电力电子装置课程设计---交流变换器装置设计

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1、 课程设计任务书课程设计任务书 题题 目目: : 交流变换器装置设计 初始条件：初始条件： 输入三相交流电：380V，50Hz。 要求完成的主要任务要求完成的主要任务: : （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰 写等具体要求） 1、输出单相交流电，100V，400Hz。 2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。 3、设计出完整电路图。 时间安排：时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理， 并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的 20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理

2、，约占总时间的 40%。 指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日 系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日 目录 摘要 1 交流变换器装置设计 2 1.任务要求 . 2 2.方案论证 . 3 3.模块电路设计 4 3.1 开关器件. 4 3.2 直流滤波电路 4 3.3 输出滤波器 5 3.4 整流电路 . 6 3.5 单相恒压恒频正弦波逆变器 . 8 3.6 控制系统. 9 3.7 辅助电源 10 3.8 过电压保护 11 3.9 过电流保护.12 4. 主电路调试13 5.总结 15 参考文献.16 1 摘要 正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领

3、域中，与此同时对变压变 频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量 的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开 发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的 研究热点之一。 交一直一交变频是目前变频电源的主要形式。本文所研究的变频电源即采 用这种形式。按照电压、频率的控制方式，交一直一交变频器一种主要结构是 采用单相桥式全控整流器整流、脉宽调制型(PWM)逆变器同时实现调压调频方式。 此时全控整流提高了装置输入功率因数，减小了对电网的谐波污染，又因采用 高开关频率的逆变器，输出谐波很小，性能优良。 关键词：关键词：整流

4、器 逆变器 PWM 控制 2 交流变换器装置设计 1.任务要求 从结构上看，变频电源可分为直接变频和间接变频两大类。直接变频又称 为交一交变频，是一种将工频交流电直接转换为频率可控的交流电，中间没有 直流环节的变频形式。间接变频又称为交一直一交变频，是将工频交流电先经 过整流器成直流电，再通过逆变器将直流电变换成频率可变的交流电的变频形 式，因此这种变频方式又被称为有直流环节的变频方式。其中，把直流电变成 交流电的过程叫做逆变，完成逆变功能的电路称为逆变电路。 本文所研究的交流变频器可以分为四个功能模块：整流电路、逆变电路、 输出滤波器和控制电路。整流电路是一个单相 ACDC 变换电路，功能是

5、把 AC 380V50Hz 的电源进行整流滤波后转换成稳定直流电源供给逆变电路。逆变电 路是该电源的关键电路，其功能是实现 DCAC 的功率变换，即在在控制电路的 控制下把直流电源转换成单相 SPWM 波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。 本次设计要求：输入三相交流电：380V，50Hz，输出单相交流电，100V， 400Hz。其中需要采用两级变换：AC/DC,DC/AC，即交直变换，和直流逆变，还 需要列出设计的完整电路图。 3 2.方案论证 根据要求，输入的是三相交流 50HZ，输出的是 400HZ，而且采用两级变 换，因此属于交直交变频。需要先对输入电压进行整流，电容滤波后再采 用电

6、压型单相桥式 PWM 逆变电路，利用调制电路设置信号波的频率 400HZ， 调制信号设置成 5000HZ 的 SPWM 正弦波，最后利用 LC 滤波电路将得到的交 流方波变成正弦波。最终得要的就是 220V，400HZ 的交流电，满足设计的要求。 整体的设计系统框图如图 2.1 所示。 图 2.1 系统结构框图 上图中并没有列出缓冲电路，为了使波形平滑，减少干扰带来的扰动，除 了滤波环节还要有缓冲电路；本电路对性能的要求不是很高，所以可以采用简 单的能耗串联缓冲或者并联缓冲电路。 控制电路也需要附加的电源，并于电网能隔离开来，防止对电网有干扰信 号，我们称对控制电路的电源为辅助电源，为12V。 本次电路中还应该包括保护电路，比如短路保护、过温保护等。 该主电路的原理图如附录一所示，电阻 13 RR 、交流接触器、按钮组成 合闸充电和启动的环节， 1 L 、 18 C C 是直流滤波和抑制干扰的滤波环节， IGBT 开关 14 T T 组成逆变桥，每