交流交流变频器设计

武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书交流/交流变频器设计绪论课程设计的目的电力电子是电气专业的专业课，具有很强的实践性和工程背景，电力电子课程设计的目的在于培养学生综合运用电力电子的知识和理论分析和解决设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力课程设计的任务和要求本次设计任务是：设计一个交流/交流变频器380V50HZ1200HZAC/DC,DC/AC。对电路进行完整的设计，并画出出完整电路图。1武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书方案设计总体结构框图/AC/DC，380VDC/AC，换为单相交流电输出。结构框图如图2-1所示：图2-1总体结构框图三相整流滤波电路（AC/DC）整流电路的作用是将交流电转换成近似直流电。当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤波时，应采用三相整流电路。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。三相半波可控整流电路。该整流电路在控制角α＜30°时，负载电流处于连续和断续120°。如果α＞30°，当导通一相的相电压过零变负时，该相晶90°。三相桥式全控整流电路。由共阴极组和共阳极组六个晶闸管组成。在带阻感负载时可得到连续的输出电压电流。根据设计要求以及两种整流电路的特性可以看出本次课程设计的三相整流电路应选择三相桥式全控整流电路。滤波电路采用负载并联电容。三相整流滤波电路的设计根据上述分析，设计方案采用三相桥式全控整流电路。电路图如图2-1所示：2武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书图2-1三相桥式全控整流滤波电路三相桥式全控整流电路工作原理在三相桥式全控整流电路中，对共阴极组和共阳极组是同时进行控制的，控制角都是α波线路中的晶闸管低一半。三相桥式全控整流电路在α=0°2-2图2-2三相桥式全控整流电路在α=0°时的输出波形3武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书三相桥式全控整流电路定量分析Ud外，以线电压的过零点为时间坐标的零点，可得到整流输出电压连续时的平均值为:Ud

1/

a 23

sintd(t)2

cos逆变电路（DC/AC）与整流相对应，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。当交流侧接在电网上，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相接时，称为无源逆变。在不加说明时，逆变电路一般指无源逆变。50Hz1200HzPWM逆变电路的设计PWM2-3PWM

图2-3PWM逆变电路PWM控制技术的基础源于采样控制理论中的面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。4武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书2-3-2NN而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形波脉冲（冲量2-4PWM波形。2-4PWMPWM内的脉冲数，PWMPWM可以看出，计算法是很繁琐的，当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化。与计算法相对应的是调制法，即把希望输出的波形作为调制信号，把接收调制的信号作为载波，通过信号波的调制的到所期望的PWM波形。本次设计PWM逆变电路的控制就采用调制法。5武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书设计总电路设计总电路图设计总体电路图如图3-1所示：图3-1设计总体电路图从电路图可以看出，本次设计先采用AC/DCDC/ACPWM100V，1200HZ流电输出。此外还有LC串联的滤波电路，其作用为对输出的交流电进行滤波。参数设定本设计的参数要考虑载波的频率，滤波电路中电容的参数选择。载波频率的设定1200HzNNPWM，N，N9。所以载波频率为：fc

Nfr

9120010800Hz滤波电路参数设定本设计采用LC串联滤波。一般截止频率为载波频率的1/5，即。1LC根据公式:LCt

1C2fZt

L 0ZfZt其中Zo为负载阻抗。根据公式可得L、C的参数。6武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书MATLAB三相整流电路仿真三相整流MATLAB仿真电路如图4-1所示：图4-1三相整流MATLAB仿真电路三相整流所得输出波形如图4-2所示：图4-2三相整流所得输出波形根据三相桥式全控整流电路的定量分析计算与仿真所得电压值大致相等，故整流电路设计合理。PWMPWM逆变电路MATLAB仿真电路如图4-3所示：7武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书图4-3PWM逆变电路MATLAB仿真电路PWM逆变电路仿真所得输出波形如图4-4所示：图4-4PWM逆变电路仿真所得输出波形根据仿真输出波形可以看出该输出的交流电幅值为，有效值=Um/=100.14f=1/T=1200Hz。/计要求。8武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书心得体会在本次课程设计中，需要我们对理论知识及各个电路的特性和作用有充分的了解，才三相整流电路整流AC/DC,再采用逆变电路逆变DC/AC。整体电路就是整流电路和逆/交流变频器的设计。MATLAB确的结果。通过本次课程设计，让我在完成课程设计的同时对电力电子的理论知识有了更加深入的认识和了解。并且在实际中加以运用。并且通过对知识的综合运用，提高了自己分析问题，思考问题，解决问题的能力。同时在使用MATLAB仿真验证时，让我更加了解了这款软件的运用技巧，对其一些基础的功能能够熟练的运用，增强了我的动手能力，又使我多了一项技能。总之，这次课程设计让我有许多收获，为以后的将要进行的科学研究工作奠定了良好的基础。9武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书参考文献王兆安、黄俊,《电力电子技术》.北京：机械工业出版社