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1、摘要随着科学技术的发展以及提高国内国防能力的需要,对军事设施的技术改造已被列为军事技术改造中的重点。中频电源指输出频率为00Hz的电源，它可觉得动力系统及导航与武备系统供电。老式的40Hz中频电源体积大,输出波形不稳定。本文所设计的40中频电源通过整流电路、逆变电路、积分电路、放大电路和检波电路及控制其最后的输出电压，实现了电压的稳定输出，具有体积小、功率大和波形无失真等长处，有着广泛的用途和良好的发展前景。核心词：中频电源，PWM调制，输出变压器电力电子装置及系统课程设计任务书一、课程设计的目的通过电力电子装置及系统的课程设计达到如下几种目的:1、培养学生文献检索的能力，特别是如何运用ter
2、et检索需要的文献资料。2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。4、培养学生运用仿真工具的能力和措施。5、提高学生课程设计报告撰写水平。二、课程设计的规定1.题目题目：中频电源电路设计重要技术数据l 输入电压:三相36V400V,50Hz5%l 输出电压:单相，20V2，00Hz0.5l 输出功率:Wl 输出电流：Al 功率因数:08二、课程设计的规定1 题目题目:中频电源电路设计重要技术数据l 输入电压：三相3604V,0Hz%l 输出电压:单相，0V2%,40Hz.5%l 输出功率:kl 输出电流:22Al 功率因数:0.8l 效率:
3、%设计内容:l 主电路设计和参数选择l 控制系统及辅助电源电路设计l 电路仿真分析和仿真成果规定学生在教师的指引下，独力完毕所设计的系统主电路、控制电路等具体的设计(涉及计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相似,甚至完全同样。设计报告最后给出设计中所查阅的参照文献至少不能少于篇,且文中有引用阐明，否则也不能得优）。三、课程设计报告基本格式目录内容：1. 设计的基本规定所要设计的装置的重要技术数据设计装置要达到的规定最佳简述所设计装置的重要用途2. 系统主电路设计与计算电路构造设计开关器件选型与计算缓冲电路选型与计算输入输出滤波电路选型与计算3. 控制电路路设计控制单片机选型(阐明单
4、片机的特点）检测电路设计驱动电路设计保护电路设计控制措施设计4. 总结参照文献 目录摘要1第一章绪论5第二章滤波器6第三章变压器8第五章缓冲电路10第六章主电路12第七章控制电路17第八章控制系统及辅助电源设计20第九章电磁兼容技术和措施24电路原理图28参考文献30第一章绪论一、中频稳压电源简介稳压电源（tbiized voage uppy）是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。按照电源的类型可分为交流稳压电源和直流稳压电源两大类;按照开关频率的高下可分为工频稳压电源、中频稳压电源和高频稳压电源。二、稳压电源发展历史195年美国的科学家罗那(.H.Roye)一方面研制成功了运用磁芯
5、的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后，运用这一技术的多种形式的精益求精直流变换器不断地被研制和涌现出来,从而取代了初期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子式换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，因此由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻,因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管，因此这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也不能太高。60年代,由于微电子技术的迅速发展，高反压的晶体管浮现了,从此直流变换器就可以直接由市电经整
6、流、滤波后输入，不再需要工频变压器降压了，从而极大地扩大了它的应用范畴，并在此基本上诞生了无工频降压变压器的开关电源。省掉了工频变压器,又使开关稳压电源的体积和重量大为减小，开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。0年代后来,与这种技术有关的高频,高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来,使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展，并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域,从而使无工频变压器开关稳压电源成为多种电源的佼佼者。第二章滤波器一、滤波器设计(1）输出滤波器输出滤波器的作用是减小输出电压中的谐波，并保证基波电压传播
7、。因滤波电容和负载并联，它可以补偿感性电流，但是,滤波电容过大,反而会增长变压器的承当。因此,在设计滤波电路时，一方面拟定滤波电容的值。设计基本原则就是在额定负载时，使容性电流补偿一半的感性电流。IC=psin2U0cos=50000.622200.8=8.52AC=ICUow=8.521062202400F=11.79Ffi=218-1400=14000HzWo=2kHzf=12LCL=0.537mH折算到原边的电感为L1=1k2L=0.905mH(2）直流滤波电路本装置中直流滤波电路重要肩负低通滤波的作用,滤除三相整流的脉动波。为了保持母线电压为平稳直流,整流电路必须向滤波电容提供电能。三
8、相全桥整流电路的输出电压和电流脉动频率为30z,整流电路向电容补充能量的间隔周期为33ms。逆变电路的平均输入电流:Id=p0Uc=50000.85468=12.57A由UC=ItC可知：C=ItUC=123.3310-34.5=8880F(其中电容上电压UC取4.，电容的充电周期t=3.3ms）当用8只700F/400电解电容串并联后构成80V,940F的电容式,满足规定。对LC滤波电路：1/(2LC)/fm=1/5可以解得L0.75m。在设计滤波电路时要注意阻尼系数=12RLC,当阻尼系数不不小于1，在切除充电电阻或者负载突变时电路容易发生振荡，电容上将浮现过高的浪涌电压，甚至使得装置无法
9、正常运营。值得提出的是，如果逆变桥输人是直流也需要直流滤波电路,保证器件的开关过程中直流母线电压纹波比较小,滤波电路计算措施同上，只是脉动频率fm取开关频率,单极倍频取开关频率的两倍，L，C的值会小得多。第三章变压器二、输出变压器设计变压器生产厂家可以设计并制作变压器,但必须给出如下参数：输出功率，原边电压、电流，副边电压、电流，基波频率和对磁密余量规定。从下面的设计过程可以理解它们的作用。1铁芯的选择电源的输出功率为4kW，cos.8,频率f为4H。根据变压器设计手册可以初步选择D4 X 80X 120m的00Hz铁芯。采用CD型铁芯,每个绕组一般提成左、右两个相似的线圈构成，这样外形对称、
10、重心合理。铁芯外形尺寸和绕法如图8. 4所示。手册给出的参数中视在功率为6. 4A，磁芯截面积C 285cm2,窗口面积06.4X127. 82,最大磁密B=655,导线电流密度j=.45A/mm2。2.绕组计算1)副边绕组Uo=4.44fN2BrSc10-8=4.44400N2524028.510-8=220VN2=82.9匝（取为80匝）导线截面积:q=I0j=28.4A1.45Amm2=19.59mm2因此可以选择根34.25mm2的玻璃丝包扁线并联绕制,左右各40匝,再串联，两根导线的截面为:q=234.25mm2=25.5mm219.59mm2（符合规定）2)原边绕组死区引起的电压损
11、失：U=fStdUb=7.2103410-6331V=9.5V基波电流在滤波电感上压降为：UL=2fLI1=24000.90510-321.9=49.8V变压器原边电压:U1=331-4-9.5-49.8-12V=255.7V变压器变比:k=U2U1=220V255.7V=0.86N1=N2k=800.86=93匝q=21.91.36=16.10mm2选用3根3*4.2m2的并联绕制,左右各47匝k=N2N1=8094=0.853.窗口占空比如果简朴地按照导线截面计算窗口占空比，应当在0.5以内，控制用小变压器的窗口占空比应当在. 以内。本变压器的窗口占空比为：=qS0=16.194+19.5
12、980/(76.8100)0.40第五章缓冲电路一二、开通缓冲电路在桥式电路中开通缓冲电感的设立还限制了二极管反向恢复期间的桥臂电流上升率，100VIGT的di/额定为20s，因此选择电感L0Uddidt=540V200As=2.7H电感应当是线性的，可以直接用导线绕制成空心电感,圆导线做成的单层圆柱形线圈电感的大小为：L=0N2Sl式中0为常系数12.57*10-7,N为线圈匝数，S为线圈截面积,为线圈长度。可依次公式绕指线圈，并用电感表测量,且同步调节线圈至其值为.7H即可。三、关断缓冲电路设IGT的电流恢复时间是tfi=1.5s,又I1pm=28.7A,按照临界缓冲计算电容值Cs。Cs=
13、Imtfi2VD=28.71.510-624680.046F可选用10V/47nF的高频电容电阻Rs的取值应按如下条件:(1)使电容电荷在开关器件开通时放电完毕,即5RsCsTon(min),其中Ton(min)为调制过程的最小导通时间。这个时间在SPWM的调制方式中比较难估计，一般在满足另一种条件的状况下，将Rs取小。()产生的附加电流i2=UdRS不易过大。（3）Rs的功率PS=0.5CSUd2f=0.50.04710-654027.210349W实际选用的电阻功率至少增长一倍,否则,温升比较高。用20只5W/75金属膜电阻串、并联可以构成0/152的无感电阻。DS选用快恢复二极管MUR0
14、1，它是100V， 3A的二极管，其反向恢复时间约为35n。第六章主电路一、电路构造与开关器件选择整流电压均值：.3.3线电压最不利的情形：31.3 4001.35=50V整流后DC的波动:48540V逆变后来：Ub=4682=331V可得3310%=98V的基波电压变压器的变化:=220/04选额定电压100V的半导体开关器件原边:电流有效值：.9A 过载120有效值:26.28A电流幅值:30. 过载120%幅值:7.114副边：电流有效值：28.4 过载12有效值：34.1A电流幅值:402A 过载120%幅值：48.2A则原边有3714A的冲击电流，选用10A的开关器件。二、整流电路“整流电路”（retifyi
