EWB仿真设计报告

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1、目录振荡式微型电动机三相变流电源仿真设计2一、设计要求与技术指标2二、技术背景2三、原理与电路设计2四、仿真技术指标与结果4五、附录（器件清单）6振荡式微型电动机三相方波电源仿真设计7一，设计要求与技术指标：7二、技术背景7三、原理与电路设计7四、仿真技术指标与结果9五、附录（器件清单）10振荡式微型电动机三相梯形波电源仿真设计11一，设计要求与技术指标11二、技术背景11三、原理与电路设计11四、仿真技术指标与结果14五、附录（器件清单）18EWB仿真设计(选做)19一、产生方波19二、三角波转正弦波20三、产生阶梯波2

2、1-22-振荡式微型电动机三相变流电源仿真设计一、设计要求与技术指标1.设计要求:将输入交流电转换成直流电,再将直流电转换成对称三相交流电。2.技术指标:输入直流电压30伏，输出三相交流电压20伏，频率405Hz，输出电流200mA，三相电压不对称2%，频率稳定度10-2～10-3，正弦波失真度1%。二、技术背景随着现代科学技术的不断发展和学科领域的相互渗透，微电机生产制造技术已从单纯的机械电气技术向高度集成化的数字电子化方向发展。微电机的应用迅速从军事装备、工业自动控制系统扩展到办公自动化、家庭自动化和工厂自动化领域，据

3、国际小机电制造商统计，微小型电机的典型应用在5000种以上。我国2000年微型电动机的产量达50亿台，约占全球产量的60%。微电机的数量大、种类多、用途广，对驱动电源性能将提出更具体的要求。本节将利用具有过电流保护和过热保护等环节的集成功率放大器构成有源移相器，再由三个相同的有源移相器构成闭环电路，产生正弦波振荡，将直流电变换成对称的三相正弦交流电，并采用电子工作平台（EWB）软件进行研究。该三相变流电源的结构新颖、技术指标优良、使用方便、便于集成化。三、原理与电路设计微电机驱动电源的基本单元电路如图1所示，集成动率运算发

4、大器AR1和外围元件R1、R2、R3，电容C1构成有源移相器，其频率特性为A（jω）==-（1）其幅频特性为A（ω）=（2）其相频特性为φ（ω）=-π-arctanωR2C1（3）-22-式中，-π为反相输入运算放大器的基本相移；arctanωR2C1为有源移相器的附加相移。由式（2）得出有源移相器的对数幅频特性为20lgA(ω)=20lg-20lg(4)若取R2/R1=2,ω=ωo=/(R2C1),并代入式(3),(4)可得有源移相器的增益A(ω)=1,这是有源移相器构成正弦波振荡器的幅值平衡条件；相移ψ（ω）=-180

5、0-600+3600=1200，表明输出电压Uo领先输入电压Ui相位角1200，是有源相位器构成正弦波振荡器的平衡条件。通过计算机仿真可在虚拟扫频仪上观察到有源移相器的幅频特性曲线和相频特性曲线。图2所示是有源移相器输出电压Uo和输入电压Ui的波形。图1有源移相器图2幅频特性和相频特性曲线根据三相变流电源的技术指标的要求，可调节并确定有源移相器的参数，当R1=49KΩ，R2=100KΩ，R3=33KΩ，C1=6800PF时，在虚拟频率特性图示仪上观测到有源移相器的一组数据为：f=405Hz,相移φ=1200，增益20lgA

6、(ω)=0。在三个图所示的有源移响器级联，并将AR3的输出端与AR1的输入端连接，形成闭环电路，构成振荡式微型电动机三相变流电源，如图3所示。其环路增益AF=1，三个有源移相器总相移为1200+1200+1200=3600-22-，该电路将产生正弦波振荡，在AR1、AR2、AR3的输出端，即W、V、U端产生对称的三相正弦波电压，三相正弦波电压的相序是U-V-W，即Uu=Usin(ωt)Uv=Usin(ωt-1200)Uw=Usin(ωt+1200)三相对称电源的频率为f=/(2πR2C1)。四、仿真技术指标与结果1、仿真技

7、术指标：为使三相变流电源电路较快地起振,并在电源波动和出现干扰脉冲时稳定可靠地工作,应使环路增益AF略大于1,即应使移相器的静态增益A(w)=R2/(2R1)≥1,即R2≥2R1,可通过调节图7-10中“同变（轴）电位器”R1达到这一要求。如果静态增益调得过大，受集成运算放大器非线性特性的限制，输出电压波形将出现失真。图7-11是在虚拟示波器上观察到的三相对称电压的波形。该变流电源可达到如下指标，输出直流电压30V，输出三相交流电压20V，频率405HZ，电流200mA，三相电压不对称度2%，频率稳定10-2-10-3，正

8、弦波失真度1%。微型电动机的功率因数较低，电流滞后角较大，整流管D1-D6构成续流电桥；电阻器R10、R11、R12，和电容器C4、C5、C6构成负载的无功功率补偿电路，电容C4、C5、C6的取值应根据电动机的功率因数和补偿要求进行计算。电阻器R10、R11、R12还兼有限制输出电流的作用，避免无意中因