电力电子装置课程设计

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1、武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：李闯专业班级：电气0903班指导教师：朱国荣工作单位：自动化学院题目:交流变换器装置设计初始条件：输入三相交流电：380V，50Hz。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、输出单相交流电，100V，400Hz。2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。3、设计出完整电路图。时间安排：课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总

2、时间的20%。第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书目录摘要1交流变换器装置设计21.任务要求22.方案论证33.模块电路设计43.1开关器件43.2直流滤波电路43.3输出滤波器53.4整流电路63.5单相恒压恒频正弦波逆变器83.6控制系统93.7辅助电源103.8过电压保护113.9过电流保护124.主电路调试135.总结15参考文献16武汉理工大学《电

3、力电子装置及控制》课程设计说明书摘要正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。交一直一交变频是目前变频电源的主要形式。本文所研究的变频电源即采用这种形式。按照电压、频率的控制方式，交一直一交变频器一种主要结构是采用单相桥式全控整流器整流、脉宽调制型(PWM)逆变器同时实现调压调频方式。

4、此时全控整流提高了装置输入功率因数，减小了对电网的谐波污染，又因采用高开关频率的逆变器，输出谐波很小，性能优良。关键词：整流器逆变器PWM控制17武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书交流变换器装置设计1.任务要求从结构上看，变频电源可分为直接变频和间接变频两大类。直接变频又称为交一交变频，是一种将工频交流电直接转换为频率可控的交流电，中间没有直流环节的变频形式。间接变频又称为交一直一交变频，是将工频交流电先经过整流器成直流电，再通过逆变器将直流电变换成频率可变的交流电的变频形式，因此这种变频方式又被称为有直流

5、环节的变频方式。其中，把直流电变成交流电的过程叫做逆变，完成逆变功能的电路称为逆变电路。本文所研究的交流变频器可以分为四个功能模块：整流电路、逆变电路、输出滤波器和控制电路。整流电路是一个单相AC／DC变换电路，功能是把AC380V／50Hz的电源进行整流滤波后转换成稳定直流电源供给逆变电路。逆变电路是该电源的关键电路，其功能是实现DC／AC的功率变换，即在在控制电路的控制下把直流电源转换成单相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。本次设计要求：输入三相交流电：380V，50Hz，输出单相交流电，100V，40

6、0Hz。其中需要采用两级变换：AC/DC,DC/AC，即交直变换，和直流逆变，还需要列出设计的完整电路图。17武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书2.方案论证根据要求，输入的是三相交流50HZ，输出的是400HZ，而且采用两级变换，因此属于交―直―交变频。需要先对输入电压进行整流，电容滤波后再采用电压型单相桥式PWM逆变电路，利用调制电路设置信号波的频率400HZ，调制信号设置成5000HZ的SPWM正弦波，最后利用LC滤波电路将得到的交流方波变成正弦波。最终得要的就是220V，400HZ的交流电，满足设计的

7、要求。整体的设计系统框图如图2.1所示。LC滤波电路PWM逆变电路滤波电路整流电路380V/50HZ100V/400HZSPWM触发信号触发信号图2.1系统结构框图上图中并没有列出缓冲电路，为了使波形平滑，减少干扰带来的扰动，除了滤波环节还要有缓冲电路；本电路对性能的要求不是很高，所以可以采用简单的能耗串联缓冲或者并联缓冲电路。控制电路也需要附加的电源，并于电网能隔离开来，防止对电网有干扰信号，我们称对控制电路的电源为辅助电源，为±12V。本次电路中还应该包括保护电路，比如短路保护、过温保护等。该主电路的原理图如附录一所

8、示，电阻、交流接触器、按钮组成合闸充电和启动的环节，、是直流滤波和抑制干扰的滤波环节，IGBT开关组成逆变桥，每个开关旁的R、C、D是并联缓冲电路，TA是电流互感器。接下来我们将讨论对整流、逆变、控制电路和输出滤波这几个模块的参数选择、电路连接分别进行讨论。17武汉理工大学《电力电子装置及控制》课程设计说明书3.模块