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1、重庆大学电气工程学院电力电子技术课程设计设计题目： 单相桥式可控整流电路设计年级专业： *级电气工程与自动化学生姓名： *学 号： *)成绩评定：完成日期：2013年6月 23 日课程设计指导教师评定成绩表项目分 值优秀!（100x90）良好（90x80）中等 （80x270）及格（70x60）不及格(x60)评 分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准学习态度认学习态度比较学习态度学习态度尚学习马虎，真，科学作风认真，科学作尚好，遵守可，能遵守组纪律涣散，学习 态度严谨，严格保风良好，能按组织纪律，织纪律，能按工作作风20证设计时间并期圆满完成任基本保证期完成任务不严谨，不按任务书中规务书
2、规定的任设计时间，能保证设定的进度开展务按期完成计时间和各项工作各项工作进度设计合理、理设计合理、理设计合理，设计基本合设计不合论分析与计算论分析与计算理论分析理，理论分析理，理论分正确，实验数正确，实验数与计算基与计算无大析与计算技术 水平 与实 际能 力据准确，有很据比较准确，本正确，实错，实验数据有原则错强的实际动手有较强的实际验数据比无大错误，实验数30能力、经济分动手能力、经较准确，有据不可靠，析能力和计算济分析能力和一定的实实际动手机应用能力，计算机应用能际动手能能力差，文文献查阅能力力，文献引用、力，主要文献引用、调强、引用合理、调查调研比较献引用、调查调研有调查调研非常合理、可
3、信查调研比较大的问合理、可信较可信题结构严谨，逻结构合理，符结构合理，结构基本合内容空泛，论文辑性强，层次合逻辑，文章层次较为理，逻辑基本结构混乱，(计清晰，语言准层次分明，语分明，文理清楚，文字尚文字表达算确，文字流畅，言准确，文字通顺，基本通顺，勉强达不清，错别书、50完全符合规范流畅，符合规达到规范到规范化要字较多，达图化要求，书写范化要求，书化要求，书求；图纸比较不到规范纸)工整或用计算写工整或用计写比较工工整化要求；图撰写机打印成文；算机打印成整；图纸比纸不工整质量图纸非常工文；图纸工整、较工整、清或不清晰整、清晰清晰晰指导教师评定成绩:指导教师签名：年月日重庆大学本科学生电力电子课
4、程设计任务书课程设计题目单相桥式可控整流电路设计学院电气工程专业电气工程与自动化年级*级已知参数和设计要求:1. 单相电压型PWM整流器设计2. 输入工频电压220V（20%）, 50HZ3. 输出功率3KW，输出电压400V 选型，开关频率10KHz-20KHz；设计单相电压型PWM整流电路，并计算各元器件的参数，开关器件选用 IGBT，采用双极性PWM调制方式，运用matlab/simulink对所设计电路仿真, 得出波形和数据。学生应完成的工作：1. 查询相关资料，学习PWM整流的原理；2. 掌握主电路的设计，对各参数进行理论计算；3. 学习PWM调制方式，用反馈实现双极性调制方法4.
5、利用simulink对所设计电路进行仿真，并得到仿真波形和数据;5. 完成课程设计报告。目前资料收集情况（含指定参考资料）： 张兴，张宗巍.PWM整理器及其控制M 单相电压型PWM整流器控制系统设计与仿真J 单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真J PWM整流电路的原理分析J课程设计的工作计划：6月3日一一6月7日，查阅相关论文和参考文献，理解整流原理6月7日6月11日，PWM整流电路的参数计算，主电路的设计6月11日6月16日，建立simulink仿真模型验证理论计算6月16日一一6月23日，完成电路仿真和课程设计报告任务下达日期年 月 日完成日期年 月 日指导教师 （签名）学生（签名）单相
6、桥式可控整流电路设计摘要：本文主要研究单相桥式PWM整流电路的原理，并运用IGBT去实现电路的 设计。概括地讲述了单相电压型PWM整流电路的工作原理，用双极性调制方式去 控制IGBT的通断。在元器件选型上，较为详细地介绍了 IGBT的选型，分析了交 流侧电感和直流侧电容的作用，以及它们的选型。最后根据实际充电机的需求， 选择元器件具体的参数，并用simulink进行仿真，以验证所设计的单相电压型 PWM整流器的性能。实现了单相电压型PWM整流器的高功率因数，低纹波输出等 功能。关键词：PWM整流 simulink 双极性调制IGBT目录1. 引言 错误!未定义书签。PWM整流器产生的背景错误!
7、未定义书签。PWM整流器的发展状况错误!未定义书签。本文所研究的主要内容 错误!未定义书签2. 单相电压型PWM整流电路的工作原理错误!未定义书签。电路工作状态分析 错误!未定义书签PWM控制信号分析错误!未定义书签。交流测电压电流的矢量关系 错误!未定义书签。3. 单相电压型PWM整流电路的设计错误!未定义书签。主电路系统设计 错误!未定义书签IGBT和二极管的选型设计错误!未定义书签。交流侧电感的选型设计 错误!未定义书签直流侧电容的选型设计 错误!未定义书签直流侧LC滤波电路的设计错误!未定义书签。4. 单相PWM整流电路的仿真及分析错误!未定义书签。整流电路的simulink仿真错误!
8、未定义书签。对simulink仿真结果的分析错误!未定义书签。5工作展望 错误!未定义书签参考文献 错误!未定义书签。1.引言PWM整流器产生的背景电力电子技术是现代电工技术中最活跃的领域，并且在电力系统中得到日益 广泛的应用，它是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。 电力电子 技术根据用户对电能要求的不同，对电能进行不同形式的变换，实现电能更好的 满足人们的需求，并通过功能和性能的提高，产生经济和社会效益。电力电子技术的发展，促进了各种电能变换装置的发展，出现了各种以 PWM 变换为基础的电力电子装置，例如逆变电源、变频器、超导储能装置、新能源发 电装置、有源电力滤波器、统一潮流控制
9、器等等。这些现代的电力电子装置中， 许多都以直流电压为输入，或者中间级需要直流电压。从最开始的二极管不控整流，到后来出现的晶闸管相控整流方式，这些整流 装置都有共同的缺点，都会给电网带来谐波危害，其功率因数也不高。特别是谐 波对于电网是一种污染，谐波会影响线路的稳定运行，影响挂在电网中的变压器 工作效率，损坏低压开关设备，对通信设备产生干扰等等1。为了减少谐波危害，许多学者对新型整流装置做了大量的研究分析，为了实 现整流装置输入电压与电流都正弦化，并且使其功率因数接近1，学者们研制出 了高频PMW整流器。高频PWM整流器不仅能够提供正弦化的输入电流，可控的 功率因数，而且能够将直流侧能量逆变至
10、电网侧，实现整流器的四象限运行。PWM整流器的发展状况PWM控制技术的应用与发展为整流器性能的改进提供了变革性的思路和手段，结合了 PWM控制技术的新型整流器称为PWM整流器。与传统的整流器相比，PWM整流器不仅获得了可控的AC/DC电能变换性能， 而且实现了网侧单位功率因数和正弦电流控制，能使电能双向传输。从20世纪70年代开始，PWM技术开始应用于采用半控功率开关器件的单相 整流电路中。从80年代开始，随着半导体产业的发展，可关断功率开关器件产 品日趋完善，对单相PWM整流器有了更加深入的研究，其应用也更加广泛。随着 连续及离散数学模型的提出、拓扑结构的多样化、控制策略的完善、功率半导体
11、技术以及传感器技术的持续发展，单相PWM整流器的研究发展进入一个新的阶 段。同时单相PWM整流器的应用也成为一个研究热点，如交流传动、UPS电源、 柔性交流电传输、光伏及风能并网发电等，同时，这些应用的研究对单相PWM整 流器的研究起到促进作用。PWM 整流器数学模型的建立，是对 PWM 整流器进行研究的基础，等人提出 了基于坐标变换的 PWM 整流器连续、离散动态数学模型，这种连续、离散模型 的建立极大的扩展了 PWM 整流器的发展，可以用数学语言来描述 PWM 整流器的 工作原理。 和 等比较系统的建立起了 PWM 整流器时域模型，在此基础上， Hengchun Mao 等人建立了降阶小信
12、号模型。各种模型的建立，大大促进了人们 对于 PWM 整流器的认识，对 PWM 整流器的工作特性更加清晰，大大促进了对于 PWM 整流器的研究。在此同时新的拓扑结构和控制方法得到了快速的发展，并由 此将 PWM 整流器的应用拓展到更加广阔的领域，例如风力光伏发电技术、有源 电力滤波器、统一潮流控制器、动态电压恢复器、直流输电技术等等1。PWM 整流器非常好的工作特性，其关键在于对整流器输入电流的控制。为了 使 PWM 整流器实现单位功率因数和输入电流含有较小的谐波，必须控制整流器 输入电流呈现正弦特性，对于整流器的控制策略，关键在于电流内环的设计分析。本文所研究的主要内容对于较为复杂的PWM整
13、流器的研究，本文着重在于从课程设计的角度上学习 PWM整流原理，并能设计PWM整流电路及其各元器件的参数，最终用simulink 仿真验证所设计的效果。在器件上，本文全控型器件选用IGBT,通过要求计算 所需选择IGBT的参数，并简单分析研究其H桥死区问题、损耗问题、开关速度 问题。具体地，本文主要以电动汽车的直流充电机为背景，以直流充电机的所需参 数来规范本文的基本参数，选用单相工频交流电源220V/50HZ供电，输出额定功 率达到3KW，直流侧电压为400V。2. 单相电压型PWM整流电路的工作原理单相桥式电压型PWM整流电路，其电路如图1所示。每个桥臂由一个全控器 件和反并联的整流二极管组成。L为交流侧附加的电感，在PWM整流电路中是一 个重要的元件，起平衡电压、支撑无功功率和储存能量的作用。为简化分析，可 以忽略L的电阻。直流侧电容C在全控型器件关断时，为电感电流提供电流路径, 缓冲冲击电流，同时该电容还储存能量，稳定直流侧电压，抑制直流侧的谐波电 压。主要功率将消耗在负载R上。除必须具有输入电感外,PWM整流器的电路结构和PWM逆变电路是相同的。按 照正弦信号波和三角波相比较的方法对图1中的V1V4进行SPWM控制，就可 以在桥的交流输入端ab间产生一个SPWM波uab。在uab中含有和正弦信
