电压变为直流电压;此外，还要具有必定的输出电压坚持才能，既能避免来自电网的搅扰进入电源，又能避免电源发生的搅扰。

　　二极管应当依照有效值挑选，如下是核算进程。

　　整流输出电压Ud的波形在一个周期内动摇6次，且脉动波形一样，因而：

(1)

　　U2为相电压有效值，其值为220V。

　　Ud=2.34×220=514V (2)

　　P0为50kW，功率η取0.8，所以P0=Ud×Id×0.8，Id=P0/Ud×0.8=122A。

　　流过整流二极管电流的有效值为：

(3)

　　而每只整流二极管接受的最大反压为：

(4)

　　思考到电网电压的动摇-10%～+10%，所以二极管最小参数应取：

　　IA(VT)=I(VT)×1.1=78A

　　UFM=URM×1.1=593V

　　所以，二极管额外参数为：200A、1200V。因而挑选的二极管型号为ZP200-ZL20螺栓型一般整流二极管。

　　图1 主电路图

　　2 滤波电容核算

　　电源中工频滤波器接在工频整流与逆变电路之间，既能将脉动电流变为滑润的直流，还能抑制高频搅扰，尤其是改换中发生的高频搅扰。

　　滤波电容最好选用等效串联电阻低且电容量大的电解电容，因为等效串联电阻值对输出脉动电压值有直接影响。因而，为了削减等效串联电阻，用4个电容串并联，获得所需的电容量电路。

　　电网电压为380V，不思考动摇，空载直流电压Ud0约为线电压峰值540V。在带负载时，电压有所降低，电容电压：

　　Ud=1.35×380=513V (5)

　　输入电流Id，即高频变压器输入电流125A。直流侧电压在带负载时是脉动的，如图2所示。最大电压降△U按10%思考。在T1区间内，电容C向负载放电，在T/6区间完结一个充放电周期。

　　图2 滤波电容滤波进程剖析

　　假定在电容放电时期放电电流稳定，则：

　　Id=C△U/T1 (6)

(7)

　　由式(7)得

(8) (9)

　　式中，Id为输入电流125A;△U为电压改变量(△U =Ud0×10%=54V);T1为电容放电时刻; Ud0为空载直流电压540V;T为工频沟通电周期20ms;为工频沟通电角频率)，可得：

(10)

　　电容接受的线电压峰值540V。

　　实践中，选用4个5600μF/400V的电解电容和2个大电阻并联为一组，用2组串联在一起构成滤波电容组。其电容量为5600μF。大于核算值，滤波效果满意小于10%的请求。

　　因而，挑选DCMCE 1669型电解电容，其标准为5600μF/400V。

　　因为电解电容不是抱负的电容，它本身的阻抗对电容两头的电压会有影响，并且电压是脉动的，所以为了稳定其两头电压，使每组电容的两头电压持平，分别在每组电容两头并联了一个均压电阻R2、R3，挑选R2=R3=30kΩ。

　　至于滤波前面的去高频搅扰的电容C1，其电容量是很难断定的，因为高频搅扰包含电网的搅扰，也包含电源的搅扰，所以可试挑选C1=(2.5±5%)μF或该数量级别的电容，只需电容C1的耐压峰值满意即可以，耐压峰值Up=600V。

　　电容输入式整流滤波电路在接通沟通电压时，因为电容充电，往往导致较大的浪涌电流。在此，挑选的限流电阻R1为20Ω/20W。起动后，延时一段时刻后，开关S1合上，把R1从主电路中去掉。

　　3 逆变电路核算

　　关于逆变电路挑选的是全桥逆变电路，选用IGBT作为开关器材。

　　IGBT集MOSFET和GTR的长处于一体，具有功率MOSFET高输入阻抗，热稳定性好，驱动功率小的特色，又具有GTR通态电压低，导电损耗小而耐压高的长处。

　　对主电路进行核算，并依据规划目标的需求对IGBT进行选型。

　　IGBT的效果是经过它的周期性开和关效果，把直流电压改换成方波电压，它是逆变电路的关键中心元件。因为它比较脆弱，对它的规划、挑选直接关系到全部体系的安全、牢靠。所以，挑选的参数有必要在其正向偏置安全区(FBSOA)。核算参数时留有的裕量较大。

　　① 额外电压

　　输入电网电压整流滤波后，直流输出的电压最大值：

(11)

　　其间，Ud为IGBT接受的稳态最大电压，U为电网电压有效值为380V;1.1为动摇系数;α安全系数取1.1。

　　关断时的峰值电压Uce为988V，额外电压应向上取，实践电压等级值取1200V。

　　② 额外电流Ic

　　高频变压器一次侧电流

　　I1=I2×N2/N1=125A

　　其间，I1为高频变压器一次侧电流，I2为测验电源输出电流，N1、N2为高频变压器一次侧和二次侧匝数。

　　每只IGBT管上的均匀电流I为63A。

　　额外电流Ic是IGBT手册上给出的在结温25℃条件下的额外值，Ics=186A。

　　其间，Ics为IGBT额外电流核算值;I为每只IGBT管上的均匀电流;1.414为峰值系数;1.5为Imin过载容量系数;1.4为Ic减小系数。额外电流Ic是依据管子电流等级按200A取。综上所述，IGBT管的额外电压为1200V，额外电流为200A。因而，IGBT挑选西门子大功率IGBT模块BSM200GB120DLC。

　　4 输出整流电路规划

　　开关整流二极管不只应有短的反向康复时刻和小的反向康复电流，并且反向电流的康复速度以缓慢为好，便于减小噪声。常用的有掺金分散型、外延型、肖特基型和快康复型(PIN)。其间，快康复型的特色是正向压降低，常温时0.85V，随结温增加，正向电压降会更低，150℃时只要0.6V，和肖特基管挨近;反向时刻短，不大于200ns;反向漏电流在150℃时和额外电压下只要1mA，挨近一般整流二极管。故选用快康复型二极管。

　　关于单相全波整流电路，整流二极管额外电流：

　　IN=0.5×I2=500A

　　式中，IN为整流二极管额外电流;I2为电源输出电流1000A

　　管上接受最大反压：

　　Um=2×U2=136V

　　其间，U2为测验电源输出电压幅值68V。思考到留有必定的裕量，因而，二极管按电压300V，电流2000A挑选。终究挑选的是ZK300-35ZT3平板型快康复二极管。

　　操控电路规划

　　本规划中操控电路选用移相操控。移相式PWM操控器经过移相，使全桥的四个开关轮番导通。在同一桥臂的两个开关管轮番导通进程中，经过变压器的漏感与开关管的输出寄生电容构成谐振腔使电容上的电压以最快的速度放电，保证开关管处于零电压开关状况(ZVS)，然后避免了开关作业进程中电压电流的堆叠。

　　PWM移相操控是经过UC3875的差错放大器来完成的，在UC3875的4角上接PI调节器，使用电压传感器将输出电压与给定基准电压相比较，然后操控A、B与C、D之间的相位，终究调整波形占空比，使电源稳定在预订值上。A/B、D/C两个半桥，可单独进行导通延时(即死区时刻)的操控，在该死区时刻内确保下一个功率开关器材的输出电容放电完毕，为行将导通的开关器材供给电压注册条件。

　　图3所示是本规划的操控电路图。

　　图3 操控电路

　　驱动电路规划

　　跟着IGBT在各类变流设备中的广泛使用，IGBT驱动模块的挑选及其功能越来越导致使用者的注重。抱负的驱动模块除了应为IGBT供给满足的注册和关断栅压外，还应具备迅速、牢靠的维护功能，一起力求电路简略、稳定。IGBT的常用驱动模块有许多种，其间EXB系列使用最广。EXB841驱动模块广泛使用于开关电源、UPS、电力传动及电力抵偿等范畴。

　　图4所示是本设的IGBT的驱动电路图。

　　图4 驱动电路

　　IGBT在开关进程中需求一个+15V电压以获得低敞开电压，还需求一个5V关栅电压以避免关断时的误动作。

　　这两种电压均可由20V供电的驱动器内部电路发生。