电力电子课程设计--交-直-交PWM变频电源

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1、电力电子课程设计交-直-交PWM变频电源学号：0909081626姓名：班级：电气0803班学院：信息科学与工程学院指导老师：欧阳昌华前言变频电源是电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全性和可靠性。变频电源自问世以来引起了国内外电源界的普遍关注。现已成为具有发展前景和影响力的一项高新技术产品。现代变频电源以其低损耗、高效率、电路简洁等显著优点而受到人们的青睐，并广泛的应用于电气传动、计算机、电子设备、仪器仪表、通信设备和家用电器中。今年来随着工业自动化产业的告诉发展，人们对变频电源的需求与日剧增，变频电源的开发研制生产已成为发展前景十分诱人的朝阳产业。目

2、前，随着变频电源的广泛应用，变频电源显示除了强大的生命力，其具有高集成度、高性能比、最简的外围电路、最佳的性能指标等特点。变频电源是将市电中的交流电经过AC→DC→AC变换,输出为纯净的正弦波，输出频率和电压一定范围内可调。它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。当今国际上先进的变频电源是采用IGBT逆变输出技术，用先

3、进微处理器控制设计而成的高性能精密电源，它具有过流、短路、过压、欠压、过载等保护及报警故障显示功能，确保用电设备及变频电源安全。具有负载适应性强，输出波形品质好，良好的人机界面，操作简单，体积小，重量轻等特点。正弦波输出，可调输出电压及频率的变频电源为用电设备提供了所需要的交流电。目录一、课程设计任务31.1设计目的31.2设计要求41.3设计内容4二、方案论证42.1整流电路方案42.2中间滤波电路方案52.3逆变电路方案62.4控制模块方案7三、主回路系统组成7四、元件参数计算及选择94.1整流电路元件选择94.2中间滤波电路元件选型104.3逆变电路元件选型10五、单元

4、电路设计125.1SPWM波形发生电路125.2驱动电路设计145.3保护电路设计155.4缓冲电路设计175.5输出滤波设计195.6逆变变压器选择21六、PWM控制策略22七、总结25八、参考文献26附录27原理图27一、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

5、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设计要求要求交流输出额定相电压220V,额定相电流为240A，频率变化范围2~50Hz，其交流输入相电压为380V，电压波动频率为为±10％。1.3设计内容(1)变频电源方案论证及设计(2)主回路元件选择(3)驱动电路设计(4)保护电路设计(5)缓冲电路设计(6)PWM控制策略(7)滤波电路设计(8)逆变变压器设计二、方案论证2.1整流电路方案整流电路是将交流电变为直流电，实现AC/DC的转换。在实际应用中，一般使用桥式整流电路。常用的桥式整流电

6、路可以分为：不可控整流、全控整流、半控整流。所以有以下两种种方案：方案一：不可控整流。三相桥式不可控整流电路中整流器件是普通的二极管，是不可控器件，当它承受正向电压时会立即自然导通，承受反向电压时会立即阻断电路。其特点是电路设计简单，功耗较小。缺点是输出电压不可变。方案二：可控整流。三相桥式可控整流电路的整流器件为晶闸管，利用晶闸管的特性来控制晶闸管的通断，要求在整流时要附加脉冲触发电路，改变延迟触发角可以改变整流输出电压的平均值。其特点是可以方便的改变输出电压平均值，缺点是要附加触发电路，控制复杂。综合以上三种整流电路，桥式不可控整流电路设计比较简单，功耗小。而半控和全控整

7、流电路控制方式复杂，晶闸管在导通后功耗相对较大，触发角控制不好的情况下会使电路出现断续的现象，所以本课程设计采用简单的桥式不可控整流电路。三相桥式不可控整流电路2.2中间滤波电路方案三相全波整流后的电压波形脉动较大，为了保证逆变电路能够获得较高质量的直流电流或电压，需要进行滤波。由于下面逆变电路为电压型逆变，所以中间通过大容量的电容进行滤波。由于受到电解电容的电容量和耐压能力的限制，滤波电路通常由若干个电容器并联成一组，又由两个电容器组串联而成。因为电解电容器的电容量有较大的离散型。故两个电容器组的电容