振荡式微型电动机三相交流电源的设计报告

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1、编号本科生课程设计报告题目：振荡式微型电动机三相交流电源的设计物联网学院自动化专业学号学生姓名指导教师二〇一二年六月振荡式微型电动机三相交流电源的设计一：三相正弦波1.设计要求与技术指标1）设计要求：直流电转换成对称三相交流电。2)技术指标：输入直流电压+15V,输出三相交流电压+10V,频率405Hz,输出电流200mA以上，三相电压不对称度小于2%，频率稳定度10﹣²～10﹣³，正弦波失真度小于1%。2.设计方案3.单元电路的基本原理微电机驱动电源的基本单元电路如图1-1所示，图1-1集成功率运算放大器AR1和外围元件，，电容构成

2、有源移相器，其频率特性为（j）==﹣其幅频特性为A（）=其相频特性为式中为反相输入运算放大器的基本相移;为有源移相器的附加相移。有源移相器的对数幅频特性为20lgA（）=20lg－20lg若取=2，=，可得有源移相器的增益A（）=1，这是有源移相器构成正弦波振荡器的幅值平衡条件；相移=－180°－60°＋360°=120°，表明输出电压领先输入电压相位角120°，这是有源移相器构成正弦波振荡的相位平衡条件。利用Multisim的ACFrequencyAnalysis功能，将扫频范围调整到1Hz～2MHz，可观察到幅频特性曲线和相频特性

3、曲线，如图1-2图1-2图1-3所示。图1-3是有源移相器输出电压和输入电压的波形。4.整体电路图1-41）电路开头由直流电源V1和电容C7、C8、C9、C10组成，对有源移相电路提供正负15V电压。直流电压V1，通常由单相交流电源经过变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等环节后取得。2）电路主体部分将三个有源移相器级联，并将AR3的输出端与AR1的输入端连接，形成闭环电路，其环路增益AF=1，环路总相移为＋＋=。3）电路尾部因微型电动机的功率因数较低，电流滞后角较大，图中整流管D1-D6，构成续流电桥；电阻器R10、R11、R12和

4、电容器C4、C5、C6构成负载的无功功率补偿电路，电阻器R10、R11、R12还兼有限制输出电流的作用，避免无意中因瞬间短路可能造成的电源的损坏。5．数据记录振荡式微电机三相变流电源—正弦交流电源=Usinwt=Usin（wt-）=Usin（wt+）波形为正弦波：幅值10V电位器为48.8K频率400HZ波形图如下：根据三相交流电源的技术指标的要求，可调节并确定有源移相器的参数，当=49kΩ，=100kΩ,R3=33kΩ，Ｃ１＝6800pF时，f0=405Hz。当／（2）>=1,e能产生梯形波。二:三相梯形波电流1.设计要求与技术指标

5、1).设计要求：（1）设计移相式微型电动机三相梯形波变流电源；（2）设计积分式微型电动机三相梯形波变流电源。2).技术指标：（1）移相式微电机三相梯形波驱动电源的输入直流电压为±12V，输出三相交流电压14V，频率500Hz，输出电流200mA，三相电压不对称度2%，频率稳定度～，正弦波失真度1%。（2）积分式微型电动机三相梯形波变流电源的输入直流电压为±12V，输出电压为14V，频率为500Hz，电流为1A，频率为定度为2×，电压稳定度为1%。2.设计方案1).移相式微型电动机三相梯形波电源2）.积分式微型电动机三相梯形波电源3.单

6、元电路基本原理1）.移相式微型电动机三相图2-1移相式微型电动机三相梯形波驱动电源的基本单元电路如图2-1所示，集成功率运算放大器AR1和外围元件，，电容构成有源移相器，其频率特性为（j）==﹣其幅频特性为A（）=其相频特性为式中为反相输入运算放大器的基本相移;为有源移相器的附加相移。有源移相器的对数幅频特性为20lgA（）=20lg－20lg若取=2，=，可得有源移相器的增益A（）=1，这是有源移相器构成正弦波振荡器的幅值平衡条件；相移=－180°－60°＋360°=120°，是移相器构成正弦波振荡器的相位平衡条件。为产生梯形波振荡

7、，须使2，并保证相位平衡条件，利用集成运算放大器的非线性限幅特性，产生梯形波的输出。根据该条件，选，=33，=6800pF，如图2-1所示，这时集成运放的静态增益A（）=（100/5.1）=19.62。当输入正弦波时，输出的梯形波如图2-2所示。2）.积分式微型电动机三相梯形波电源积分式微型电动机三相梯形波驱动电源的基本单元电路如图2-3所示图2-3在时间段的积分值，式中为积分起始时刻的输出电压，即积分运算的起始值，积分的终值是时刻的输出电压。当为常量时，输出电压。4．整体电路图2-4电路的首部尾部的功能与图1-4的一样，电路的主体由

8、三个运算放大器变为三个对称的积分电路，当每级积分器产生﹣的附加相移，即可满足梯形波振荡的相位条件，梯形波振荡的幅值条件因积分器的静态增益为无穷大而自动满足。图2-55．数据分析移相式微型电动机三相梯形波电源波形为梯形波：