交流交流變頻器設(shè)計

武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書交流/交流變頻器設(shè)計緒論課程設(shè)計的目的電力電子是電氣專業(yè)的專業(yè)課，具有很強的實踐性和工程背景，電力電子課程設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用電力電子的知識和理論分析和解決設(shè)計問題，使學(xué)生建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法，提高學(xué)生調(diào)查研究、查閱文獻及正確使用技術(shù)資料、標準、手冊等工具書的能力，理解分析、制定設(shè)計方案的能力，設(shè)計計算和繪圖能力，實驗研究及系統(tǒng)調(diào)試能力，編寫設(shè)計說明書的能力課程設(shè)計的任務(wù)和要求本次設(shè)計任務(wù)是：設(shè)計一個交流/交流變頻器380V50HZ1200HZAC/DC,DC/AC。對電路進行完整的設(shè)計，并畫出出完整電路圖。1武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書方案設(shè)計總體結(jié)構(gòu)框圖/AC/DC，380VDC/AC，換為單相交流電輸出。結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：圖2-1總體結(jié)構(gòu)框圖三相整流濾波電路（AC/DC）整流電路的作用是將交流電轉(zhuǎn)換成近似直流電。當(dāng)整流負載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、易濾波時，應(yīng)采用三相整流電路。三相可控整流電路中，最基本的是三相半波可控整流電路，應(yīng)用最廣泛的是三相橋式全控整流電路。濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成。三相半波可控整流電路。該整流電路在控制角α＜30°時，負載電流處于連續(xù)和斷續(xù)120°。如果α＞30°，當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過零變負時，該相晶90°。三相橋式全控整流電路。由共陰極組和共陽極組六個晶閘管組成。在帶阻感負載時可得到連續(xù)的輸出電壓電流。根據(jù)設(shè)計要求以及兩種整流電路的特性可以看出本次課程設(shè)計的三相整流電路應(yīng)選擇三相橋式全控整流電路。濾波電路采用負載并聯(lián)電容。三相整流濾波電路的設(shè)計根據(jù)上述分析，設(shè)計方案采用三相橋式全控整流電路。電路圖如圖2-1所示：2武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書圖2-1三相橋式全控整流濾波電路三相橋式全控整流電路工作原理在三相橋式全控整流電路中，對共陰極組和共陽極組是同時進行控制的，控制角都是α波線路中的晶閘管低一半。三相橋式全控整流電路在α=0°2-2圖2-2三相橋式全控整流電路在α=0°時的輸出波形3武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書三相橋式全控整流電路定量分析Ud外，以線電壓的過零點為時間坐標的零點，可得到整流輸出電壓連續(xù)時的平均值為:Ud

1/

a 23

sintd(t)2

cos逆變電路（DC/AC）與整流相對應(yīng)，把直流電變成交流電的電路成為逆變電路。當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，稱為有源逆變；當(dāng)交流側(cè)直接和負載相接時，稱為無源逆變。在不加說明時，逆變電路一般指無源逆變。50Hz1200HzPWM逆變電路的設(shè)計PWM2-3PWM

圖2-3PWM逆變電路PWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)源于采樣控制理論中的面積等效原理：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。4武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書2-3-2NN而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點和相應(yīng)正弦波部分的中點重合，且使矩形波脈沖（沖量2-4PWM波形。2-4PWMPWM內(nèi)的脈沖數(shù)，PWMPWM可以看出，計算法是很繁瑣的，當(dāng)需要輸出的正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結(jié)果都要變化。與計算法相對應(yīng)的是調(diào)制法，即把希望輸出的波形作為調(diào)制信號，把接收調(diào)制的信號作為載波，通過信號波的調(diào)制的到所期望的PWM波形。本次設(shè)計PWM逆變電路的控制就采用調(diào)制法。5武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書設(shè)計總電路設(shè)計總電路圖設(shè)計總體電路圖如圖3-1所示：圖3-1設(shè)計總體電路圖從電路圖可以看出，本次設(shè)計先采用AC/DCDC/ACPWM100V，1200HZ流電輸出。此外還有LC串聯(lián)的濾波電路，其作用為對輸出的交流電進行濾波。參數(shù)設(shè)定本設(shè)計的參數(shù)要考慮載波的頻率，濾波電路中電容的參數(shù)選擇。載波頻率的設(shè)定1200HzNNPWM，N，N9。所以載波頻率為：fc

Nfr

9120010800Hz濾波電路參數(shù)設(shè)定本設(shè)計采用LC串聯(lián)濾波。一般截止頻率為載波頻率的1/5，即。1LC根據(jù)公式:LCt

1C2fZt

L 0ZfZt其中Zo為負載阻抗。根據(jù)公式可得L、C的參數(shù)。6武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書MATLAB三相整流電路仿真三相整流MATLAB仿真電路如圖4-1所示：圖4-1三相整流MATLAB仿真電路三相整流所得輸出波形如圖4-2所示：圖4-2三相整流所得輸出波形根據(jù)三相橋式全控整流電路的定量分析計算與仿真所得電壓值大致相等，故整流電路設(shè)計合理。PWMPWM逆變電路MATLAB仿真電路如圖4-3所示：7武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書圖4-3PWM逆變電路MATLAB仿真電路PWM逆變電路仿真所得輸出波形如圖4-4所示：圖4-4PWM逆變電路仿真所得輸出波形根據(jù)仿真輸出波形可以看出該輸出的交流電幅值為，有效值=Um/=100.14f=1/T=1200Hz。/計要求。8武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書心得體會在本次課程設(shè)計中，需要我們對理論知識及各個電路的特性和作用有充分的了解，才三相整流電路整流AC/DC,再采用逆變電路逆變DC/AC。整體電路就是整流電路和逆/交流變頻器的設(shè)計。MATLAB確的結(jié)果。通過本次課程設(shè)計，讓我在完成課程設(shè)計的同時對電力電子的理論知識有了更加深入的認識和了解。并且在實際中加以運用。并且通過對知識的綜合運用，提高了自己分析問題，思考問題，解決問題的能力。同時在使用MATLAB仿真驗證時，讓我更加了解了這款軟件的運用技巧，對其一些基礎(chǔ)的功能能夠熟練的運用，增強了我的動手能力，又使我多了一項技能?？傊@次課程設(shè)計讓我有許多收獲，為以后的將要進行的科學(xué)研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)。9武漢理工大學(xué)《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書參考文獻王兆安、黃俊,《電力電子技術(shù)》.北京：機械工業(yè)出版社