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1、目录1221)42)3)4) PWM391) PWM2) PWM93) PWM4Pspice1)2)3)561电力电子技术课程设计一、课程设计的目的通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力， 特别是如何利用 Internet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方法。5、提高学生课程设计报告撰写水平。二、课程设计的要求1. 题目：无源三相逆变技术的应用注意事项： 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周半内完成，题目要结合
2、工程实际。学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS 电源等，但不允许选择其他组题目方向的内容设计（复合变换除外） 。2 通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。自立题目后，首先要明确自己课程设计的设计内容。要给出所要设计装置（或电路）的主要技术数据（如输入要求，输出要达到的目标，装置容量的大小以及装置要具有哪些功能）。主要技术数据输入交流电源：单相220V， f=50Hz交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为PWM 控制原理输出交流：电流为正弦交
3、流波形，输出频率可调，输出负载为三相星形RL 电路， R=10， L=15mH设计内容：1. 整流电路的设计和参数选择滤波电容参数选择三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT 电流、电压额定的选择三相 PWM 驱动电路的设计画出完整的主电路原理图和控制电路原理图电路仿真分析和仿真结果2. 在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造性的思维方式以及创造能力要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置
4、）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少3于 5 篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。3. 在整个设计中要注意培养独立分析和独立解决问题的能力要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路详细的设计（包括计算和器件选型） 。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同， 甚至完全一样。4. 课题设计的主要内容是主电路的确定，主电路的分析说明，主电路元器件的计算和选型，以及控制电路设计。报告最后给出所设计的主电路和控制电路标准电路图，不同频率下输出电压电流波形，驱动控制电路中驱动信号波形以及其它主要波形，在这
5、两周电力电子课程设计过程中，我不仅加深了对单相桥式整流电路、三相逆变电路、 SPW 滤波整流电路的理解，而且学会了如何设计电路，和解决一些面临的问题，使自己处理问题的能力得到提高，使课本上的知识理解得更清楚，掌握的更好，并学到很多课本上没有的东西。原理叙述1. 电容滤波的单相不可控整流电路1. 基本原理：基本工作过程在 u 2 正半周过零点至t =0 期间，因 u 2 ud ，故二极管均不导通，此阶段4电容 C向 R放电，提供负载所需电流，同时ud 下降。至 t =0 之后， u2 将要超过 ud ，使得 VD1 和 VD4 开通， ud =u 2 ，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。电容
6、被充电到t=时， ud = u2 ， VD1 和 VD4 关断。电容开始以时间常数RC按指数函数放电。当 t= ，即放电经过 - 角时， ud 降至开始充电时的初值，另一对二极管 VD2 和 VD3 导通，此后 u 2 又向 C 充电，与 u 2 正半周的情况一样。和 的确定指 VD1 和 VD4 导通的时刻与 u2 过零点相距的角度， 指 VD1 和 VD4的导通角。在 VD1 和 VD4 导通期间u22U 2 sin( t )ud (0)2U 2 sin1 tud (0)C 0 iC dtu2式中， ud (0) 为 VD1 、 VD4 开始导通时刻直流侧电压值。将 u 2 代入并求解得：
7、而负载电流为：iC2CU 2 cos( t)i Ru22U 2 sin( t)RR于是i diCiR2 CU 2 cos( t)2U 2 sin( t)R则当t=时， VD1 和 VD4 关断。将 i d ()= 0 代入上式，得：5tg ()(3-1)RC二极管导通后 u 2开始向 C 充电时的 ud 与二极管关断后 C 放电结束时的 ud 相等，故有下式成立：2U 2sin() eRC(2)2U 2 sinarctg (3)RC)由式（ 3-2 ）和（ 3-3 ）得RCarctg( RC )eRCe RCsin(4)21( RC)可由式（ 3-4 ）求出，进而由式（ 3-3 ）显然和仅由乘
8、积RC决定。的另外一种确定方法： VD1 和 VD4 的关断时刻，从物理意义上讲，就是两个电压下降速度相等的时刻， 一个是电源电压的下降速度|d u 2 /d(t )| ，另一个是假设二极管VD1 和VD4 关断而电容开始单独向电阻放电时电压的下降速度|d ud /d(t )|p （下标表示假设），据此即可确定。5 /62 /3/2/3/60 10 20 30 40 50 60 RC/rad主要的数量关系6输出电压平均值空载时，重载时， U d 逐渐趋近于 0.9 U 2 ，即趋近于接近电阻负载时的特性。在设计时根据负载的情况选择电容 C值，使RC35T/2,此时输出电压为：U d 1.2 U
9、 2电流平均值输出电流平均值 I R 为：I R =U d / RI d = I R二极管电流 i D 平均值为：i d = I d /2= I R /2二极管承受的电压为变压器二次侧电压最大值，即2U2。2. 整流电路原理电路图如下：7u (i )u dddi db0u V1,4c0i 2d0单相全控桥式整流电路波形电路分析：ttt闸管 VT1 和 VT4 组成一对桥臂， VT2 和 VT3 组成另一对桥臂。在 u 2 正半周（即 a 点电位高于 b 点电位）若 4 个晶闸管均不导通， i d =0, ud =0,VT1 、 VT4 串联承受电压 u 2 。在触发角处给 VT1 和 VT4加
10、触发脉冲， VT1 和 VT4 即导通，电流从电源a 端经 VT1 、R、 VT4 流回电源 b 端。当 u 2 过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1 和 VT4 关断。在 u 2 负半周，仍在触发角处触发 VT2 和 VT3 ，VT2 和 VT3 导通，电流从电源 b 端流出，经 VT3 、R、 VT2 流回电源 a 端。到 u 2 过零时，电流又降为零， VT2 和 VT3 关断。8基本数量关系晶闸管承受的最大正向电压和反向电压分别为2U2 和 2U2。2整流电压平均值为：U d12 2U2 1 cos0.9U21 cos2U 2 sin td(t)22=0 时， U d = U d 0 =0.9 U 2 。=180 时， U d =0。可见， 角的移相范围为180 。向负载输出的直流电流平均值为：I dU d2 2U21cos0.9U2 1cosRR2R2流过晶闸管的电流平均值：I dT1 I d0.45U2 1cos2R2流过晶闸管的电流有效值为IT1(2U 2 sin t )2 d( t)U 21 sin 22R2R2（3-5 ）变压器二次侧电流有效值I 2 与输出直流电流有效值 I 相等，为II 21(2U 2 sint )2 d ( t)U 21sin 2（3-6 ）RR
