《电力电子技术》课程设计-交-直-交pwm变频电源的设计

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1、中南大学《电力电子技术》课程设计前言《电力电子技术》是普通高等工科学校电气自动化专业和电气技术专业的主要课程，而本次电力电子技术课程设计是在学习完《电力电子技术》这门课程后一个重要性的实践性教学环节，通过把理论知识运用于实践，加深对这门课程的理解和掌握其精髓，通过实践巩固理论知识，实现理论与实践的完美结合，为今后解决实际问题打下坚实的基础。同时也加强实践意识，培养迅速把理论知识运用于实践的能力。在《电力电子技术》理论课程中，我们学习了电力电子器件，整流电路，直流斩波电路，交流电力控制电路，交交变频电路

2、，逆变电路，PWM控制技术，软开关技术，组合变流电路等方面的知识。通过该课程设计可以进一步对所学知识的掌握，了解各种变流电路的基本原理和设计方法，培养独立分析问题和解决问题的能力。并对电力电子的相关常识得到了解，同时对电力电子技术的各种器件具进行深层次的掌握，训练作为一名电气工程师在各个方面的综合能力，为今后在工作岗位上奠定扎实的基础。本次课程设计是交-直-交PWM变频电源的设计，根据设计要求，并适当考虑到理论与实际情况的偏差，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变频电源方案论证及设计，选择主

3、回路元件，确定驱动电路，保护电路，缓冲电路的设计，采取PWM控制策略，确定逆变变压器的设计等。在本次课程设计中，先后得到了老师的鼎力帮助，并与本课题同学多次进行商讨，在此表示诚挚的谢意！本次课程设计涉及面非常广，查阅了大量资料，由于很多方面的知识都是临时去学习，对所查阅的资料的正确性也没有一一考证，另外，这是本人第一次系统性进行电力电子方面课题的设计，限于在此方面知识的欠缺，设计当中不免存在并非最优方案和不完善的地方，因此，错误与疏漏之处再所难免，望老师批评指正。-20-中南大学《电力电子技术》课程设

4、计目录第一章概论-2-1.1设计要求-2-1.2设计内容-2-第二章变频电源方案论证及设计-3-2.1交流-直流部分设计方案-3-2.2直流-交流部分设计方案-4-第三章主回路元件选择-5-3.1电容滤波的三相不可控整流电路-6-3.2双极性调制控制方式的三相桥式PWM电压型逆变电路-8-第四章驱动电路设计-9-4.1驱动电路概述-9-4.2驱动电路选取-9-第五章保护电路设计-10-5.1短路保护-10-5.2过电压保护-11-第六章缓冲电路设计-11-6.1缓冲电路的作用-11-6.2缓冲电路具体

5、设计-12-第七章PWM控制策略-13-7.1PWM控制技术简介-13-7.2PWM控制策略-14-第八章滤波电路设计-16-第九章逆变电压器设计-16-总结-17-参考文献-18-附录一元件清单-19-附录二电路图-20--20-中南大学《电力电子技术》课程设计第一章概论PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中，绝对大部分都是PWM逆变电路。可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变中的应用，才发展的比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。这次设计

6、的任务是利用PWM技术，设计一台交—直—交变频电源。1.1设计要求输出交流额定相电压220V，额定相电流240A，频率变化范围2-50Hz，其交流输入线电压为380V，电压波动率为±10%。1.2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；-20-中南大学《电力电子技术》课程设计第二章变频电源方案论证及设计交-直-交PWM变频电源方案如下：图表1交-直-交PWM变

7、频电源设计方案所设计的交-直-交PWM变频电源的总体框图如上所示，其中，各部分如下：2.1交流-直流部分设计方案对于AC-DC部分，由于三相交流输入线电压为380V，电压波动率为±10%，故此采用电容滤波的三相不可控整流电路，电路图如下：图表2主电路AC-DC部分-20-中南大学《电力电子技术》课程设计加入电容C，滤平全波整流后的电压纹波，另外当负载变化时，使直流电压保持平稳，即滤波作用。2.2直流-交流部分设计方案对于DC-AC部分，由于指定用PWM控制技术进行逆变，故此采用三相桥式PWM电压型逆变

8、电路，电路图如下：图表3主电路DC-AC部分电路中的两个电容即为总体框图中的Ca和Cb。2.3驱动电路设计方案驱动电路如下：-20-中南大学《电力电子技术》课程设计图表4驱动电路设计由于本交-直-交PWM变频电源的逆变电路采用三相桥式PWM电压型逆变电路，根据其特点，要求逆变电路中采用全控型电力电子器件，然而电力电子器件中的全控型器件种类较多，有电力MOSFET、GTR、GTO等。其中GR、GTO的关断速度较差，会影响输出波形，效果会很差。而IGBT则综