电力电子课程设计--三相电压型交直交变频器的设计与仿真

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1、电力电子课程设计三相电压型交直交变频器的设计与仿真专业班级：姓名：学号：指导老师：25前言变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机

2、等。但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。它根据直流部分电流、电压的不同形式，又可分为电压型和电流型两种。由于传统能源的枯竭，各国对环境保护的重视以及现存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。但是分布式发电技术发出的电都不是与电网供电系统相同的交流电，无

3、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换成负载可以使用的电流或者大电网电压、频率相匹配的工频交流电。因此，针对特定的分布式发电技术研究与其相匹配的变频器就很有必要。现代电源技术是应用电力电子半导体器件、综合自动控制、微处理器技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用。变频器是由整个电路构成交流一直流一交流一滤波的变频装置，得到了广泛应用。变频器不仅能模拟输出不同国家的电网指标，而且也为出口电器厂商在设计开发

4、、生产、检测等应用中提供纯净可靠的、低谐波失真的、高稳定的电压和频率的正弦波电源输出。变频电源是非常接近于理想的交流电源，可以输出任何国家的电网电压和频率。变频电源的优异特性：1.变频调速系统自身损耗小，工作效率高。2.电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。3.可实现软启动、制动功能，减小启动电流冲击。4.电压平滑性好，效率高。5.调速范围较大，精度高6.体积小，便于安装、调试。现代通用变频器大都是采用二极管整流和由快速全控开关器件IGBT或功率模块IPM组成的PWM逆变器构成交-直-交

5、电压源型变压变频器，目前已经占领了全世界0.5～500kV·A中、小容量变频调速装置的绝大部分市场。在本次设计中也采用电压型变频器。25目录第一章课程设计任务31.1设计目的31.2设计要求31.3设计内容3第二章变频器方案论证42.1变频器的原理框图及组成部分42.2各模块分析及方案选择42.2.1电源选择42.2.2整流、滤波模块方案选择42.2.3逆变模块方案52.2.4控制、驱动电路方案62.2.5SPWM产生方案72.3主电路原理9第三章主回路元件选择113.1不可控整流电路器件选择1

6、13.2逆变电路器件的选择12第四章驱动电路13第五章保护电路设计145.1过电压的产生与保护145.1.2欠压保护145.2过流保护155.3、缓冲电路16第六章PWM控制策略18第七章Matlab仿真22总结24【参考文献】2525第一章课程设计任务1.1设计目的电力电子技术课程设计是电气自动化工程专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节，复习和巩固本课程及其他课程的有关内容，对学生的实践能力的培养和实践技能分训练具有相当重要的意义。通过设计使得获得电力电子技术必要的基本理论、基本分析方法

7、以及基本技能的培养和训练，为学习后续课程以及从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础，也便于学生加深理解和灵活运用所学的理论，提高学生独立分析问题、解决问题的能力，为毕业后的工程实践打下良好的基础。1.2设计要求三相电压型交直交变频器设计与仿真，输入线电压340V—420V，交流输出功率10KW，最大交流输出线电压380V，输出频率60HZ，稳态精度小于2%，频率稳定度小于0.5%，正弦交流输出电压畸变率小于5%。1）掌握空间矢量调制或载波调制；2）控制输出电压Uao,

8、Ubo,Uco;3）元件选型依据。4）负载中，具有三相不控整流设备。1.3设计内容要求学生在深入学习和分析三相电压型交直交变频器的组成和工作原理的基础上，完成主要电路和驱动保护电路的硬件设计和元件选型，并在MATLABSIMULINK平台上，完成谐波电流检测算法、直流电压和输出电流控制的仿真。25第二章变频器方案论证2.1变频器的原理框图及组成部分交直交电路是先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，也称为间接交流变流电路。间接交流变流电路可分为两类，一类是输出电压和频率均可变的交直交变频