步進電機驅動器直流電源設計的原理圖

整流變壓器的設計

三相整流變壓器的設計包括：一、二次繞組的聯結方式，二次側電壓的計算，一、二次側電流的計算，容量的計算與確定，結構形式的選擇等環節。其中一、二次繞組的聯結方式及二次側電壓的確定是我們重點分析的內容。本文以某一步進電機驅動器的3個直流電源設計為例進行詳細介紹，原理圖如圖1。

圖1　步進電機驅動器直流電源設計的原理圖

1、二次側電壓的確定

二次電壓不僅與負載電壓(即要設計的直流穩壓電源電壓)和整流電路有關，而且與穩壓器件有關。對于要求高的選橋式整流電路，用電容濾波穩壓和穩壓器穩壓，對于要求低的則可以不穩壓或用電容穩壓。如在圖1中，+7V低壓驅動，主要是用來鎖相，其電流小、電壓低，電壓波動對驅動電源的工作狀態影響不大，不用穩壓；+110V用以高壓驅動，斷續式供電且頻率很高，大的電流和電流變化率會產生很高過電壓，因此要用電解電容穩壓，電阻限流；+12V用于計算機和集成電路的電源，電流小、電壓低，但要求電壓穩定、紋波系數小，因此用電容和三端穩壓器兩級穩壓。對于不同的穩壓手段，二次電壓有著不同的確定方法，理論上這3個電壓的計算式相同，即U2=Ud／2．34　或UL＝Ud／1．35，計算的3個二次電壓分別為：5.2V、81.5V和8.9V，但這樣計算的結果在實際中不和適，因此，有些量必須用工程估算式來確定，如三相不可逆整流系統一般用公式UL=(0.9～1.0)·Ud估算，如果直流側用電解電容濾波時、輸出平均值會升高，一般用公式UL=Ud/2?估算；如果直流側用電容和三端穩壓器穩壓，為了擴大穩壓范圍，Ud一般應升高3～6V，再用公式UL＝(0.9～1.0)·Ud估算。這樣確定的3個二次電壓分別為：UL7=0.9×7=6.3V，UL110=110/2?=78V,UL12=16×0.9=14.4V。

2、一、二次例電流計算及容量確定

二次電流要根據負載電流的大小和整流電路來定，在圖1中采用三相橋式整流電路，用式I2＝(2/3)?Id求出3個二次電流有效值分別為：3.26A、6.5A、1.63A，就得到3個二次電壓和電流。根據變壓器一、二次功率近似相等原則，可求得一次電流I1＝1.45A，變壓器的容量為S=953VA，按1.5kVA選變壓器型號。

3、一、二次例繞組聯結方式的確定

三相交壓器繞組可以根據需要接成星形或Δ形。三相整流電路一般用于大功率(即負載功率在4kW以上)整流，變壓器通常接成Y／Δ、　Δ／Y 2種。Δ／Y接法可使電源線電流有2個階梯，更接近正弦波，諧波影響小，可控整流電路用得比較多；Y／Δ接法可以提供單相交流電源，減小二次繞組電流，一般用于大功率二極管整流電路；對于小功率三相變壓器有時也接成Y／Y型，雖然這種接法會給電網引入諧波．但畢竟其功率小，影響也較小。總之，選的時候既要考慮對電網的影響，又要盡量減小繞組電流，降低繞組絕緣等級。在圖1中，7V和12V電流比較小，電壓低，選星形接法；110V電流大，電壓不是太高，選Δ形接法，可大大降低繞組中電流，減小繞組線徑，延長使用壽命；一次繞組的線電壓雖然高(380V)，但變壓器容量只有2kW，一次電流為1.45A，所以選星形接法，可降低繞組的電壓和繞組的絕緣等。