电力电子课程设计41683.doc

南京工程学院课程设计说明书(论文)题 目 单相电流型逆变器 课 程 名 称 电力电子技术 院 系 电力工程学院 专 业 智能建筑电气 班 级 智能081 学 生 姓 名 李顺 学 号 206081019 设 计 地 点 工程实践中心9-299 指 导 教 师 李先允 廖德利 设计起止时间： 2010 年 12 月 27日至 2011年 1月7日 目录1. 绪论-12. 设计目的要求-13. 电路原理-14. 主要电路设计及参数计-25. 仿真实验结果-66. 设计心得-87. 参考文献-91.绪论逆变器应用广泛：可以做成变频变压电源（VVVF），主要用于交流电动机调速；可以做成恒频恒压电源（CVCF），其典型代表为不间断电源（UPS）、航空机载电源、机车照明，通信等辅助电源也要用CVCF电源；可以做成感应加热电源，例如中频电源，高频电源等；各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。那逆变器的定义为：将直流电转变成交流电，这种对于整流的逆向过程称为逆变。把直流电流逆变成交流源的电路称为逆变电路。当交流测接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变。有源逆变电路是将直流电功率返送回电网。有源逆变电路常用于直流可逆调速系统，交流绕线转子异步电动机串级调速及高压直流输电等场合当交流侧直接与负载相连时，称为无源逆变。无源逆变是将直流电流电变为某一频率或可调频率的交流电供给负载。逆变电源的发展方向变电源总的发展趋向是向着大容量、轻量化、高效率、模块化、智能化发展并以提高可靠性、性能及拓宽用途为 核心，愈来愈广泛应用于各种弧焊方法、电阻焊、切割等工艺中。高效和高功率密度（小型化）是国际弧焊逆变器追求的主要目标自之一。高频化和降低主要器件的 功耗是实现这一目标的主要技术途径。当前，在日、欧等国和地区，20KHz左右的弧焊逆变器技术已经成熟，产品的质量较高且产品已系列化。2.设计要求对单相桥式电流型逆变电路的主电路及控制电路进行设计，参数要求如下：直流电流源为11 A,输出交流电流为9.9A设计要求：1.理论设计：了解掌握三相桥式PWM逆变电路的工作原理，设计三相桥式PWM逆变电路的主电路和控制电路。包括：电流，电压,元件参数等的设置；主电路的设计及附加电路的设计；画出完整的主电路原理图和控制原理图；2.仿真试验：利用MATLAB仿真软件对单相桥式电流型逆变电路的主电路及控制电路进行仿真建模，并进行仿真试验。3.从中加强理论知识，具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。3.电路原理 1单相电流型逆变电路的原理图如下，及理想化的电流波形。 由于采用负载换相方式工作，要求负载电流略超前于负载电压，即负载呈容性。实际负载一般是电磁感应线圈，或等效为R和L串联。因其功率因数较低，故需要并联补偿电容C。电容C，R和L构成了并联谐振电路，故该电路应用单相桥式电流型逆变电路。单相桥式电流型逆变电路如下； 由四个桥臂构成，每个桥臂工程的晶闸管各串连一个电抗器，用来限制晶体管开通时的di/dt。工作方式为负载换相，要求负载电流略超前于负载电压，即负载应呈容性。电容C和L、R工程并联谐振电路，故该电路被称为并联谐振式逆变电路。工作原理及波形：（1）、t1t2:VT1和VT4稳定导通阶段，i0=Id，t2时刻在C上建立了左右负的电压。（2）、t2t4:t2时触发VT2和VT3开通，进入环流阶段。（3）、LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程。VT2、VT3电流有一个增大过程。（4）、4个晶体管全部导通，负载电容电压经两个并联的发电回路同是放电。（5）、LT1、VT1、VT3到C；另一个经LT2、VT2、VT4、LT4到C。（6）、i0在t3时刻，即iVT1=iVT2过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点。(7)、T=t4时，VT1、VT4电流减至零而关断，环流阶段结束。(8)、晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间tx。(9)、tx=t5-t4应大于晶闸管的关断时间。输入电流与输出电流的关系:如果忽略换流过程，I为矩形波。其基波电流有效值为I= 0.9Id4.主电路设计1直流电流源获得及参数设置由于本电路需要输入要直流电源，即可以通过把从电网上引出的220V交变电流通过整流滤波电路来实现，直流电源设计思路如下上图是 直流电源波形图电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。选择整流滤波电路的输出UI=200V,并假定输出最大电流为1A，则需要一个变压器来实现降压功能，变压器副边的电压U2经过整流滤波以后变为UI,可通过UI来计算U2，它们的关系为UI=(1.11.2)U2,整流部分用4个二极管构成桥式，则每个二极管中流过的平均电流ID=，每个二极管所承受的最大反向电压为U2, P2=U2I2o，P1= 则可以选择变压器。对于主电路，其中的元件有二极管、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2、续流二极管和负载R。对于IGBT可由控制电路和驱动电路进行控制，其截止时其两端有最大电压Uo，当=1并导通时其有最大电流1A，所以选择集电极电流Ic1A，反向击穿电压Bmax2200V，一般的IGBT都满足此要求。对于二级管，当=1时，二极管两端可能的最大电压U2200V,Imax1A。选用电阻R时假设输出电流为0.11A，则：R=R的取值范围为20-40000。电感选择大电感L1、L2都选择700mH，对于C1、C2要求耐压程度高于400V，所以选择560F，耐压为450V的电解电容。整流电路设计：整流电路中需要确定参数的原件有电压源二极管、电感、电容，其参数确定如下：（1）、UI=380V，为幅值，频率为50hz （2）、对于二极管，它承受的最大反向电压为U2=537.4，通过它的最大电流IMAX=11A，(3)、故滤波电容取容量为10e-6F，电感为700mh。2单相桥式电流型逆变器本身电路按照原理图，接的图如下：参数设置（1） 电感分别为10h，0.7mh，0.7mh，0.7mh，0.7mh（2） 电容101e-6F，RL为2欧和1h3晶闸管触发脉冲的设置，电路图可知道，需要用到四个晶闸管，VT1和VT4先导通，导通半个周期，VT2和VT3接到触发脉冲，开始导通，故VT1VT2VT3VT4所需的四个触发脉冲满足下图要求即VT1和VT4触发延迟为零，VT2和VT3触发脉冲延迟为半个周期，可以达到上述效果4，最终得到完整电路图5加入测量元件的电路图如下5.仿真实验结果1整流电路输出的11A直流电流源波形2.逆变器输出的I09.9A交流3.电容两端的电压波形4.Uvt1.4的波形实验总结:有于参数设置不是特别准确，故波形相差比较大，但基本思路还是正确的。6.总结 课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对我们的实际工作能力的具体训练和考察过程。通过本次电力电子课程设计，使我对这种逆变电路和一些电力电子器件有了更深的理解。经过此次的课程设计，不仅在书上学到的知识得到巩固，我认为最关键的是，我在实际操作中动手能力，分析问题，解决问题的能力得到了锻炼。在课程设计中，学生按照规定的程序进行实践，查询。对于课题的要求和目的进行系统的分析，找到突破口，通过查询资料来完善课程设计，在这期间不仅让学生锻炼了动脑能力，更让学生的动手能力得到提高。当所以数据整理完善时，就是课程设计报告的编写步骤，这器件不仅让学生学会了排版等知识更是让学生自己绘制图，对以后的工作起到了很重要的作用。这次实习，虽然时间不长，但我个人认为这种课程设计是很有必要的，它让我们清楚我们学的知识与现实工业生产联系，使得我们对知识深刻的了解和巩固。对于课题的理解，对选用材料带电路设备的选择总是向老师请教，老师也一一解答，在这感谢老师的帮助。7.参考文献1.李先