电力电子设计制作培训课件.ppt

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1、电力电子电路设计制作前言《电力电子设计制作》是在学完《电力电子变流技术》课程之后的一个实践教学环节，通过电力电子电路的实际制作，使学生在理论联系实际、综合分析、理论计算、电路制作、调试、安装与实验研究等方面得到综合训练和提高，从而培养学生具有独立设计和制作实际电路、解决问题和从事工程实操的初步能力。通过一个指定的变流电路的制作和调试及实验过程，使学生初步掌握变流电路的制作、元器件的选择、印刷电路板的制作、焊接技术及电路调试与测试的一般顺序、规范和方法，提高正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力。同时，培养学生

2、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风与实操技能，为毕业设计及今后的工程应用打好基础。以小功率晶闸管变流电路的制作为例，概要介绍电路的制作过程、工艺要求和方法。学生须按题意进行变流电路的设计、制作、安装、焊接、调试和测试等实训。最后将制作的电路板经验收合格，方能取得学分。一、电路设计与选择设计一台电力电子变流电路，必须满足用户的要求，首先要考虑电路的技术性能；其次是经济指标；还有先进性和可行性。因此，必须对电路的使用条件、供电的对象及工艺要求进行调研，搜集相关的图样和技术资料及样机，了解国内外同类产品的技术水平和发展趋势

3、，然后对电路的方案进行必要的比较和论证，使之变成一个可以付诸实施的技术方案。一台完整的电力电子变流电路包括负载、主电路、触发器及控制器等四部分。因此，设计与选择的内容也分为主电路、触发单元和反馈控制等三部分。1、主电路在电力电子变流电路中，主电路用来进行电能的变换，因此，通常是电路中的高电压和大电流环节。主电路的结构形式要按负载的功率和性质来定。对于小功率负载（小于4kw），若用于直流调速，则可采用单相桥式整流；对于交流调压，亦可采用单相交流调压。而负载功率很大时，则应采用三相桥式整流，或者是多重化整流。对于交流变频电路

4、，则应采用三相桥式电路。由于电力电子器件成本的下降，及电力系统对变流电路要求的提高，现在的小功率变流电路也都采用三相桥式结构。只有照明、充电、调温等装置，还在采用单相结构。至于功率器件的选择，要从可靠性、经济性及运用性来考虑。晶闸管器件成本低、工作可靠、电流等级大，在交-直流的调压电路和交流调压电路中大量采用。大功率晶体管、功率场效应晶体管及绝缘门极晶体管等全控型功率器件，控制特性好、动作快，但过载能力差、易损坏，故用于交流变频电路。在主电路结构及功率器件选定之后，还要考虑变压器和电抗器。在电力电子变流电路中，变压器的作

5、用有二，一是用来电气隔离，二是进行输入交流电压匹配。对于需要220V电压的负载，若采用三相桥式变流电路供电，则需要用整流变压器将380V交流电压降压。至于采用12相、18相等多相整流供电的变流电路，则必须用变压器进行分相供电。至于电抗器，主要用于需要平波的负载，如直流电动机调速。此外，主电路还需要选择过压和过流保护环节，以及相应的开关电器。至此，主电路的结构形式就可确定了。2、触发器的选择门极电压又叫触发电压，产生触发信号的单元称为触发器。触发器性能的好坏，不但关系负载侧电压的调节范围，而且对电路的可靠运行有很大的影响。

6、因此，触发器必须能快速、准确、可靠地送出脉冲信号，为此，正确选用或设计触发器是又一项重要步骤。触发器性能的优劣常用下列几条来衡量：触发脉冲必须保持与主电路交流电源同步，以保证每个周期或半个周期在相同的控制角处触发功率器件。触发脉冲应能在一定的范围内移动。对于不同的主电路要求的移相范围也不同。对于三相半波电路，电阻性负载，移相范围为0°~150°；三相桥式全控电路大电感负载，整流区为0°~90°；对于交流调压电路，电阻负载移相范围为0°~180°。触发信号应有足够的功率（电压与电流）。通常为保证功率器件可靠触发，触发器送出

7、的触发电压和电流，应当大于器件上所标的触发电压和电流。触发脉冲的上升前沿要陡。触发脉冲应有一定的宽度。触发器的种类可分为三种，即模拟式，数字式和单片机式。其中模拟式电子触发器结构简单、抗扰性能好、易于维修，但精度低。数字式触发器精度高、可靠性好，但线路复杂、成本高。单片机式触发器体积小、功耗低、调节方便、精度高，但易受干扰。因此，触发器的选择应根据变流电路的应用场合和用户的要求来定。对于小功率的普通调压、调温等负载，常规的电子式触发器已能满足要求。3、控制方式的选择在变流电路中，主电路用来变换电源的性质，以对负载供电。触

8、发器的作用是传递控制信号，将电压幅值变化的控制信号变换成角度不同的脉冲信号，触发功率器件。因此，控制单元或方式也是电路选择的内容。在电动机调速系统中，控制单元由调节器，速度给定及反馈构成；在加热炉或调光装置中，控制信号由手动电位器或晶体管放大器产生。大型的生产设备或现代化的生产线，控制信号由PLC和计算机产生。4、稳