課程設(shè)計(jì)列車(chē)變頻空挪用直流電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目列車(chē)變頻空挪用直流電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)電氣學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師伍文俊吳江峰 20 年春學(xué)期起止時(shí)刻：200年6月22日至200年6月27日平時(shí)〔10%〕任務(wù)完成〔50%〕答辯〔20%〕課設(shè)報(bào)告〔20%〕總評(píng)成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)12列車(chē)變頻空調(diào)用直流電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)在列車(chē)上，擬采用三相變頻式空調(diào)，變頻器采用AC-DC-AC電路型式，且AC-DC變換采用三相二極管橋式整流器。但是，列車(chē)上只有直流220V電源，試設(shè)計(jì)一個(gè)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)滿足空調(diào)的供電要求。設(shè)計(jì)條件與指標(biāo)直流電源，額定電壓220V；空調(diào)：額定功率，額定電壓380VAC，三相；電路簡(jiǎn)單可靠，體積小，功耗?。辉O(shè)計(jì)要求分析題目要求，提出2~3種實(shí)現(xiàn)方案，比擬并確定主電路結(jié)構(gòu)和控制方案；設(shè)計(jì)主電路原理圖、觸發(fā)電路的原理框圖，并設(shè)置必要的保護(hù)電路；參數(shù)計(jì)算，選擇主電路元件參數(shù)；利用PSPICE、PSIM或MATLAB等進(jìn)行電路仿真優(yōu)化；撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。參考文獻(xiàn)王兆安，《電力電子技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社；陳國(guó)呈譯，《電力電子電路》，日本電氣學(xué)會(huì)編，科學(xué)出版社。一、整體設(shè)計(jì)1．主電路的選型〔方案設(shè)計(jì)〕必要保護(hù)電路由于設(shè)計(jì)給出來(lái)的電源為直流220V，可是空挪用的是三相交流，而且額定電壓為380V，假設(shè)是直接采納逆變電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么輸出的三相線電壓的有效值小于220V〔一樣小于330V〕,如此不符合空調(diào)的額定電壓380v的要求，為此，應(yīng)先采納直流斬波電路把220V直流電壓升高，再采納三相逆變電路把DC轉(zhuǎn)換成AC必要保護(hù)電路電路模型：三相逆變電路直流斬波電路M三相逆變電路直流斬波電路MDCE=220V DC:QUOTE AC380控制電路控制電路說(shuō)明：=1\*GB3①直流斬波電路能夠采納升壓斬波電路〔調(diào)劑占空比來(lái)調(diào)劑輸出直流電壓的大小〕、起落壓斬波電路和cuk電路〔這二者的通過(guò)調(diào)劑來(lái)到達(dá)實(shí)現(xiàn)升壓，由于后二者不需知足才能實(shí)現(xiàn)升壓，如此調(diào)劑電壓電壓的幅度沒(méi)有升壓斬波電路的大，因此一樣采納升壓斬波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)升壓。=2\*GB3②關(guān)于三相逆變電路能夠采納電壓源型逆變電路，也能夠采納電流源型逆變電路。由于電流源型逆變電路輸出的電壓和一些脈沖疊阻礙輸出電壓，而且輸出電壓的波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，如此無(wú)益于操縱輸出的線電壓有效值為380v，而電壓源型逆變電路輸出的電壓與負(fù)載無(wú)關(guān)，如此利于操縱輸出電壓知足空調(diào)額定電壓380V,因此選擇電壓源型逆變電路。=3\*GB3③操縱電路中斬波電路能夠采納一樣的寬脈沖，也能夠采納PWM，可是出于簡(jiǎn)單考慮一樣才采納寬脈沖；逆變電路中采納寬脈沖簡(jiǎn)單，可是輸出的電壓波形沒(méi)有PWM接近正弦波，出于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，體積小的要求采納寬脈沖完全能夠到達(dá)空調(diào)電壓需求。=4\*GB3④愛(ài)惜電路，能夠采納快速熔斷器、短路器、緩沖電路。本設(shè)計(jì)采納di/dt愛(ài)惜電路，能夠限制器件開(kāi)通是的電流快速轉(zhuǎn)變，同時(shí)又能夠減小開(kāi)關(guān)損耗。2.整體實(shí)現(xiàn)框架二、要緊參數(shù)及電路設(shè)計(jì)1.主電路參數(shù)設(shè)計(jì)=1\*GB3①負(fù)載模擬：空調(diào)額定電壓為380V，功率為,假設(shè)是采納Y負(fù)載接法，那么每一相等效電阻R為：=2\*GB3②確信升壓斬波電路的占空比：由電壓源型逆變電路可明白線電壓：QUOTEQUOTE線電壓有效值：為輸入逆變電路的電壓〕為了把E=220v升壓為，而在升壓斬波電路中(其中為操縱寬脈沖的占空比)因此在原理電路圖中給出寬脈沖長(zhǎng)度占一個(gè)周期前%×360=寬度，因此設(shè)置寬脈沖G0屬性中設(shè)置Points為：2；SwitchingPoints為：0.190.=3\*GB3③確信逆變電路的操縱電路：本電路采納T1-T6六個(gè)IGBT管子的每一個(gè)橋臂的導(dǎo)通角為，同一相上下兩個(gè)橋臂交替導(dǎo)通，各相開(kāi)始導(dǎo)電的角度依次相差，如此，在任何一剎時(shí)，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，可能是上面的一個(gè)橋臂和下面兩個(gè)橋臂，也有可能是上面兩個(gè)橋臂和下面橋臂同時(shí)導(dǎo)通。為此逆變電路中T1-T6六個(gè)IGBT管的操縱信號(hào)別離為G1-G6的給法屬性設(shè)置為：G1G4G3G6G5G2Points222442SwitchingPoints180.180.360.120.300.0.120.300.360.0.60.240.360.60.180.三、仿真驗(yàn)證=1\*Arabic1．方案測(cè)試結(jié)果：為了給逆變電路提供的直流電壓，先驗(yàn)證升壓斬波電路輸出的電壓是不是知足要求，以下是升壓斬波電路的模塊和嚴(yán)峻結(jié)果：斬波電路模塊斬波電路觸發(fā)操縱寬脈沖斬波后電壓為,符合升壓要求升壓斬波電路已經(jīng)符合要求，此刻測(cè)試三相電壓源型逆變電路在直流電壓情形下是不是輸出額定電壓為380V逆變電路模塊的寬脈沖操縱輸出的相電壓、相電流和線電壓的有效值符合要求升壓斬波電路、逆變電路輸出的電壓已經(jīng)知足要求能夠把二者連接，連接后并參加必要的愛(ài)惜、濾波電路后電路圖為：斬波電路和逆變電路組成的電源系統(tǒng)=1\*GB3①逆變電路六個(gè)IGBT管子T1-T6觸發(fā)電路的給定別離為個(gè)G1-G6(測(cè)試的元件別離為V1-V6)：逆變電路觸發(fā)操縱寬脈沖=2\*GB3②逆變電路輸出測(cè)未參加濾波電感L二、L3、L4前逆變后輸出的其中一相電壓和電流〔如A相線電壓為Va,電流為IA,A,B兩相的線電壓為Vab〕=3\*GB3③逆變電路輸出測(cè)參加濾波電感L二、L3、L4前逆變后輸出的其中一相電壓和電流〔如A相線電壓為Va,電流為IA,A,B兩相的線電壓為Vab〕濾波后的輸出電壓、電流波形〔波形變得圓滑〕=2\*Arabic2.結(jié)果分析：=1\*GB3①定性分析：通過(guò)測(cè)試和分析輸出的電壓，電流波形，在沒(méi)有串入濾波電感L二、L3、L4前輸出的波形與三相電壓源逆變電路理論輸出波形一樣，可見(jiàn)設(shè)計(jì)的逆變電路正確，而且給定的IGBT管子的寬脈沖符合設(shè)計(jì)前需要實(shí)現(xiàn)的在任何一剎時(shí)，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，可能是上面的一個(gè)橋臂和下面兩個(gè)橋臂，也有可能是上面兩個(gè)橋臂和下面橋臂同時(shí)導(dǎo)通的結(jié)果。參加濾波電感的作用是減少諧波成份，是輸出波形盡可能的圓滑，有測(cè)試結(jié)果能夠看出輸出的電壓，電流波形再也不是棱角的波形，而是把原先有棱角的地址通過(guò)濾波作用已經(jīng)變成圓弧形狀的，使波形盡可能逼近正弦波。=2\*GB3②定量分析：設(shè)計(jì)要求輸出的三相電源額定電壓必需知足空調(diào)額定電壓為380V，額定功率為，通過(guò)逆變電路輸出線電壓Uab波形計(jì)算：輸出的額定電壓為380V，輸出的相電流有效值的計(jì)算近似為:由于負(fù)載的接法為‘Y’型接法，因此QUOTE，輸出的額定功率為:由測(cè)試結(jié)果的定量分析可知：斬波電路的寬脈沖的占空比設(shè)計(jì)正確，使升壓后輸出的電壓Ud=，為逆變電路的輸入電壓提供了正確的電壓，總的設(shè)計(jì)大體上已經(jīng)符合設(shè)計(jì)要求了。=3\*Arabic3.碰到的問(wèn)題和解決方法=1\*GB3①在測(cè)試升壓斬波電路輸出的電壓Ud，開(kāi)始的時(shí)候超調(diào)專(zhuān)門(mén)大，而且要好久才能到達(dá)穩(wěn)固的輸出電壓〔調(diào)劑時(shí)刻比擬長(zhǎng)〕，這兩個(gè)方面都阻礙負(fù)載的正常運(yùn)行，因此要使輸出的電壓暫態(tài)的時(shí)候盡可能的電壓不要超過(guò)穩(wěn)態(tài)值〔沒(méi)有超調(diào)〕，好要盡可能使輸出的電壓盡可能快速到達(dá)穩(wěn)態(tài)值〔調(diào)劑時(shí)刻很小〕。解決方法：由于負(fù)載已是設(shè)計(jì)好了，固定的，阻礙輸出的超調(diào)的量確實(shí)是斬波電路中電感L1，L1越小就超調(diào)就越大，因此應(yīng)該把L1的值設(shè)計(jì)的比擬大，可能在3H,阻礙輸出電壓調(diào)劑時(shí)刻的是斬波電路中的電容C1,C2，它們的容量越大就越容易發(fā)生震蕩，調(diào)劑時(shí)刻就越長(zhǎng)，為此C1,C2都設(shè)置為，如此輸出的電壓就比擬好了。=2\*GB3②在沒(méi)有參加濾波電感前輸出的波形是“品〞字波，波形棱角嚴(yán)峻，呈現(xiàn)階梯形的，諧波充分比擬大，對(duì)負(fù)載運(yùn)行也產(chǎn)生阻礙。解決方法：能夠在三相負(fù)載前面串入電感L二、L3、L4，起到濾波和改善輸出波形，盡可能的是輸出的波形再也不為階梯形，而是緩慢轉(zhuǎn)變到下一個(gè)值，如此對(duì)空調(diào)負(fù)載可不能產(chǎn)生輸出電壓快是躍變的沖擊阻礙，空調(diào)就能夠夠?qū)ｉT(mén)好的運(yùn)行了。四、小結(jié)設(shè)計(jì)大體上符合了設(shè)計(jì)條件和要求，可是假設(shè)是采納三相逆變電路的多重化，即幾個(gè)逆變電路能夠采納并聯(lián)的方式，再通過(guò)變壓器把每一個(gè)逆變電路依照必然方式連接輸出電壓，能夠是輸出的波形比擬圓滑，盡可能接近正弦波，而且能夠排除特定的諧波成份，對(duì)空調(diào)的運(yùn)行會(huì)加倍穩(wěn)固。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，了解了電力電子設(shè)計(jì)的一樣進(jìn)程，熟悉開(kāi)發(fā)仿真環(huán)境，進(jìn)一步的加深了