电力电子技术课程设计报告--高频交流电源的设计

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1、高频交流电源的设计电力电子技术课程设计报告题目__高频交流电源的设计____专业___电气工程及其自动化_班级学号学生姓名指导教师2008年春季学期起止时间：2008年6月23日至2008年6月27日平时（10%）任务完成（50%）答辩（20%）课设报告（20%）总评成绩10高频交流电源的设计设计任务书9高频交流电源的设计一、设计任务输入为工频交流电源，输出为一个20KHz的交流电源，采用AC—DC—AC间接变频方式完成主电路的设计。二、设计条件与指标1.输入三相交流电源额定电压为380V±10%，50Hz；2.输出负载额定值：10KW,400V,20KHz；过载容量110%；3.直流电压

2、波动系数0.1；4.尽量提高输出波形质量。三、设计要求1.分析题目要求，提出2~3种电路结构，比较并确定主电路结构和控制方案；2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的保护电路；3.参数计算，选择主电路及保护电路元件参数；4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化；5.撰写课程设计报告。四、参考文献1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；2.林渭勋等，《电力电子设备设计和应用手册》。10高频交流电源的设计（要求2000字以上）一、总体设计1．系统功能分析高频交流电源主要由输入整流滤波器、高频器、输出滤波器、控制电路、保护电路等几部分组成。采用AC-DC

3、-AC间接变频方式，其基本原理是:交流输入整流滤波后成为一粗糙的直流电压,高频变换器将这一直流电压变换成高频交流电压,最后经过输出滤波电路,将变压器输出的高频交流电压滤波得到高质量、高品质的交流电压，供负载使用。(1)输入整流滤波器:将电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小较为平滑的直流电压，供下一级变换使用。(2)IGBT全桥逆变器:它是本电源系统的关键部分。它把直流电变换成高频交流电，经过输出滤波器变成所需的隔离直流输出交流电压。(4)控制电路:包括电压反馈、PI调节器、限流器、反余弦等，检测输出直流电压，与基准电压比较，进行隔离放大，调制振荡器输出的脉冲宽度，从而控制变换

4、器以保持输出电压的稳定，防止了输出电压波形失真。(5)保护电路:为了防止电路中的过流和过压，采用RC吸收电路来缓冲。2．主电路的选型（方案设计与比较）（1）输入整流电路的设计整流回路有半波型和全波型，半波型整流电路适用于小电流场合，全波型整流电路适用于大电流场合。采用三相全控整流。触发方式1.采用方波触发，但由于触发脉冲是单一脉冲，输出电压不可控，且有可能失真。10高频交流电源的设计2.采用相控整流，三相PWM整流器主电路结构如图所示，主要包括交流侧的电感、电阻、直流电容、以及由全控开关器件（IGBT）组成的三相全桥电路。Ua、Ub、Uc为三相交流电源，RL为负载。通过，便可以在直流侧得到

5、稳定的电压输出，同时保证交流侧电流相位可控，且谐波小。10高频交流电源的设计（2）输出控制电路设计常用的控制方案包括电流跟踪和矢量控制等控制电路是高频开关电源的很重要的部分，是电源系统可靠工作的保证，开关电源的控制方式基本上都采用时间比率控制(TRC)方式。这种方式又大致分为三大类:l、脉冲宽度调制(Pulsewidthmodulation简称PWM)方式。它用调整脉冲宽度和控制占空比的方法来达到输出电压的稳定。2、脉冲频率调制(PulsefrequeneyModulation即pFM)方式，它采用脉冲频率来改变脉冲占空比来控制输出电压的稳定。3、混合调制方式，即前二者兼而有之的方式，既控

6、制脉冲宽度，又改变脉冲频率，用综合技术来改变脉冲占空比和脉冲周期来控制输出电压的稳定。目前，以脉冲调制PWM应用最多。此处采用SPWM调制方式。10高频交流电源的设计2.总体实现框架三相工频交流电源电源整流电路LC滤波电路逆变电路控制电路保护电路DCACCACC二、主要参数及电路设计输出负载额定电压为U=400V，额定功率P=10kw，输出负载阻值===16Ω额定电流有效值由三相桥式整流公式10高频交流电源的设计当=0时，整流后输出电压最大值为220×2.34=514.8V滤波电感L1计算：为了保证电流连续和短路电流，则=电源输出滤波器参数的选择畸变系数DF(DistortionFacto

7、r):通常逆变电路输出端要经LC滤波器后再接负载(其中，L串联在电路中，C并联在负载两端)。若逆变电路输出的n次谐波有效值为K，则经LC滤波器衰减以后输出到负载的。适当地选择L，C使n次谐波容抗远小于感抗输出滤波电感的选择要考虑诸多因素，电感值太大，则在滤波电感上的基波电压降也就越大，同时还使系统的动态响应变差;电感值太小，则会严重影响输出波形的质量。通过对高频交流电源主电路的仿真分析，对输出滤波器参数进行了优化设计，最