电力电子变流实验的仿真设计与开发(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告)
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浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（论文）毕业设计 (论文)开题报告 信 电 系 工业电气自动化 专业 02 级 2 班课题名称： 电力电子变流实验的 仿真设计与开发毕业设计(论文)起止时间：2005年3 月1 日6 月13 日(共17周)学生姓名： 俞亮超 学号：200202010222指导教师： 黄云龙 廖东进 报告日期： 2005-3-14 1本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述 现代电源技术是应用电力电子半导体器件，综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用。 当前，电力电子作为节能、节材、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用，实现高效率和高品质用电相结合。 本课题涉及的是电力电子变流技术的仿真设计与开发的设计。目前，科学技术发展到20世纪末，系统仿真学科已经形成较为完善的体系。仿真技术由于其有效性、可重复操作性、经济性和安全性的特点，日益显出其重要性和广泛应用性。20世纪70年代以后,民用工业中连续过程仿真得到迅速发展，其中发展最快、应用最广的首属电力工业，而电力电子技术已经在电力系统中被广泛地运用了。现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。系统仿真就是在模型上进行试验的过程。按照真实系统的物理性质、几何尺寸等构造出系统的物理模型，并在该物理模型上进行试验，称为物理仿真。把数学模型、物理模型，甚至实物联合在一起进行试验，称为数学-物理仿真，又称为半实物仿真。计算机仿真包括三个要素:系统、模型、计算机。联系这三个要素的有三个基本活动:对象数学模型建立、仿真模型建立、仿真试验。其特点是它属于一种可控制的、无破坏性的、耗费小的、并允许多次重复的试验手段。 它以其高效、优质、低廉体现其强大的生命力和潜在的能力。它是迄今为止最有效的经济的综合集成方法，是推动技术进步的战略技术。2查阅课题或与课题相关的国内情况：电力电子在开关电源上的应用：随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电力检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。电力电子技术在电力系统中的应用：电力电子技术在电力系统中的应用在10年前仅限于高压直流电、发电机励磁系统和静止无功补偿器。从现在已实现的电力电子工程观察，在最近10年，灵活交流输电和高压直流输电将提高电力系统的经济性、解决系统控制问题，同时在电力系统的安全可靠上发挥更大的作用。直接的表现将是用电力电子技术提高系统输电容量，增加系统稳定和改善电能质量。3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 （1）电力电子变流技术如何在仿真设计中制作 （2）相关实验及所需实验器材的选择 （3）Flash技术的电脑模拟实验的制作 （4）仿真开发工具的选择及掌握 （5）实验方案的确定及验证 （6）具体实验的结果分析4开发课题所需的相关技术及理论发展情况 （1）设计所需的基本要求： 掌握各种电力电子器件的工作原理，特性及主要参数 掌握整流电路、直流斩波电路、交流调压、脉宽调制、逆变电路工作原理及设计方法。 掌握电力电子电路主要参数的计算方法。 掌握仿真设计所需开发工具的运用。 （2）设计所涉及的具体内容： 电力电子器件：晶闸管基本结构、主要参数、阳极伏安特性及门极伏安特性、工作原理；可关断晶闸管（GTO）、大功率晶体管GTR、功率MOSFET、IGBT等电力电子器件的特性和特点以及驱动电路、缓冲和保护电路 单相可控整流电路：单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、单相桥式半控整流电路、晶闸管的简易触发电路 三相可控整流电路：三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路、整流电压的谐波分析、变压器漏抗对整流电路的影响、可控整流电路反电势负载时的工作情况、大功率供电可控整流主电路接线形式及其特点。 有源逆变电路：逆变的概念、三相逆变电路、逆变失败与最小逆变角的限制、逆变工作状态时的直流电动机机械特性、变流装置的功能指标、变流装置的触发电路。 无源逆变电路：换相方式、电压型和电流型逆变电路（单相半桥、全桥、推挽逆变电路、三相逆变电路）、负载换相式逆变电路、逆变电路多重化。 脉宽调制（PWM）型逆变电路：PWM控制的基本原理、PWM型逆变电路的控制方式、SPWM波形的生成方式、PWM型逆变器和变频器的主电路、PWM型逆变电路控制方法的改进。（3）课题的理论发展情况：仿真(Simulation)属于一门基础性学科。仿真就是利用模型进行的一种试验，它可极为有效而经济地用于科研、设计、训练以及系统的试验。仿真技术是以控制理论、相似原理、数模与 计算 技术、信息技术、系统技术及其应用领 域相关专业技术为基础，以计算机和多种专用物理效应设备为工具，借助系统 模型，对实际的或设想的系统进行动态 试验研究的一门新兴综合性技术。其特点是它属于一种可控制的、无破坏性的、耗费小的、并允许多次重复的试验手段。它以其高效、优质、低廉体现其强大的 生命力和潜在的能力。它是迄今为止最有效的经济的综合集成方法，是推动技术进步的战略技术。 5设计(论文)完成进度计划第1、2周：下达设计任务书，布置课题，借阅参考书，完成开题报告。第 3 周：到巨化污水厂、机械制造厂参观实习。第4、5周：电力电子变流技术的基础知识有关内容的考虑。第 6 周：电力电子变流技术的介绍及接线。第 7 周：考虑晶闸管、可控硅、晶体管的应用问题。第8、9周：电力电子元件的基本工作的设计。第 10 周：电力电子变流技术在实践中的研究。第 11 周：电力电子变流技术相关实验的选择与论证。第 12 周：实验方案的选择与论证。第 13 周：仿真实验的处理。第14、15周：用Flash进行模拟实验的制作。第 16 周：有关图纸进行绘制。第 17 周：完成设计说明书，进行答辩准备。6. 完成课题开发设计的基本条件一、参考文献：1 王兆安，黄俊.电力电子变流技术（第三版）.北京：机械工业出版社，19942 赵良炳.现代电力电子技术基础.北京：清华大学出版社，19953 李序葆，赵永健.电力电子器件及其应用.北京：机械工业出版社，19964 丁道宏.电力电子技术.北京：航空工业出版社，19995 石玉，贾书贤，王文郁.电力电子技术题例与电路设计指导.北京：机械工业出版社，19996 张明勋.电力电子设备设计和应用手册.北京：机械工业出版社，19817 刘定建，朱丹霞.实用晶闸管电路大全.上海：同济大学出版社，19968 范翠丽.Flash动画制作技术在科教片中的应用.中国知网. 9 赵贺.电力电子学在电力系统中的应用. 北京：机械工业出版社，199310天一勇，高勇宇.Flash MX动画设计与编程.上海：上海科学技术出版社，1997二、计算机辅助设计条件： 使用AUTO CAD、WORD、EXCEL等计算机辅助软件完成系统图，电路接线图以及波形图，说明书书写以及绘制数据表等相关任务7指导教师审阅意见指导教师(签字)： 年
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