电力电子课程设计--基于IGBT的UPS设计

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1、东北石油大学课程设计课程电力电子技术课程设计题目基于IGBT的UPS设计院系电气信息工程学院电气工程系专业班级电气07-2班学生姓名学生学号指导教师、2010年11月15日东北石油大学课程设计任务书课程电力电子技术课程设计题目基于IGBT的UPS设计专业电气工程及其自动化姓名学号070603140225主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：主要介绍绝缘栅双极晶体管（IGBT）在不间断电源UPS系统中的应用情况，运用电子仿真软件MATLAB进行建模仿真，并分析IGBT在UPS中损坏的主要原因和实际应用中应注意的问题。基本要求：设计系统和各环节

2、原理清楚，电路图正确。对系统进行MATLAB建模仿真得出正确波形。参考资料：[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2005.9.[2]陈伯时．电力拖动自动控制系统[M]．北京：机械工业出版社，2003．4．[3]孙流芳，牛新国，边萌．电气传动自动化技术手册[M]．北京：机械工业出版社，1992．9．[4]李维波.熟悉Powergui和Multimeter功能模块[J].MATLAB在电气工程中的应用，2006，(1):330-336.完成期限2010.11.8至2010.11.15指导教师高金兰姚建红专业负责人2010年1

3、1月5日目　录1设计内容12方案设计12.1方案介绍12.2主电路设计13各主要部分工作原理23.1整流器部分23.2逆变器和充电器部分33.3蓄电池部分53.4转换开关部分63.5对方案的MATLAB仿真74IGBT常见损坏及解决对策94.1IGBT常见损坏形式94.2IGBT损坏的解决对策97结论10参考文献11电力电子技术课程设计（报告）1设计内容介绍绝缘栅双极晶体管（IGBT）在不间断电源系统中的应用情况，运用电子仿真软件MATLAB进行建模仿真，分析IGBT在UPS中损坏的主要原因和实际应用中应注意的问题。2方案设计2.1方案介绍在UP

4、S中使用的功率器件有双极型功率晶体管、功率MOSFET、可控硅和IGBT，IGBT既有功率MOSFET易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通电压低，通态电流大的优点、使用IGBT成为UPS功率设计的首选，只有对IGBT的特性充分了解和对电路进行可靠性设计，才能发挥IGBT的优点。本文介绍UPS中的IGBT的应用情况和使用中的注意事项。绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种MOSFET与双极晶体管复合的器件。它既有功率MOSFET易于驱动，控制简单、开关频率高的优点，又有功率晶体管的导通电压低，通态电流大，损耗小的显著优点。据东芝

5、公司资料，1200V/100A的IGBT的导通电阻是同一耐压规格的功率MOSFET的1/10，而开关时间是同规格GTR的1/10。由于这些优点，IGBT广泛应用于不间断电源系统（UPS）的设计中。这种使用IGBT的在线式UPS具有效率高，抗冲击能力强、可靠性高的显著优点。UPS主要有后备式、在线互动式和在线式三种结构。在线式UPS以其可靠性高，输出电压稳定，无中断时间等显著优点，广泛用于通信系统、税务、金融、证券、电力、铁路、民航、政府机关的机房中。本文以在线式为介绍对象，介绍UPS中的IGBT的应用。2.2主电路设计如图2.1所示：当市电正常时

6、，经滤波，分3路去控制后级电路：第1路是交流电整流变换为直流电，经充电器对蓄电池组进行浮充电；第2路是经过整流器和大电容滤波变为较为平稳的直流电，再由逆变器变换为稳压稳频的交流电，通过转换开关输送给负载；第3路是转换开关的控制，如果逆变器出现故障，在逻辑控制电路调控下，UPS转为市电直接给负载供电。10电力电子技术课程设计（报告）当市电出现故障(供电中断、电压过高或过低)，UPS工作程序如下：关闭充电器，停止对蓄电池充电；逆变器改为由蓄电池供电，维持负载电能的连续性。滤波充电器整流器电池组转化开关逆变器旁路市电输出市电正常旁路电路电池工作图2.1

7、设计方案——在线式不间断电源主电路3各主要部分工作原理3.1整流器部分Tab图3.1单桥式整流1）部件组成：降压（升压）变压器，单相桥式全控整流电路。经过变压器的合适交流电，送入桥式全控整流电路，在桥式全控中触发电路的控制下，进行整流。输出直流电压。10电力电子技术课程设计（报告）2）说明：整流器是UPS的重要组成部分，它具有两个主要功能：第一，将市电交流电转换为直流电，经滤波后供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压，因此可起到充电器的作用。通常，UPS中的整流器有如下几方面的要求：(1)整流器的输出电压的大小要能调节，以满足对蓄电池进行浮充电和

8、均衡充电的要求。(2)整流器的输出要稳定，一般稳态精度要达到1％。(3)具有一定的过载能力。(4)整流器的输出电压的纹波要小，一般要求在