電子課程設(shè)計-三相半波有源逆變電路設(shè)計

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計說明書</p><p>　　三相半波有源逆變電路設(shè)計</p><p>　　學生姓名： 學號： </p><p>　　學 院：信息與通信工程學院 </p><p>　　專 業(yè)：電氣工程及其自動化

2、 </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　2013年 1 月</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>

3、;<b>　　目錄</b></p><p>　　1 引言……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1逆變的應(yīng)用……………………………………………………………………1</p><p>　　1.2逆變的分類……………………………………………………………………1</p><p>

4、　　1.3有源逆變產(chǎn)生的條件…………………………………………………………1</p><p>　　2主電路設(shè)計及工作原理…………………………………………………………2</p><p>　　2.1總體框架圖……………………………………………………………………2</p><p>　　2.2主體電路圖……………………………………………………………………2</p>

5、<p>　　2.3 工作原理………………………………………………………………………3</p><p>　　3 單元電路設(shè)計…………………………………………………………………3</p><p>　　3.1 觸發(fā)電路………………………………………………………………………3</p><p>　　3.2波形觀察電路…………………………………………………………

6、………4</p><p>　　3.3設(shè)計電路圖……………………………………………………………………5</p><p>　　4參數(shù)計算…………………………………………………………………………5</p><p>　　5仿真波形圖………………………………………………………………………6</p><p>　　6數(shù)據(jù)分析…………………………………………

7、………………………………7</p><p>　　7心得體會…………………………………………………………………………7</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………7</p><p><b>　　1 引言</b></p><p><b>　　1.1逆變的應(yīng)用</

8、b></p><p>　　隨著科技的快速發(fā)展，逆變電路已經(jīng)越來越多的出現(xiàn)在人們的生活中。目前，逆變電路的已經(jīng)在很多領(lǐng)域應(yīng)用到，比如電腦、電視、洗衣機、空調(diào)、家庭影院、電動砂輪、電動工具、縫紉機、錄像機、按摩器、風扇、照明、交流電機調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。它的基本作用是在控制電路的控制下將中間直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。。&l

9、t;/p><p><b>　　1.2逆變的分類</b></p><p>　　逆變與整流相對應(yīng)，是把直流電能經(jīng)過直交變換，向交流電源反饋能量的變換電路。當交流側(cè)接電網(wǎng)，稱為有源逆變，當交流側(cè)接負載，稱為無源逆變。當直流側(cè)是電壓源，稱為電壓源型逆變電路，當直流側(cè)是電流源，又稱為電流源型逆變電路，電壓型逆變電路輸出電壓是矩形波，電流型逆變電路輸出電流是矩形波。全控整流電路既能工

10、作在整流方式，又能工作在有源逆變方式，即電路在一定條件下，電能從AC—DC；在另外條件下，電能又可以從DC返回AC。</p><p>　　1.3 有源逆變產(chǎn)生的條件</p><p>　?。?）負載側(cè)存在一個直流電源E，由它提供能量，其電勢極性與變流器的整流電壓相反，對晶閘管為正向偏置電壓。</p><p>　　（2）變流器在其直流側(cè)輸出應(yīng)有一個與原整流電壓極性相反的

11、逆變電壓u，其平均值U<E，以吸收能量，并將其能量饋送給直流電源。</p><p>　?。?）晶閘管的控制角α>90 °，使輸出電壓為負值。</p><p>　　2 主電路設(shè)計及工作原理</p><p><b>　　2.1總體框架圖</b></p><p><b>　　圖1總體框架圖&l

12、t;/b></p><p>　　總體工作原理說明，交流電給主電路的晶閘管和觸發(fā)電路供電，觸發(fā)電路觸發(fā)晶閘管導通，由于直流電源電壓大于交流電源平均電壓，故能量由直流電源側(cè)流向交流電源側(cè)。</p><p>　　2.2主體電路圖（用protues繪制）</p><p><b>　　圖2 主電路圖</b></p><p>

13、　　主電路分析，由3個相位依次相差120的交流電源組成三相交流電源，并分別于三個晶閘管相連，三個晶閘管共陰極連接，負載為電阻、電感、直流電源，直流電源與晶閘管正向?qū)ǚ较蛞恢隆?lt;/p><p><b>　　2.3 工作原理</b></p><p>　　三相半波有源逆變電路帶電阻電感負載時，負載直流電源對晶閘管正向偏置電壓，電路觸發(fā)脈沖控制角移相范圍在之間，即逆變角范圍

14、是。在某時刻（本題）VT1觸發(fā)導通，由于直流電源的作用，即使VA相電壓為負，VT1仍能導通。接下來VT2，VT3依次落后導通。VT1、VT2、VT3依次導通,因為直流電源電壓大于交流電源平均電壓，電能由直流轉(zhuǎn)換為交流，實現(xiàn)了有源逆變。</p><p><b>　　3 單元電路設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1 觸發(fā)電路</b>&l

15、t;/p><p>　　觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管開關(guān)可靠導通（門極電流應(yīng)大于擎柱電流），觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度，不超過門極電壓、電流和功率，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)，應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。晶閘管可控整流電路，通過控制觸發(fā)角a的大小即控制觸發(fā)脈沖起始相位來</p><p><b>　　圖3觸發(fā)電路</b></p><p>

16、　　控制輸出電壓大小。為保證相控電路正常工作，很重要的是應(yīng)保證按觸發(fā)角a的大小在正確的時刻向電路中的晶閘管施加有效的觸發(fā)脈沖。</p><p>　　如上圖為觸發(fā)電路。由三片集成觸發(fā)電路芯片KJ004和一片集成雙脈沖發(fā)生器芯片KJ041形成六路脈沖，再由六個晶閘管進行脈沖放大，即構(gòu)成完整的觸發(fā)電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號用接插線與主電路各晶閘管鏈接。該電路可分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個環(huán)節(jié)。&

17、lt;/p><p>　　本題仿真時采用了synchronized 6-pluse generator作為題中的三個晶閘管的觸發(fā)脈沖輸入電路，初始觸發(fā)脈沖設(shè)為150度角，選擇1,3,5觸發(fā)信號接入。芯片會自動給各個晶閘管提供所需要的觸發(fā)脈沖，使晶閘管在需要導通的時候?qū)?，以確保電路的正常運行。</p><p><b>　　3.2波形觀察電路</b></p>&

18、lt;p>　　在物理學上常用的觀察波形的器件是示波器，在matlab軟件中，也是使用虛擬的scope（示波器）作為電路的輸出波形觀察裝置！</p><p>　　示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖

19、，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。</p><p>　　在軟件中，將需要觀察的物理量通過電壓表或電流表進行量化，然后將電壓表或電流表的輸出段端接到示波器的輸入端，通過運行，便可直觀的看到所要測得的器件兩端的物理量！</p><p><b>　　

20、3.3設(shè)計電路圖</b></p><p><b>　　圖4原理圖</b></p><p><b>　　4 參數(shù)計算</b></p><p>　　實驗電源選擇市電（AC220V/50HZ）經(jīng)過變壓器降壓至100V/50HZ，負載電阻，直流電動勢，逆變角，即。</p><p>　　根據(jù)實驗

21、測得的波形可以求得如下參數(shù)：</p><p><b>　　輸出平均電壓：</b></p><p><b>　　= 1.17</b></p><p>　　= 1.17=-101.3V</p><p><b>　　輸出平均電流：</b></p><p>　　

22、晶閘管額定電流選取：</p><p><b>　　5.6A</b></p><p>　　考慮晶閘管有2倍左右的電流儲備，額定電流取7A</p><p>　　晶閘管額定電壓選取：</p><p>　　晶閘管承受最大反向電壓為,</p><p>　　考慮晶閘管有2-3倍左右的電壓儲備，取。</p

23、><p><b>　　5 仿真波形圖</b></p><p>　　圖5電源電壓及觸發(fā)信號波形圖</p><p>　　圖6晶閘管電壓和電流波形圖</p><p>　　圖7負載電壓和電流的波形圖</p><p><b>　　6 數(shù)據(jù)分析</b></p><p

24、>　　根據(jù)上面的波形圖，可以看出在輸入電源的正弦波一個周期內(nèi)，輸出波有三個周期。由此可知，圖形中的三個晶閘管分別各自輪流導通，導通時間是120°，關(guān)斷時間240。并有3個觸發(fā)脈沖。波形上輸出電壓在負半軸，與逆變結(jié)果相應(yīng)。由于負載接大電感，輸出電流波形近似直線。從圖上讀取為9V左右，與計算相近。從波形圖上讀取晶閘管承受的最大電壓大約250V，與計算結(jié)果相近。</p><p><b>　　7

25、 心得體會</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計，我從完全不懂到逐漸了解，再到基本學會使用Matlab仿真，它是與我們專業(yè)密切聯(lián)系的軟件。其中掌握了用Matlab對電力電子電路進行仿真，觀察波形，調(diào)整參數(shù)等操作。當然這次實驗有遇到了不少的困難，也出現(xiàn)了不少的錯誤，反映出基礎(chǔ)知識的某些地方還有薄弱的地方。通過自己查找資料，苦心探索實踐，與同學討論學習，使我進步了許多，學到了很多東西。不論是在基

26、礎(chǔ)理論上還是思維能力、動手能力上都有了比較大的提高。很高興有這么一次課程設(shè)計的機會，我想它將對以后的學習和今后的工作帶來一定的好處。</p><p>　　電力電子技術(shù)既是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是實用性很強的一門課程。因此，電力電子裝置的應(yīng)用是十分重要的。電力電子裝置提供給負載的是各種不同的直流電源，恒頻交流電源和變頻交流電源，因此也可以說電力電子技術(shù)研究的也是電源技術(shù)。</p><p>&l

27、t;b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].冷增祥.電力電子技術(shù).東南大學出版社.2008</p><p>　　[2].王兆安.電力電子技術(shù).機械工業(yè)出版社.2009</p><p>　　[3].李傳琦.電力電子技術(shù)計算機仿真實驗.電子工業(yè)出版社.2005</p><p>　　[4].洪乃剛.電力電子和電力拖動