电力电子技术课程设计(前两章).doc

目录

第一章：课程设计的目的及要求 …………………2
第二章 整流电路 ………………………………5
第三章 逆变电路 ………………………………9
第四章 PWM逆变电路的工作原理 ………………11
第五章 三相正弦交流电源发生器 ……………14
第六章 三角波发生器 …………………………15
第七章 比较电路 ……………………………16
第八章 死区生成电路 ………………………18
第九章 驱动电路 ……………………………20
附录
参考文献
课程设计的心得体会

第一章：课程设计的目的及要求
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. 自立题目
题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计
注意事项：
①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，
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方案。首先要明确自己课程设计的设计内容。

控制框图
设计装置（或电路）的主要技术数据
主要技术数据
输入交流电源：
三相380V， 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SPWM控制原理
输出交流：
电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH
设计内容：
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SPWM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
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）。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、控制电路等详细的设计（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。
5. 课程设计用纸和格式统一
课程设计用纸在学校印刷厂统一购买和装订，封面为学校统一要求。要求图表规范，文字通顺，逻辑性强。设计报告不少于20页

第二章 整流电路

根据要求，整流电路采用二极管整流桥电容滤波电路， 其电路图如图2.1所示：

图2.1 考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形
a）电路原理图 b）轻载时的交流侧电流波形
c）重载时的交流侧电流波形
1. 其工作原理如下所示：
该电路中，当某一对二级管导通时，输入直流电压等于交流侧线电压中最大的一个，该线电压既向电容供电，也向负载供电。当没有二级管导通时，由电容向负载放电，ud按指数规律下降。
设二极管在局限电路电压过零点δ角处开始导通，并以二极管VD6和VD1开始同时导通的时刻为时间零点，则线电压为
uab=U2sin（ωt+δ）
而相电压为
ua=U2sin(ωt+δ－)
在ωt=0时，二极管VD6和VD1开始同时导通，直流侧电压等于uab；下一次同时导通的一对管子是VD1和VD2，直流侧电压等于uab。这两段导通过程之间的交替有两种情况，一种是在VD1和VD2同时导通之前VD6和VD1是关断的，交流侧向直流侧的充电电源id是断续的；另一种是VD1一直导通，交替时由VD6导通换相至VD2导通，id是连续的。介于二者之间的情况是，VD1和VD6同时导通的阶段与VD1和VD2同时导通的阶段在 ωt+δ=出恰好连接起来，id恰好连续。由 “电压下降速度相等”的原则，可以确定临界条件。假设在wt+d =2p/3的时刻“速度相等”恰好发生，则有

可得 wRC=

这就是临界条件。wRC> 和wRC< 分别使电流id断续和连续的条件。对一个确定的装置来讲，通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重。因此可以说，在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的，分界点就是R=/wC。
考虑实际电路中存在的交流侧电感以及为抑制冲击电流而串联的电感时的工作情况： 电流波形的前沿平缓了许多，有利于电路的正常工作。 随着负载的加重，电流波形与电阻负载时的交流
侧电流波形逐渐接近。
2． 由电容滤波电路的原理分析可知，该电路的特点如下所示：
（1）二极管的导电角q<p，流过二极管的瞬时电流很大
电流的有效值和平均值的关系与波形有关，在平均值相同的情况下，波形越尖，有效值越大。在纯电阻负载时，变压器副边电流的有效值I2 = 1.11IL，而有电容滤波时

（2）负载平均电压VL升高，纹波（交流成分）减小，且R越大，电容放电速度越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。
为了得到平滑的负载电压，一般取
≥(3～5)
式中T为电源交流电压的周期。
（3）负载直流电压随负载电流增加而减小。VL随IL
的变化关系称为输出特性或外特性，如图1所示。
C值一定，当 ，即空载时  
当C=0，即无电容时 
在整流电路的内阻不太大（几欧）和放电时间常数满足式 ≥(3～5) 的关系时，电容滤波电路的负载电压VLV2的关系约为
            VL=(1.1～1.2)V2
总之，电容滤波电路简单，负载直流电压VL较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。
2.3 二极管的选择
在选择整流二极管时，主要考虑两个参数，即最大整流电流和反向击穿电压。在桥式整流电路中，二极管D1、D3和D2、D4是两两轮流导通的，所以流经每个二极管的平均电流为

在选择整流管时应保证其最大整流电流IF > ID 。
二极管在截止时管子两端承受的最大反向电压可以从桥式整流电路的工作原理中得出。在v2正半周时，D1、D3导通，D2、D4截止。此时D2、D4所承受的最大反向电压均为v2的最大值，
即                                 
同理，在v2的负半周，D1、D3也承受到同样大小的反向电压。所以，在选择整流管时应取其反向击穿电压VBR > VRM 。