电力电子课程设计---交流变换器装置设计

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1、 目录 1 概论 . 1 2 方案比较论证 . 3 2.1 主电路方案选择. 3 2.2 控制电路方案选择. 4 3 仿真模型及参数设置 . 6 3.1 单相整流逆变电路的仿真模型. 6 3.2 仿真模型使用模块提取的路径及其参数设置. 6 4 实验仿真 9 5 5 结论 10 参考文献 . 11 1 交流变换器仿真研究 1 概论 近年来，随着各行各业的技术水平和操作性能的提高，它们对电源品质的要求也在不 断提高。为了高质量和有效地使用电能，许多行业的用电设备都不是直接使用交流电网提 供的交流电作为电能源，而是根据用电设备的要求采用电力电子技术对电能进行变换，从 而得到各自所需的电能形式。而实

2、现这一功能的装置就是交流变换器。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。这种能量的变换对节能、减小环境污染、改善工作条件、 节省原材料、降低成本和提高产量等方面均起着非常重要的作用。 交一交变频一般使用的开关器件是晶闸管，利用电网电压有自

3、动过零并变负的特点， 将晶闸管直接接在交流电源上，使晶闸管能自然关断。其过程与可控整流器一样，不需要 附加换流器件，方法简单，运行可靠。但是这种方法使用晶闸管数量较多，主回路复杂， 且输出频率受电源频率的限制，一般不能高于电网频率的 12。 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二极管全桥不控 整流器整流、脉宽调制型(PWM)逆变器同时实现调压调频方式。此时不可控整流提高了装 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。本文所述的变频电源采用这种

4、方案。采用二极管不可控整流，以提高网侧 电压功率因数，整流所得直流电压用大电容稳压，为逆变器提供直流电压，再经过逆变器， 输出可变幅值可变频率的信号。 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，功能是把 AC 220V50Hz 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。该整流能对电网污染进行双向隔离，以 提高整机的电磁兼容性能。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 2 成标准的正弦波。功率级采用全桥逆变结构，电源利用率高，整机工作效率高。滤波电路 是用来滤除干扰和无用信号，使输出为标准正弦波。控制电路用于产生 SPWM 控制信号， 还具有相关的过流，过压保护等功能。 3 2 方案比较论证 2.1 主电路方案选择 一、交交变频电路。交交变频电路主要应用于大功率交流电动机调速系统，实际使用 的主要是三相输出交交变频电路。其原理图如图 1 所示。电路由 P 组和 NP uo