電力電子裝置設(shè)計與應(yīng)用01

1、1電力電子裝置設(shè)計與應(yīng)用電力電子裝置設(shè)計與應(yīng)用2一、什么是設(shè)計一、什么是設(shè)計l設(shè)計是將設(shè)計者的思維變成研制工作必需的圖紙和數(shù)據(jù)的過程，設(shè)計是電力電子裝置研制過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。l在設(shè)計過程中，依靠的是理論知識、實際經(jīng)驗和各種參考數(shù)據(jù)，理論知識起的是指導(dǎo)作用，實際經(jīng)驗和參考數(shù)據(jù)起的是支持作用。3二、設(shè)計類型二、設(shè)計類型1、原理設(shè)計：是一種不完全的，為可行性論證而進行的設(shè)計。例如：設(shè)計某種電路圖，其目的是為了證明可用該電路實現(xiàn)某些功能，在設(shè)計中只要求定性的分析其工作原理，工作波形等。2、參數(shù)設(shè)計：原理設(shè)計的補充，為了使原理 設(shè)計得以實現(xiàn)，具體計算電路的各種參數(shù)是必不可少的，通過參數(shù)設(shè)計可使原

2、理設(shè)計得到修正和補充，進一步提高原理設(shè)計的可行性。43、程序設(shè)計：現(xiàn)代電力電子裝置應(yīng)用微處理器組成控制核心電路的越來越多，因此程序設(shè)計已經(jīng)逐漸成為設(shè)計過程中不可缺少的組成部分。4、結(jié)構(gòu)設(shè)計：研究工作向裝置制造轉(zhuǎn)化的重要步驟，包括主電路機械結(jié)構(gòu)、控制電路結(jié)構(gòu)、外部接口、機柜或機箱結(jié)構(gòu)等，主要目的是：確定裝置硬件之間的位置關(guān)系，為制造實際裝置提供可行數(shù)據(jù)和圖紙。結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容頗為復(fù)雜，需要較多的實際經(jīng)驗和參考依據(jù)。 5三、設(shè)計流程 要完成一個裝置的設(shè)計，需要經(jīng)過以下一些步驟：1、初步設(shè)計：內(nèi)容包括原理設(shè)計、參數(shù)概 算、驗證初步設(shè)計可行性的局部實驗等。 例如：設(shè)計一個裝置的電原理圖。2、技術(shù)設(shè)計：內(nèi)容

3、包括電路參數(shù)計算、元件選擇。這里面有些元件的參數(shù)計算和選擇較為容易，如半導(dǎo)體器件、電阻電容等，經(jīng)過參數(shù)計算后，可直接由定型產(chǎn)品中得到。另一些沒有定型產(chǎn)品的元件只進行電參數(shù)計算是遠遠不夠的，還要進行結(jié)構(gòu)參6 數(shù)計算和工藝設(shè)計，再通過生產(chǎn)部門加工才能得到，如變壓器、電抗器等。為了驗證可行性，有時還必須進行原理樣機的實驗過程。3、總體（工程）設(shè)計：為制造裝置而進行的全面設(shè)計，對電器裝置而言，與前述設(shè)計最大的不同在于增加了大量的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容（參考結(jié)構(gòu)設(shè)計）。目的是產(chǎn)生制造裝置的詳細圖紙和各種參數(shù)。四、設(shè)計依據(jù)1、各種標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計中必須按照各種現(xiàn)行國家 標(biāo)準(zhǔn)（GB）、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB）、7行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

4、的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。例如：設(shè)計制造國內(nèi)使用的某電力電子裝 置，按我國電制標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，輸入交流電源 必須為380/220V 50HZ。電信系統(tǒng)二次電 源設(shè)備輸入電源必須為DC48V。因此，在 設(shè)計該類裝置時都要執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)。又如：國軍標(biāo)規(guī)定了電子設(shè)備的電磁兼容性標(biāo) 準(zhǔn)，設(shè)計制造軍用電子設(shè)備必須照此標(biāo)準(zhǔn) 執(zhí)行。 有時為了使裝置達到通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，必須設(shè)計裝置基本要求以外的電路。8 特殊場合使用的設(shè)備不能按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 時，稱為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。2、技術(shù)要求（技術(shù)指標(biāo)）：被設(shè)計裝置要達 到的具體技術(shù)狀態(tài)（參數(shù)）的細則，是研制裝置要實現(xiàn)的目標(biāo)，設(shè)計過程必不可少的約束條件。五、設(shè)計課主要內(nèi)容 以典型逆變電源裝置和

5、開關(guān)電源裝置為對象，以電參數(shù)和部分元器件結(jié)構(gòu)參數(shù)為主要內(nèi)容，講解設(shè)計方法。9六、典型逆變電源裝置設(shè)計六、典型逆變電源裝置設(shè)計1、電路原理框圖輸入整流電路直流濾波電路電源逆變電路隔離變換電路輸出濾波電路 負 載 2、設(shè)計順序-一般按照從裝置輸出到輸 入的次序進行10l根據(jù)負載要求計算輸出電路參數(shù)；l根據(jù)輸出電路輸入端要求計算逆變電路參數(shù)；l根據(jù)逆變電路輸出端要求計算逆變電路輸入?yún)?shù)；l根據(jù)逆變電路輸入?yún)?shù)計算輸入整流電路；l當(dāng)輸入和輸出之間有電壓匹配和電氣隔離要求時，還需加入隔離變換電路設(shè)計。 作為完整的裝置還需設(shè)計的部分是：控制電路、保護電路、監(jiān)測電路等。11實例一、技術(shù)要求：1、輸出電壓 1

6、15V / 200V2、輸出頻率 400HZ3、輸出功率 30KVA（單相10KVA）4、負載功率因數(shù) 滯后5、短時過載 150%6、輸入電壓 380V10%7、輸入頻率 50HZ10%0.18.0COS126.1典型逆變電源輸出電路典型逆變電源輸出電路LCRLiLVOViiciLiR13LCRLiLVOViiciLiRiciRVOViiLVLiciRVOViiLVL純電阻負載時矢量圖純電阻負載時矢量圖iLiLic感性負載時矢量圖感性負載時矢量圖14二、負載參數(shù)1、負載電阻最小值 時0 .1COS 3225. 11010115322OOPVR8 .0COS時 653. 18 . 0101011

7、5322COSPVROOLCRLiLVOViiciLiR152、負載電感最小值KVAPPOL6coscossin1 2042. 2106115322LOLPVZHfZLL023.87740022042. 22163、濾波電容 取濾波電容容抗等于負載電感感抗的2倍（一般情況下） 4084. 422042. 22LCZZFfZCC257.904084. 44002121考慮實際情況取電容為 90微法9個F10HZV 50250的AC電容用于400HZ時耐壓降為60% V1506 . 0250 4210. 4109040021216fCZC 實174、無輸出隔離變壓器時，逆變器輸出電流（有效值，設(shè)計

8、電感、變壓器等元件時參考） 長期連續(xù)最大電流（一相） AIIIICLRO807.904210. 41152042. 21153225. 11152222長 橋臂連續(xù)最大電流 AIIOOB282.157807.9033長長18 短期最大電流（一相） AIIIICLRO510.1404210. 41152042. 21155 . 13225. 11155 . 15 . 15 . 12222短 橋臂短期最大電流 AIIOOB370.243510.14033短短195、無輸出隔離變壓器時逆變器輸出電流峰值（選擇開關(guān)器件時參考） AIIOOP420.128807.9022長長 長期連續(xù)電流峰值（一相）

9、橋臂連續(xù)最大電流峰值 短期最大電流峰值（一相）短期橋臂最大電流峰值 AIIOBOBP430.222282.15722長長 AIIOBOBP177.344370.24322短短 AIIOOP711.198510.14022短短206、濾波電抗L的計算輸出濾波電路的主要作用是：l 減小輸出電壓中諧波（特別是逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)頻率）電壓的幅值l 保證基波電壓傳輸設(shè)計濾波器應(yīng)注意以下問題：濾波電路特征阻抗不應(yīng)太大CLZT濾波電路固有諧振頻率應(yīng)遠離輸出電壓中可能出現(xiàn)的諧波頻率。 如：400HZ的倍頻，800HZ、1200HZ、1600HZ、2000HZ等21LC2RL 不應(yīng)太大而接近1 應(yīng)該較?。≧

10、按負載最重時考慮） 功率越大，負載功率因數(shù)越低的逆變電源裝置越應(yīng)按條考慮。 因濾波電容和負載并聯(lián)，對逆變電路輸出電流影響較大，所以在設(shè)計濾波電路時，應(yīng)按先選擇濾波電容，再根據(jù)上述原則和對基波傳輸、諧波衰減的特性選擇電感參數(shù)。22 濾波電路參數(shù)和主開關(guān)器件工作頻率有關(guān)，主開關(guān)器件工作頻率OKfNf3OKNffHZfK960034008三相單相 N為正整數(shù)時逆變電路按同步方式工作，不為整數(shù)時按異步方式工作。主開關(guān)器件工作頻率高對濾波器有好處，可減小濾波電抗參數(shù)，但對逆變器效率不利，對電壓利用率不利。開關(guān)頻率要根據(jù)器件參數(shù)選擇，不能過高或過低。本例選N=8 則 由于各橋臂移相原因，輸出線電壓的開關(guān)頻率變?yōu)椋篐ZfK19200223根據(jù)圖試選6 . 0LHL732.2384