双PWM变换器设计.doc双PWM变换器设计.doc

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电力电子技术课程设计报告题目双PWM变换器设计姓名班级学号指导老师完成时间目录1设计目的2设计要求3引言4三相双PWM变换器工作原理5仿真实验6PROTEL原理图及PCB图的绘制7参考文献1设计目的(1)通过对三相桥式PWM逆变电路的设计,掌握三相桥式PWM逆变电路的工作原理,综合运用所学知识,进行三相桥式PWM逆变电路和系统设计的能力。(2)了解与熟悉三相桥式PWM逆变电路电路拓扑、控制方法。(3)理解和掌握三相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。(4)具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。2设计要求对三相桥式PWM逆变电路的主电路、控制电路进行设计。参数设置如下直流电压200V。三相阻感负载,负载中R2Ω,L1MH,要求输出频率范围10HZ~80HZ。3引言31课题背景及意义在电力系统中,多数电力装置通过变流器包括整流器、逆变器等与电力网接口。整流器作为一种重要的电力电子装置而被广泛使用。迄今为止,整流器几乎都是晶闸管相控整流电路或二极管不可控整流电路,整流装置很大一部分需要整流环节以获得直流电压。由于常规整流环节广泛采用了二极管不可控整流电路或晶闸管相控整流电路,由整流电路引起的电网谐波,使电能产生、传输和利用的效率降低;使电气设备过热,产生振动和噪声,并使其绝缘老化,使用寿命降低,甚至发生故障或烧毁;治理这种电网“污染”最根本措施就是要求整流装置实现网侧电流正弦化且运行于单位功率因数。这样整流器就可以实现网侧电流正弦化,且运行于单位功率因数当电机处于四象限运行状态时,如果电机减速,制动或带有位能的重物下放,电机处于再生发电状态由于二极管整流桥能量传输不可逆,产生的再生电能传输到直流侧的滤波电容上,产生泵升电压,而一般的全控型的电力电子开关器件如IGBT等的耐压比较低,过高的泵升电压很容易损坏开关器件、滤波电容,甚至会破坏电机的绝缘。为了实现电机处于再生发电时所产生的能源的再利用,更加充分利用能源,国内中小型功率的电机一般采用能耗制动来实现电机的四象限运行。如果电机负载很大或者起动、制动频繁,那么能耗电阻设计就必须得足够大,这样大功率的电阻,不但能源浪费严重,而且所产生的热量会影响系统的其他部分的正常运行。综上可知,由高功率因数整流器实现三相电源的交流一直流一交流变换,引入PWM控制技术分别实现对整流部分和逆变部分的双PWM控制,具有以下优点一是整流器的电流波形可以控制,理想状态时输入电流是和输入电压同相的正弦波,此时输入电流的功率因数接近1,输入电流的谐波含量接近0。二是能够对直流输出电压进行调整,使之稳定在一定的设定值,在负载变化时,具有比较快的响应速度。三是整流器能运行在整流和逆变两种状态,实现能量的双向传输,有效利用再生能量,提高电源工作的性能。三相双PWM变换器可以广泛用于电气传动、太阳能、风等可再生能源的并网发电等领域,可以调节交流电频率、改变交流电波形、减小电路的功耗等,对它的研究有重要的理论和实际应用价值。32AC/DC的发展与现状随着电力电子器件的发展,其本身的应用日益广泛,AC心C是电力电子器件最为主要的应用场合。目前广泛使用的电力电子装置仍然以不控整流电路与相控整流电路为主。不控整流电路带电容滤波时,通常串联滤波电感抑制冲击电流。因电感的存在使交流侧的电流波形近似为方波。对该电流进行傅立叶分解,可知通常位移因数接近1,轻载时略超前,但是随着负载增大会逐渐变为滞后,且随滤波电感加大滞后的角度也增大。谐波的大小也受到负载大小的影响,负载越大谐波也越大,功率因数也降低。33逆变的发展与现状在生产实践中,当电力机车下坡行驶时,直流电动机作为发电机制动运行,存在着与整流过程相反的要求,即要求把直流电转变成交流电的逆变,把机车的位能转变为电能,反送到交流电网中去。在电池化成的放电工艺过程中,需要把电池中的直流电能释放,若采用电阻放电的方法,不仅浪费电能,而且效率不高如果采用逆变电路,则可以把直流电能回送到交流电网,达到节约能源的目的。在目前我国电力短缺的大环境下实现经济可持续发展具有重要的现实意义。PWM逆变器现在已经由最初以模拟控制方式被数字控制取代。为了更进一步提高数字控制PWM逆变电源的性能,国内外学者在发挥数字控制优势的同时克服数字控制采样和量化过程产生的误差、数字处理器采样、计算延时等自身存在的问题。4.三相双PWM变换器工作原理脉宽调制(PWM)技术就是控制半导体开关元件的通断时间比,即通过调节脉冲宽度或周期来实现控制输出电压的一种技术。由于它可以有效地进行写拨抑制,而且动态响应好,在频率、效率诸方面有着明显的优势,因而在电力电子变换器和逆变中广泛应用,其技术也日益完善。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛,对逆变电路的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中,绝大部分都是PWM逆变电路。可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用,才发展得比较成熟,才确定了它在电力电子技术中的重要地位。现对双PWM电路的主电路和控制电路的设计如下41基本原理双PWM交直交电压型变换器的主电路如图1所示图1双PWM交直交电压型变换器的主电路变换器的2个PWM变换器的主电路结构完全相同,三相交流电源经PWM整流器整流,再经PWM
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