大功率范文第1篇
摘要：20世纪80年代以来，大功率电力电子技术发展水平突飞猛进，相对应的其应用的场合也越来越广泛。然而，在某些例如高电压大功率场合，电力电子开关经常面临着开关频率、开关损耗以及波形质量的选择问题。在当前的技术水平之下，多电平结构的电力电子开关无疑是符合上述要求的最好选择。本文在除了对传统多电平变换器展开讨论的同时，还对模块化多电平转换器（Modular Multilevel Converter，MMC）的拓扑结构及其控制策略在Quartus平台上搭建工程并用Multisim进行了仿真，由此进行了深入讨论。
关键词：电力电子开关 模块化 多电平 拓扑结构
引言：近年来，应用于高压大功率领域的多电平变频器引起了电力电子行业的极大关注。由于受电力电子器件电压容量的限制，传统的两电平变频器通常采用“高—低—高”方式经变压器降压和升压来获得高压大功率，或采用多个小容量逆变单元经多绕组变压器多重化来实现，这使得系统效率和可靠性下降。因而，人们希望实现直接的高压逆变技术。基于电力电子器件直接串联的高压变频器对动静态的均压电路要求较高，并且输出电压高次谐波含量高，需设置输出滤波器。多电平逆变电路的提出为解决上述问题取得了突破性的进展[1]。
本文在阐述MMC电路拓扑基础上，分析MMC的主要技术特点，总结目前MMC研究中关键技术问题的国内外研究进展和趋势，并展望其发展和应用前景。
1 MMC的拓扑结构及其优点
模块化多电平换流器（MMC）是一种新型的电压变换电路，它通过将多个子模块级联的方式，可以叠加输出很高的电压，并且还具有输出谐波少、模块化程度高等特点，因而在电力系统中具有广泛的应用前景。下图即为单相模块化多电平转换器拓扑结构图[2]。
自从1980年美国电气电子工程师协会（IEEE）工业应用学会（IAS），来自日本长冈科技大学的南波江章（A.Nabae）等人提出三电平中点箝位式结构以来，这种拓扑结构在实际工业现场获得了广泛的应用。与普通两电平逆变器相比三电平逆变器具有如下的优点：
（1） 在直流母线电压一定的情况下，开关器件的耐压等级减小一半；
（2） 在同等开关频率下，三电平逆变器输出电压的谐波含量降低50%；
（3） 采用相同功率等级的开关器件，输出功率可以提高一倍。
进入八十年代以来，随着电力电子器件的发展，特别是GTO、IGBT等大功率可控器件耐压等级不断提高，以DSP，FPGA为主的控制芯片得到推广与应用，使得多电平换流器的研究迅猛发展，这种发展不仅仅体现在拓扑结构、PWM控制策略和软 关技术等方面，还体现DC-AC变换，AC-DC变换，AC-AC变换以及DC-DC变换的电力工业领域。相比于传统两/三电平换流器，多电平换流器更是具有以下特色鲜明的优点：
（1）直流（交流）电压在各个开关器件中平均分配，各功率器件承受较低的电压值，这样可有效降低 关器件耐压值，适用于高压大功率场合。
（2）在输出电压等级相同的情况下，多电平换流器各开关元件的 关频率低，开关损耗小，效率高。
（3）故障穿越和恢复能力[3]。
（4）连续的桥臂电流。MMC的上桥臂和下桥臂分别承担一半的交流输出电流，降低了功率开关器件的电流容量等级[4]。
2 MMC的技术特点
2.1 MMC的脉冲调制技术
最近电平逼近调制方式可以将调制波进行最近取整产生阶梯波，调制波中所含有的高频次谐波不会对逆变器的输出电压产生影响，因此相比较传统SPWM方式所产生的谐波含量更少，更具应用前景。
2.2 MMC的直流电压控制技术研究
MMC直流电压两级控制策略：系统级直流电压控制和低层子模块电压均衡控制。在低层电压均衡控制中，针对传统低层控制开关频率较高的问题，提出了一种可降低开关频率并简单可行的方法。[5]
2.3 MMC的环流分析及抑制技术
近几年的研究表明，环流问题在一定程度上是无法根本消除的，但是我们可以通过数学上的算法研究，得出环流大小的具体表达式来尽量减小它的影响。
根据文献[6]，可以得出环流等值电路，相应地计算环流大小为：
（1）
（2）
所以，虽然我们没有办法满足让上述电流同时为零，但可以在相当水平上减小它们。
3应用前景
由上述可知，虽然MMC具有诸多技术上的优势，然而，就目前的计数水平而言，MMC的理论分析、脉冲调制和电压控制、环流抑制等关键技术仍然悬而未决，仍然急需学术上的进一步研究以及技术水平上的更大力度的支持。
1）MMC采用功率单元级联的结构形式，随着输出电平数增加，MMC的脉冲调制和控制系统将变得更加复杂，现有的脉冲调制技术尚需完善。
2）作为高压大功率系统的典型应用，MMC在电力系统电能质量问题治理领域具有良好的应用前景，开展MMC在负序平衡、无功补偿、谐波抑制、电压支撑、闪变抑制等特定或者综合治理中的应用研究，有助于完善MMC的理论体系。
3）如今，新能源开发的重要性早已深入人心，实现太阳能发电等可再生能源的并网传输成为重中之重，未来应当不间断地继续开展MMC在HVDC及输配电系统中的关键技术研究，从而为建设坚强智能电网，为我们祖国电力事业地繁荣昌盛努力奋斗。
4.参考文献
[1]多电平变换器拓扑结构和控制方法研究，中国百科网，http：//www.chinabaike.com/z/keji/dz/883958.html；
[2]模块化多电平动态电压恢复器的研究（翟晓萌，赵成勇，李路遥，2011）；
[3]Huang H Multilevel voltage-sourced converters for HVDC and FACTS applications 2009；
[4]Kurt F Modem HVDC PLUS application of VSC in modular multilevel converter topology 2010；
[5]MC直流电压控制策略研究（郝君伟，肖湘宁，于宝来，龙云波，2013）；
[6]模块化多电平换流器型直流输电内部环流机理分析（屠卿瑞，徐政，郑翔，管敏渊，2010）.
大功率范文第2篇
摘要：近年来，LED灯在照明领域应用的越来越广泛。LED灯在产生光能的同时，也有一部分电能转换成热能导致LED灯具内部温度升高，当灯具内部温度超过允许界限之后可能会降低LED的发光效率、烧坏LED晶片、缩短其使用寿命，并且LED的产热量与LED的功率成正比。可见散热问题是大功率LED应用和发展的最大阻碍，而如何使这部分热量快速散发出去是业内人士普遍关注的问题。关键词：大功率：LED灯;散热性能
文献标识码：A
0引言
以大功率LED灯具热管理为入手点，从芯片级、封装级、系统集成散热级3个方面，对大功率LED灯散热结构进行了简单的分析。并依据大功率LED灯运行热性能影响因素，对大功率LED灯散热性能优化进行了进一步探究。
1大功率LED灯的散热分析
LED灯的发热源：成品LED的光源就是LED的发热源，LED输入功率的70%左右将以热量的形式发散出去。从照明原理及其基本架构来看，可概括为“一源两面i6.源”指的是LED的光源，用来充当照明所需的光输出;“两面”分别指发光面和发热面。导热器件及均热器件：导热器件及均热器件通常是指PCB板子上的金属（一般为铝材质的）部分，常被称作“一次器件”。导热器件和均热器件的主要功能是将LED在放光过程中产生的热能导出来，同时将所有热点的热量均匀化，从而提高整体的散热效率。散热器件：大功率和中等功率的LED照明灯的散热器件主要由铝材构成，通常被称作“二次器件”[1。散热器件采用专门的铸造工艺，如利用压铸、挤压、锻造以及表面涂覆等工艺制造，热量最终在空气对流的作用下被发散掉。此外，超大功率的LED灯还可以应用热管散热器技术来增强散热能力。
2大功率LED灯的散热性能影响因素
2.1翅片几何参数及位置
一方面，在翅片达到额定高度之前，随着翅片几何高度的提升，大功率LED灯散热性能也不断提升。同理在翅片达到额定厚度之前，随着翅片厚度的增加，大功率LED灯散热效率也不断提升[2]。另一方面，大功率LED灯散热翅片高度、宽度、间距具有一致性，而其在长度、数量等方面的差异，也直接影响了大功率LED灯散热性能。从大功率LED灯芯片温度变化角度进行分析，芯片四侧面翅片散热效果远高于上表层一翅片散热效果。
2.2工作环境温度
大功率LED灯工作外部温度也对大功率LED灯表面散热效率具有一定的影响。一般来说，在大功率LED灯表面与外界环境温度差异较大时，大功率LED灯可达到最优散热效率。
2.3散热器材料类型
大功率LED灯散热片主要以对流、热辐射2种模式进行热量散出。而在自然空气对流的背景下，若选择导热性能良好的大功率LED灯散热片材料，则可提高大功率LED灯散热器散热效果。
3大功率LED灯的散热性能优化
3.1大功率LED灯散热结构优化设计
一方面，基于翅片结构的散热结构优化，以某型号大功率LED灯散热片为例，依据翅片高度、长度对大功率LED灯散热性能仿真模型分析结果，可得出当大功率LED灯散热器翅片高度在0.05～0.07m之间时，芯片温度波动较大，而大功率LED灯散热器翅片高度在0.071～0.11m时，芯片温度波动趋于平缓。据此，综合考虑大功率LED灯散热片形状及成本因素，在散热器内部结构优化过程中，可控制大功率LED灯散热器翅片高度在0.05～0.11m之间[3]。同理，依据大功率LED灯长度与大功率LED灯散热性能有限元分析结果，可控制大功率LED灯散热器翅片长度在0.030～0.120m之间。另一方面，基于自然LED影视平板的散热结构优化设计。以LED安全温度范围为依据，可采用18颗集成式LED光源，以3组的形式合理设置在LED光源传热面层上。在每组集成LED光源间可设置整体式凹槽，凹槽底部可设置散热器支撑板，将整体散热器划分为2个模块，即LED光源安装区域、LED热量散发区域。而在LED光源凸出模块两端可分别设置排列式缺口，便于散热器安装位置与LED光源位置的有效对应。在具体运行过程中，基于自然影视平台的LED散热结构散热器、LED光源区连接通道主要为缺口、通孔。而整体LED灯具散热系统传热载体为LED基板，即LED灯具中温度最高位置。由LED芯片出發，通过缺口、通孔传输到LED基板中的热量，大多以散热器→散热片→空气为散热线路;而在LED灯具基板之外的热量，由于LED高温基板的影响，区域内多余热量可通过散热片热量通道散出。为了确定基于自然衍射平台LED散热结构具体数据，可在LED灯具热平衡后，放置在温度为32.0\"C，湿度为55.0%，且无风扇或其他通风装置的恒定温湿度区域内，采用红外线测温仪对改造后LED灯具、改造前LED灯具各结构模块热分布情况进行探测，通过对LED改造后结构各模块热分布情况分析，可进行空气冷热交换流动模拟，从而得出具体通孔、缺口设置数据。此外，在大功率LED灯散热片结构中，每一组散热器翅片组合均具有一最高值，且相应散热器翅片组合数量、间隙距离也与大功率LED灯散热性能具有一定联系。因此，为保证大功率LED灯散热翅片间空气正常流通，可控制大功率LED灯散热片数量在12～16片之间。
3.2大功率LED灯散热体材料选择
散热体材料对大功率LED灯散热性能的影响主要体现在不同散热材料导热系数间差异。从定性层面进行分析，随着导热系数的增加，大功率LED灯表层热阻会逐步下降，进而提高整体散热体热量传导效率。常见的大功率LED灯散热体材料主要包括银、铝、铝合金、铜等几种材料。其中，银的导热系数最大，为429.0W/（m.K），铝合金的导热系数最小，为155.0W/（m·K）。若单一从导热系数角度进行分析，银为大功率LED灯最佳散热体材料。但是由于银柔韧性不足，无法使散热器稳定运行。同时，考虑到性价比、硬度等因素，可选择铜或者铝作为大功率LED灯散热体主要材料。一般来说，若存在250W或以上的LED灯具，可在铝材料应用的基础上，添加适量的铜作为散热材料。而在现有LED灯具中，常采用铝作为散热材料。此外，在电子设备材料发展过程中，大功率LED灯散热体材料类型也逐渐增加。在保证大功率LED灯架构紧缩性能的前提下，可采用MAP系列高导热系数软性硅胶导热绝缘垫作为大功率LED灯散热体材料。以MAP-05为例，其作为大功率LED灯表层缝隙填充材料。MAP-05优越的质地，可在极低压力下、高温160.0°C环境中保持良好的传热性能。同时，软性导热硅胶绝缘垫片状材质，还可以根据LED灯发热功率器件大小、形状进行随意更换，是较为优良的导热材料。
3.3大功率LED灯温度试验及数据分析
大功率LED灯温度试验主要是采用现代加工技术，针对最终优化灯具模型，选择同样的数据尺寸信息进行样品制作。同时，选择额定功率为1.5W的LED芯片，共计50颗阵列式排布在铝基板上，开展稳态温度试验。温度试验主要采用优化后大功率LED灯具整机实验方式，将试验样灯放置在48°C恒温试验箱内。并向试验箱内连接220.0V电压线，持续运行24h后，使用温度测试仪测试样灯表层温度。通过实验对比分析，可得出由于测试环境、设备、接线盒等因素的影响，优化后实际温度试验、有限元模型仿真试验结果具有一定误差，总体数据分布规律相差不大。据此，在后续大功率LED灯优化后结果分析过程中，可选择有限元模型仿真的方法进行数据分析。
发光二极管即LED是当前应用最普遍的新型冷光源之一，它本身具有高效节能、使用寿命长、对环境几乎不产生污染等优点，在各大领域得到了非常广泛的应用，并成为了21世纪发展前景最广阔的光源之一。但是对于功率较大的LED来说，其本身在发光的过程中会产生过多的热量，如果这部分热量无法及时发散，则会很大程度地损坏LED。为此，文中总结了优化散热片、加装热管或均温板、优化界面材料和加装散热风扇等方法来提高LED的散热效率。
参考文献
[1]王长宏，谢泽涛，邹大枢，等.大功率LED散热器的数值模拟与优化[J].电子元件与材料，2015，34（6）：44-47.
[2]廖绍凯，梅甫良，林广平，等.阵列式大功率LED灯散热分析与优化[J].机电工程，2015，32（2）：290-294.
[3]李加，葛志晨，徐和辰，等.大功率LED灯具翅片式散热器结构分析与优化[J].中国照明电器，2016（3）：122-123.
大功率范文第3篇
1 齿轮传动的动力学模型
利用ADAMS对行星轮系中的太阳轮与行星轮进行齿轮传动的动力学仿真, 得出齿轮在传动时的转速、扭矩、切向力、径向力和啮合力的变化曲线, 及其影响规律。
1.1 建立传动系统三维实体模型
某大功率行星传动斜齿轮参数如表1所示, 利用前面的齿轮二次开发软件自动生成齿轮模型, 并完成装配。
1.2 建立三维装配模型
把传动系统装配图导入UG, 再通过UG中file/Export/parasolid将其导出为*.x_t格式, 然后将其导入到ADAMS中, 同时赋予齿轮材料属性。
1.3 动力学仿真模型的创建
1) 接触力的计算。
本文采用ADAMS中的冲击函数法[2] (Impact) 计算接触力, 表达式为:
式中:q0—碰撞过程中的两物体的实际距离;
q—两物体的初始距离;
K—刚度系数;
e—碰撞指数;
Cmax—最大阻尼系数;
d—切入深度。
(1) 刚度系数K的计算与选取:
p1, p2分别为太阳轮与行星轮的半径;
v1, v2为两个物体材料的泊松比;
E1, E2为两个物体材料的弹性模量。
根据齿轮材料查得其弹性模量E=2.06×105MPa, 泊松比μ=0.259, p1=182.058mm, p2=231.7095mm, 代入刚度系数公式可得:K=1.486×106。
(2) 碰撞指数e (force exponent) 。
反映材料的非线性程度, 其推荐值金属与金属材料为1.5, 橡胶为2.2。取e=1.5。
(3) 最大阻尼系数Cmax (damping) 。
表示碰撞能量的损失其值通常设为刚度系数的0.1%~1%。取Cmax=1000。
(4) 切入深度d (penetration depth) 。
表示最大阻尼时的切入深度, 刚切入时没有阻尼力, 随着切入深度的增加, 阻尼力加大, 直到最大阻尼力值。取d=0.1mm。
2) 系统约束和载荷施加。
在两个齿轮轴线建立分别建立一个转动副, 给太阳轮定义一个运动副用以控制驱动转速。为了使转速平稳达到993rpm=5859deg/s, 使用STEP函数使负载在0.2s内作平缓运动即STEP (time, 0, 0, 0.02, 5859d) , 式中time为时间变量, Type为Velocity。根据额定功率5600KW, 计算行星轮力矩载荷, 为了保证施加单向力矩载荷时不出现陡然增加, 故使用STEP函数使负载在0.2s内作平缓运动即STEP (time, 0, 0, 0.02, 68538000) 。最后定义接触力, 建立动力学模型如图1所示。
2 仿真结果分析
2.1 仿真结果
仿真控制设置End time为0.05, Step为500。
1) 对行星轮施加扭矩。
在施加扭矩的过程中先平缓增加再逐渐递增然后在0.02s后达到稳定, 保证在整个过程中没有突变现象。
2) 太阳轮和行星轮的转速变化规律如图2所示。速度变化规律, 可以观察到速度先缓慢增加, 再匀速, 最后在0.02s处达到稳定, 当系统稳定后其传动比为1.27287, 符合实际情况。
3) 轮齿啮合时的切向力Ft变化规律如图3所示。
4) 轮齿啮合时的径向力Fr变化规律如图4所示。
最小径向力Frmin=49833N, 最大径向力Frmax=1.9114×105N, 平均值为。
5) 轮齿啮合时的啮合力Fn变化规律如图5所示。
最小啮合力Fnmin=1.5194×105N, 最大啮合力Fnmax=5.303×105N, 平均值为。
4 结论
1) 得出了大功率行星齿轮箱传动过程中太阳轮和行星轮传动比及动态啮合力大小, 仿真结果跟理论结果相符合。
2) 刚度系数和碰撞系数与啮合力大小成正比, 最大阻尼系数和切入深度与啮合力大小成反比。
仿真结果可以为下一步做齿轮的有限元分析提供基础数据, 也为进一步的产品优化设计提供了依据。使设计人员能够在设计初始阶段就能发现设计缺陷, 为物理样机试验提供更为可靠的依据。
摘要：本文对某大功率行星箱进行设计开发, 在ADAMS中进行约束和载荷的施加, 建立了齿轮啮合动力学仿真模型, 得出了大功率行星斜齿轮在传动过程中的传动比及动态啮合力大小, 为大功率行星齿轮箱的后续设计分析提供支持。
关键词：行星斜齿轮,虚拟样机,啮合力仿真
参考文献
[1] 崔新涛.基于虚拟样机技术的变速器动力学仿真研究[D].天津:天津大学, 2004.
大功率范文第4篇
正弦稳态电路的重要用途之一就是传递能量，因此，有关正弦稳态电路功率的概念和计算是正弦稳态电路分析的重要内容。
学生在学本知识点前，已经学习了正弦量的基本概念、正弦量的有效值、复数的基本运算、相量表示法、基尔霍夫定律的相量形式、电路元件伏安关系的相量形式、阻抗和导纳、相量分析法等知识点。
二、教学目标
1、知识目标：
(1) 理解有功功率、无功功率的概念; (2) 理解无功功率并不等于无用功率; (3) 了解无功功率的危害;
(4) 理解有功功率、无功功率和复功率的关系; (5) 会计算有功功率、无功功率。
2、能力目标：
(1) 从一则寓言故事《小猴子摘桃》激发学生对“无功而返”的思考，对无功功率的讲解埋下伏笔，使学生更深刻理解无功功率的危害和作用，让学生更深刻地理解电网中的无功功率主要构成，通过对无功功率和有功功率的学习和思考，进一步提高电力工程中实际问题的分析能力。
(2) 通过对有功功率的推导，对有功功率、无功功率的计算，以及它们和复功率的关系、复功率的计算等，增加学生的数学建模能力和运算能力。
3、情感目标：
(1) 通过无功功率和寓言故事的类比，体会“无功而返”这个成语，培养学生的知识类比以及哲学思考能力。
(2) 为了计算有功功率和无功功率，引入了复功率的概念，计算可以获得简化。计算了复功率，也就得到了有功功率和无功功率，通过学习，使学生在处理复杂运算问题时学会采用的一种化繁为简的思想。
三、 教学重点与难点
1、重点
(1) 有功功率的来源。 (2) 无功功率不等于无用功率。
2、难点
(1) 有功功率的推导。 (2) 无功功率不等于无用功率
(3) 利用复功率，可以简化有功功率和无功功率的计算。
四、 教学方法
1、 引入
通过《小猴子摘桃》寓言故事，阐述无功而返成语含义，并引入本知识点，主要阐述功率可以属于有功功率也可以属于无功功率。
2、 本节讲授
(一) 有功功率的推导，无功功率的定义，以及在工程领域中的应用; (二) 讲授利用复功率来计算有功功率、无功功率。
3、 总结
有功功率和无功功率是正弦稳态电路分析中的一个知识重点，也是知识难点。电功率可以做功，也可以不做功。
大功率范文第5篇
1 THB7128芯片的结构框图与特点
THB7128的特点:双全桥MOSFET驱动, 低导通电阻R o n=0.5 3Ω;最高耐压40VDC, 大电流3.3A (峰值) ;多种细分可选 (1、1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128) ;自动半流锁定功能;内置混合式衰减模式;内置输入下拉电阻;内置温度保护及过流保护 (如图1、图2) 。
CLK:脉冲输入端 (脉冲上升沿有效) , 脉冲的高电平为5V, 低电平为0V。
C W/C C W:电机正反转控制端, 低电平时, 电机正转;高电平时, 电机反转。
Enable:使能端, 低电平时, 输出强制关断, 为高阻状态;高电平时, 回复输出。
细分设置 (M1, M2, M3) :详细的细分设置见表1。
Io (100%) =VREF* (1/5) * (1/Rs) Rs为NFA (B) 外接检测电阻。
(例) VREF=1.5V、Rs电阻为0.3Ω时, 设定电流为:Iout= (1.5V/5) /0.3Ω=1.0A。
斩波频率设定功能:斩波频率由OSC1端子端子-G N D间连接的电容, 依据下面的公式设定。
Fcp=1/ (Cosc1/10×10-6) (Hz) (例) Cosc1=100p F时, 斩波频率如下, Fcp=1/ (100×10-12/10×10-6) =100 (k Hz) (电容值一般选在100p F~470p F之间, 对应的斩波频率为100k Hz~21k Hz) 。
半流锁定电路:当CLK输入低于1.6HZ时, 芯片的输出电流将自动降为正常工作电流的一半。
衰减模式:THB7128衰减模式固定为混合式衰减模式, 快衰和慢衰的比列为1∶4。
输出短路保护电路:该IC为防止对电源或对地短路导致IC损坏的情况, 内置了短路保护电路, 使输出置于待机模式, 检测出输出短路状态时, 短路检出电路动作, 关断一次输出。此后, 延迟一段时间 (typ:256u S) 之后再度输出, 如果输出仍然短路的话, 将输出固定于待机模式, 由输出短路保护电路动作而使输出固定于待机模式的场合, 可给VCC一个低电平来解除锁定。
2 步进电机的特点
步进电机和普通电动机不同之处是步进电机接受脉冲信号的控制, 步进电机靠一种叫环形分配器的电子开关器件, 通过功率放大器使励磁绕组按照顺序轮流接通直流电源。由于励磁绕组在空间中按一定的规律排列, 轮流和直流电源接通后, 就会在空间形成一种阶跃变化的旋转磁场, 使转子步进式的转动, 随着脉冲频率的增高, 转速就会增大。步进电机的旋转同时与相数、分配数、转子齿轮数有关。
现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机和单相式步进电机等。其中反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成, 定子上有多相励磁绕组, 利用磁导的变化产生转矩.现阶段, 反应式步进电机获得最多的应用。
步进电机两个相邻磁极之间的夹角为60°。线圈绕过相对的两个磁极, 构成一相 (A-A’, B-B’, C-C’) , 磁极上有5个均匀分布的矩形小齿, 转子上没有绕组, 而有40个小齿均匀分布在其圆周上, 且相邻两个齿之间的夹角为9°。当某组绕组通电时, 相应的两个磁极就分别形成N-S极, 产生磁场, 并与转子形成磁路。如果这时定子的小齿与转子没有对齐, 则在磁场的作用下转子将转动一定的角度, 使转子齿与定子齿对齐, 从而使步进电机向前“走”一步。
3 步进电机的驱动方式
步进电机常用的驱动方式是全电压驱动, 即在电机移步与锁步时都加载额定电压。为了防止电机过流及改善驱动特性, 需加限流电阻。由于步进电机锁步时, 限流电阻要消耗掉大量的功率, 故限流电阻要有较大的功率容量, 并且开关管也要有较高的负载能力。
步进电机的另一种驱动方式是高低压驱动, 即在电机移步时, 加额定或超过额定值的电压, 以便在较大的电流驱动下, 使电机快速移步;而在锁步时, 则加低于额定值的电压, 只让电机绕组流过锁步所需的电流值。这样, 既可以减少限流电阻的功率消耗, 又可以提高电机的运行速度, 但这种驱动方式的电路要复杂一些。
驱动脉冲的分配可以使用硬件方法, 即用脉冲分配器实现。现在, 脉冲分配器已经标准化、芯片化, 市场上可以买到, 但硬件方法结构复杂, 成本也较高。
步进电机控制 (包括控制脉冲的产生和分配) 也可以使用软件方法, 即用单片机实现, 这样既简化了电路, 也降低了成本。使用单片机以软件方式驱动步进电机, 不但可以通过编程方法, 在一定范围内自由设定步进电机的转速、往返转动的角度以及转动次数等, 而且还可以方便灵活地控制步进电机的运行状态, 以满足不同用户的要求.因此, 常把单片机步进电机控制电路称之为可编程步进电机控制驱动器。
4 THB7128步进电机驱动电路 (如图3、图4)
在上面的电路中, CW/CCW, Enable信号端, 我们均采用了普通的PC817光藕进行隔离, 以放置对T H B 7 1 2 8芯片的干扰, CLK由于是高频信号, 所以采用6N137高速光藕进行隔离。
在使用THB7128过程中, 有以下几点需要注意:芯片击穿的电压为36V (空载状态下) , 电机在运行时会产生的感应电动势, 电感越大、速度越快产生的电动势越大。所以在选择电源时, 需要把这考虑进去, 推荐最高使用32V以下电源。芯片的锁定时间设置在0.6s, 也就是说, 在0.6s的时间内脉冲 (C L K) 没有变化, 芯片就减小VREF的值, 从而达到电机在无信号的情况下低电流工作, 降低芯片的功耗, 改变下图中电阻R4的大小, 即可改变锁定电流的大小 (如图5) 。
OSC1为衰减时间设置, 推荐100pf~470pf之间, 对应的衰减时间约10us~47us, Cosc1的大小决定了衰减时间的长短, 具体调整方式:更换OSC1电容, 由低向高调, 以电机运行平稳, 噪音低、震动小时为佳。
在四个电机输出端与地之间需接入电阻R x, 阻值视供电电压而定, V M/R x在5m A左右即可., 作用是减弱毛刺对芯片的损坏。
在画芯片管脚的地线时要尽可能的粗, 检测电阻和芯片之间的连线要短、粗, 两者的地线端相连也要短粗。
在靠近15脚 (VCC) 、14脚 (VM) 管脚处各放置1个0.1uf的电容。
检测电阻选用2512封装的贴片或1W的金属膜, 推荐使用0.22Ω电流大小按下面公式计算:VREF=5*Io*Rs。
5 结语
利用专门的电机控制芯片设计驱动器, 不仅结构简单, 而且价格便宜, 开发周期短, 稳定性高。非常适合小型自动化设备对步进电机的驱动要求。
摘要：THB7128是一款高细分、大功率两相混合式步进电机驱动芯片。本文主要介绍它的原理和应用。该芯片具有细分数高、自动半流与内置混合式衰减模式、内置温度保护及过流保护等特点;输入为脉冲, 可直接与微处理器连接, 实现简易且实用的步进电机驱动解决方案。
大功率范文第6篇
一.学习目标：
1.了解电功的定义及单位，掌握电功的计算公式及其应用; 2. 了解电能表的作用及其计数方法，会用电能表测量电功与电功率; 3. 了解电功率的定义及单位，掌握电功率的计算公式及其应用; 4. 理解额定电压、额定电流及额定功率的含义; 5. 会用伏安法测小灯泡的电功率;
6. 理解焦耳定律的内容、公式及其简要的计算，了解电热器的原理和应用。
二.知识整理：
三.例题及巩固练习：
1、灯泡灯丝断了后可搭接上重新使用，但亮度会增加，而且寿命不长，为什么?
2、将一只“220V 15V”的灯泡与一只“220V 100W”的灯泡串联后接入380V的电路，各灯泡实际消耗的电功率为多少?这样接法有什么不好?
3、一灯泡两端电压由4V增大到10V时，电流变化了2A，则灯泡电功率的变化为多少?灯泡的电阻为多少?
4、两灯泡分别标有“3V 1W”和“6V 3W”字样，若将两灯泡串联接入电路，其两端可加最大电压为多少?若将两灯泡并联接入电路，其干路中允许通过的最大电流为多少?
5、如图所示，电源电压不变，开关S闭合后，灯L
1、L2均发光，当P向右滑动时，下列叙述正确的有(
)
A.灯L1变亮
B.电压表示数变小
C.灯L2变亮
D.电流表示数变小
6、如图，电源电压保持不变，当开关S闭合时，通过R1的电流为0.6A;当开关S断开时，R1两端的电压为2V，R2的电功率为0.8W，求电源电压U和R
1、R2的阻值。 四.课堂检测：
1.两灯都标有“220V 40W”，串联接入家庭电路中，两盏灯消耗的总功率为(
) A. 40W
B.80W
C.20W
D. 10W 2.灯L1标有“6V 3W”，灯L2没有标记，但测得它的电阻是6欧姆，现将灯L1和L2串联在某电路中，灯L1和L2都能正常发光，则这个电路两端电压和L2额定功率分别是(
)
A. 12伏和1.5瓦
B. 12伏和3瓦 C. 9伏和1.5瓦 D. 9伏和3瓦
3.额定功率相同的灯L1和L2，它们的额定电压U1>U2，下面说法正确的是(
)
A. 正常发光时，I1>I2 C. 它们串联时，P1
B. 它们的电阻R1
4.在“测定小灯泡的额定功率”的实验中，某同学电路连接正确，闭合开关，灯泡发光，但测试中无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数都达不到灯泡的额定电压值，原因可能是下述的哪种?(
)
A. 变阻器总阻值太
B. 电压表量程太大 C. 电源电压太低
D. 灯泡灯丝断开
5.一个标有“220V 60W”的电炉，想把它接在110伏的电源上使用，而保持原来的功率不变，下列采取的措施中，正确的是(
)
A. 把电炉丝截去一半 B. 把电炉丝截成等长的两段后再并联起来 C. 把一根同样的电炉丝跟原来的那根串联 D. 把一根同样的电炉丝跟原来的那根并联
6.一个电灯L1接在电压恒定的电源上，消耗的功率为40瓦，另一电灯L2也接在这一电源上消耗的功率为60瓦，若将L1和L2串联后接在这一电源上，则两个灯消耗的总功率是(
)
A. 100瓦
B. 50瓦
C. 24瓦
D. 20瓦
7.如图所示电路，电源电压U恒定，当滑动变阻器RW接入电路的电阻为R时，灯L消耗
1的功率为PL，要使灯L消耗的功率变为4PL，应使滑动变阻器接入电路的电阻变为(
)
A. 2R
B.R/2
C.R+RL
D. 2R+RL
8.灯泡L1标有“8V 25W”，L2标有“8V 2W”，把这两个灯泡串联接到某电源上，闭合开关S后只有一个灯泡正常发光，另一个发光很暗，则该电源电压为(
)
A. 16伏
B. 12伏
C.10伏
D. 8伏
9.两只电阻的规格分别为“5
45W”和“10
40W”，如果把它们并联在电路中，则电路中允许通过的最大电流为(
)
A. 4安培
B. 4.5安培
C. 5安培
D. 5.5安培
10.如图所示，电源电压不变。当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为I1，电阻R1消耗的功率为P1，R1和R3消耗的功率之比为2:1。当S1断开，S2闭合时，电流表的示数为I2，电阻R2消耗的功率为P2，已知I1:I2=2:3则(
)
A. R1:R3=2:1
B. R2:R3=1:1
C. P1:P2=8:9
D. P1:P2=4:9 11.如图所示，U=220伏，且保持不变，定值电阻R2=1210欧。S闭合时，电烙铁R1正常工作。S断开时，通过R1的电流减小到S闭合时的1/2。求： (1)电烙铁的额定功率。(2)S断开时，R
1、R2的总功率。
12.如图所示电路，电源电压保持不变，R1=20欧，当滑动变阻器R2的滑片移到最左端时，电流表的示数为0.5安，若将滑片P移到变阻器的中点时，电流表的示数为0.2安，求滑动变阻器最大阻值和当滑动变阻器滑到最右端时，滑动变阻器消耗的功率。
13.如图所示电路中，S为一单刀双掷开关，灯泡L1上标有“3V 1.5W”的字样，L2的电阻为12欧，电源电压恒为18伏，当开关拨到a，滑动变阻器R的滑片位于变阻器的中点时，L1正常发光。当开关拨到b，滑动变阻器的滑片位于变阻器的右端时，灯泡L2消耗的电功率正好是其额定功
率的1/4，求灯泡L2的额定电压和额定功率。
14.如图所示电路，电源电压恒定，R0是定值电阻。当滑片P由阻值13处a点移到b端时，电压表的示数增大2伏，变阻器前后消耗的功率比为4:3。求：
(1)变阻器滑片P位置变化前后电压表的示数比。 (2)变阻器滑片P在b端时电压表的示数。 (3)求电源电压。
15.如图所示电路，电源电压为12估，R1为8欧。当只闭合开关S1时，灯L正常发光;只闭合S
2、S3时，灯L的功率为额定功率的25/36;只闭合S3时，R2的功率为0.48瓦，且R2
(1)灯L的额定功率。
(2)只闭合S3时，灯L的实际功率。