電力電子裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用01

1、1電力電子裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用電力電子裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用2一、什么是設(shè)計(jì)一、什么是設(shè)計(jì)l設(shè)計(jì)是將設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)過程中，依靠的是理論知識(shí)、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和各種參考數(shù)據(jù)，理論知識(shí)起的是指導(dǎo)作用，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和參考數(shù)據(jù)起的是支持作用。3二、設(shè)計(jì)類型二、設(shè)計(jì)類型1、原理設(shè)計(jì)：是一種不完全的，為可行性論證而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。例如：設(shè)計(jì)某種電路圖，其目的是為了證明可用該電路實(shí)現(xiàn)某些功能，在設(shè)計(jì)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(jì)：原理設(shè)計(jì)的補(bǔ)充，為了使原理 設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)，具體計(jì)算電路的各種參數(shù)是必不可少的，通過參數(shù)設(shè)計(jì)可使原

2、理設(shè)計(jì)得到修正和補(bǔ)充，進(jìn)一步提高原理設(shè)計(jì)的可行性。43、程序設(shè)計(jì)：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(jì)已經(jīng)逐漸成為設(shè)計(jì)過程中不可缺少的組成部分。4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：研究工作向裝置制造轉(zhuǎn)化的重要步驟，包括主電路機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制電路結(jié)構(gòu)、外部接口、機(jī)柜或機(jī)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(shí)際裝置提供可行數(shù)據(jù)和圖紙。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容頗為復(fù)雜，需要較多的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和參考依據(jù)。 5三、設(shè)計(jì)流程 要完成一個(gè)裝置的設(shè)計(jì)，需要經(jīng)過以下一些步驟：1、初步設(shè)計(jì)：內(nèi)容包括原理設(shè)計(jì)、參數(shù)概 算、驗(yàn)證初步設(shè)計(jì)可行性的局部實(shí)驗(yàn)等。 例如：設(shè)計(jì)一個(gè)裝置的電原理圖。2、技術(shù)設(shè)計(jì)：內(nèi)容

3、包括電路參數(shù)計(jì)算、元件選擇。這里面有些元件的參數(shù)計(jì)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(jì)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(jìn)行電參數(shù)計(jì)算是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)參6 數(shù)計(jì)算和工藝設(shè)計(jì)，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(yàn)證可行性，有時(shí)還必須進(jìn)行原理樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)過程。3、總體（工程）設(shè)計(jì)：為制造裝置而進(jìn)行的全面設(shè)計(jì)，對(duì)電器裝置而言，與前述設(shè)計(jì)最大的不同在于增加了大量的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容（參考結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）。目的是產(chǎn)生制造裝置的詳細(xì)圖紙和各種參數(shù)。四、設(shè)計(jì)依據(jù)1、各種標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)該類裝置時(shí)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(jì)制造軍用電子設(shè)備必須照此標(biāo)準(zhǔn) 執(zhí)行。 有時(shí)為了使裝置達(dá)到通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，必須設(shè)計(jì)裝置基本要求以外的電路。8 特殊場(chǎng)合使用的設(shè)備不能按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 時(shí)，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(jì)裝置要達(dá) 到的具體技術(shù)狀態(tài)（參數(shù)）的細(xì)則，是研制裝置要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，設(shè)計(jì)過程必不可少的約束條件。五、設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)方法。9六、典型逆變電源裝置設(shè)計(jì)六、典型逆變電源裝置設(shè)計(jì)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(fù) 載 2、設(shè)計(jì)順序-一般按照從裝置輸出到輸 入的次序進(jìn)行10l根據(jù)負(fù)載要求計(jì)算輸出電路參數(shù)；l根據(jù)輸出電路輸入端要求計(jì)算逆變電路參數(shù)；l根據(jù)逆變電路輸出端要求計(jì)算逆變電路輸入?yún)?shù)；l根據(jù)逆變電路輸入?yún)?shù)計(jì)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(shí)，還需加入隔離變換電路設(shè)計(jì)。 作為完整的裝置還需設(shè)計(jì)的部分是：控制電路、保護(hù)電路、監(jiān)測(cè)電路等。11實(shí)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(fù)載功率因數(shù) 滯后5、短時(shí)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(fù)載時(shí)矢量圖純電阻負(fù)載時(shí)矢量圖iLiLic感性負(fù)載時(shí)矢量圖感性負(fù)載時(shí)矢量圖14二、負(fù)載參數(shù)1、負(fù)載電阻最小值 時(shí)0 .1COS 3225. 11010115322OOPVR8 .0COS時(shí) 653. 18 . 0101011

7、5322COSPVROOLCRLiLVOViiciLiR152、負(fù)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(fù)載電感感抗的2倍（一般情況下） 4084. 422042. 22LCZZFfZCC257.904084. 44002121考慮實(shí)際情況取電容為 90微法9個(gè)F10HZV 50250的AC電容用于400HZ時(shí)耐壓降為60% V1506 . 0250 4210. 4109040021216fCZC 實(shí)174、無輸出隔離變壓器時(shí)，逆變器輸出電流（有效值，設(shè)計(jì)

8、電感、變壓器等元件時(shí)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(shí)逆變器輸出電流峰值（選擇開關(guān)器件時(shí)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(jì)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(jì)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(yuǎn)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(fù)載最重時(shí)考慮） 功率越大，負(fù)載功率因數(shù)越低的逆變電源裝置越應(yīng)按條考慮。 因?yàn)V波電容和負(fù)載并聯(lián)，對(duì)逆變電路輸出電流影響較大，所以在設(shè)計(jì)濾波電路時(shí)，應(yīng)按先選擇濾波電容，再根據(jù)上述原則和對(duì)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(shí)逆變電路按同步方式工作，不為整數(shù)時(shí)按異步方式工作。主開關(guān)器件工作頻率高對(duì)濾波器有好處，可減小濾波電抗參數(shù)，但對(duì)逆變器效率不利，對(duì)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