单相交直交变频装置设计

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1、《电力电子技术》课程设计说明书单相交—直—交变频装置设计学院:电信学院学生姓名：指导教师：职称/学位专业：电气工程及其自动化班级：学号：完成时间：摘要由于传统能源的枯竭，各国对环境保护的重视以及现存的电力系统的种种弊端，分布式发电将在未来的供电系统中发挥越来越重要的作用。近年来以燃料电池发电技术发展迅速。但是分布式发电技术发出发出的电都不是与电网供电系统相同的交流电，无法与大电网联网或者直接供给普通负载使用，都需要变频装置将其变换成负载可以使用的交流电或者与大电网电压、频率相匹配的公频交流电。因此，针对特定的分布式发电技术研究与其

2、配套的变频电源就很有必要。本文针对内燃机拖动永磁发电机的中小功率分布式发电系统，设计一套变频电源，将发电机发出的中频交流电变换为相电压220V，频率50HZ的公频交流电。在论述和分析了变频电源机器控制技术发展的概况和趋势的基础上，结合本课题任务的实际情况，设计了一套中小功率的逆变电源。系统中PWM（PulseWidthModulation)控制信号采用专用集成芯片SA4828生成，减轻了控制器的工作量也提高系统了可靠性。控制器选用集成了A/D转换器的单片机。使得系统的硬科复杂性降低，提高了可靠性。关键词：交流电；变频；电网；PWM

3、目录1总体原理图11.1方框图11.2电路原理图11.2.1主回路电路原理图21.2.2整流电路21.2.3滤波电路21.2.4逆变电路32电路组成62.1控制电路62.2驱动电路72.3主电路83仿真结果93.1仿真环境93.2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置93.3具体仿真结果123.3.1仿真电路图123.3.2整流滤波输出电压计算域仿真123.3.3逆变输出电压计算与仿真13参考文献15致谢161总体原理图PWM波形辅助电路1.1方框图交流输出交流输入整流器逆变器DC滤波器DC图1总体方框图1.2电路原理图1.2.1

4、主回路电路原理图图2主回路原理图如图所示，交直流变换电路为不可控整流电路，输入的交流电通过变压器和桥式整流电路转换为直流电，输入的交流电通过变压器和桥式整流电路转化为直流电，滤波电路用电感和电容滤波，逆变部分采用四只IGBT管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式，输出经LC低通滤波器滤波，滤除高次谐波，得到频率可调的交流端输出。161.2.2整流电路整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器组成，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成，滤波器接在主电路与

5、负载之间，用于滤波脉动直流电压中的交流成分，变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入变压与直流输出变压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。此部分结构简单、工作可靠，其性能满足实验的需要，故采用桥式整流电路。其作用是将固定频率和电压的交流电整流为直流电能。此外整个电路需要辅助的正负5V的电源，故通过降压，滤波，稳压得到稳定的正负5V电压。电路如下：图3整流滤波电路和辅助电源1.2.3滤波电路元件组成，如滤波电路的原理作用：滤波电路常用于滤去整流输出中的纹波，一把的电抗在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电

6、感器L,以及由电容，电感组成而成的各种复试滤波电路。16在交流电源转换直流电源后，电路会有电压波动，为抑制电压的波动，采用简单的电容滤波。当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电转化成磁场能存储于电感之中；单通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，一补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平静，而且整流二级管的导通角增大，在电

7、感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>WL时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤波效果愈好。另外，由于滤波电动势的作用，可以使二极管的导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。1.2.4逆变电路逆变电路同整流电路相反，逆变电路就是将直流电压装换位所要频率的交流电压，逆变电路是与整流电路相对应，将低电压变为高电压，把直流电变成交流电的电路。逆变电路是通用变频器核心的部件之一，起着非常重要的作用。它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路输出的直流电源

8、转换为频率和电压都任意可调的交流电源，将直流电能变换为交流电能的变化电路。本方案中的逆变部分，采用单相桥式逆变电路，PWM控制，输出电压的大小及频率均可通过PWM控制进行调节。电路如下：图4主电路（1）变频器的工作原理16以单相桥式逆变电路为例，S