电力电子毕业设计方案.docx

电力电子毕业设计
【篇一：毕业设计：基于电力电子技术led节能设计】

汇报编码：
安阳师范学院本科学生毕业设计汇报
基于电力电子技术led节能灯
设计
作 者 冉中帅
系（院）专 业 电气工程及其自动化
日 期
学生诚信承诺书
本人郑重承诺：所呈交设计汇报是我个人在导师指导下进行研究工作及取得研究结果。尽我所知，除了文中尤其加以标注和致谢地方外，汇报中不包含其它人已经发表或撰写研究结果，也不包含为取得安阳师范学院或其它教育机构学位或证书所使用过材料。和我一同工作同志对本研究所做任何贡献均已在汇报中作了明确说明并表示了谢意。
署名： 日期：
汇报使用授权说明
本人完全了解安阳师范学院相关保留、使用学位汇报要求，即：学校有权保留送交汇报复印件，许可汇报被查阅和借阅；学校能够公布汇报全部或部分内容，能够采取影印、缩印或其它复制手段保留汇报。
署名： 导师署名： 日期：
基于电力电子技术led节能灯设计
（安阳师范学院 物理和电气工程学院，河南 安阳 455000）
摘 要：本文关键研究利用电力电子技术中直流斩波技术制作节能灯。从电力电子技术中直流斩波原理出发，结合实际照明要求，在对应电压波动参数下设计对应方案，并针对不一样设计方案，进行定性分析并作出定量参数计算。分析这些方案优缺点，作出最优方案。
关键词：电力电子技术 直流斩波原理 定性分析 定量参数计算
1 绪论
1.1 研究现实状况
电力电子技术应用十分广泛。它不仅用于通常工业，也广泛用于交通运输，电力系统，通信系统，计算机系统，新能源系统等，在照明，空调等家用电器及其它领域中也有广泛应用，照明在家用电器中占有十分突出地位。因为电力电子照明电源体积小，发光效率高，可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，它正在逐步替换传统白炽灯和日光灯。
1.2 研究内容
直流斩波技术在多个方面全部有应用，利用高亮度led发光二极管结合直流斩波电路三种形式设计出降低能耗、节省能源、重视环境保护经济型节能灯。
2led特征
2.1 led发展史
未来白光led发光二极管市场规模和应用将无限宽广，并将进入通常家庭，替换多种传统室内外照明灯具。led最大特点在于无须暖灯时间、开关次数对寿命无影响、反应速度快(约在10-9秒)、安全而且光源控制成本低，使频繁开关成为可能，及利用于声光控灯上最好光源。
led声光控灯是及led灯和声光控电路为一体，安装方便，使用寿命长，灯口采取国家标准e27。led采取高亮度白光led，单颗亮度6lm以上，色温6500-7500，总能耗为
2.5w相当于40w白炽灯亮度。声光控电路是集声学、光学和延时技术为一体组成自动照明开关，白天或光线较强时，开关电路为自锁状态，led灯不亮，当光线黑暗时或晚上来临时，开关进入预备工作状态，此时，当来人有脚步声、说话声、拍手声等声源时，开关自动打开，灯亮，延时一段时间后自动熄灭，从而实现了“人来灯亮，人去灯熄”，杜绝了长明灯，使得led声光控灯低能耗、长寿命。
2.2 led优点
2.2.1 发光效率高
led经过几十年技术改良，其发光效率有了较大提升。白炽灯、卤钨灯光效为12-24 lm/w，荧光灯50-70 lm/w，钠灯90-140lm/w，大部分耗电变成热量损耗。led光效经改良后将达成100-200 lm/w，而且其光单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。现在，世界各国全部加紧了提升led光效方面研究，在不远未来其发光效率将有更大提升。
2.2.2 耗电量少
led反应速度快，可在高频操作,一样明效果情况下，耗电量是白炽灯八分之一，荧光灯管二分之一。日本估量，如采取光效比荧光灯还要高两倍led替换日本通常白炽灯和荧光灯。每十二个月可节省资源相当于60亿升原油。就桥梁护栏灯而言，一样效果一只日光灯40w，而采取led每只功率只有8w，而且能够七彩改变。
2.2.3 使用寿命长
led采取电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。而采取led灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。单个led发光二极管，当亮度减半时，理论寿命可达成10万小时。led灯具使用寿命可达5-，能够大大降低灯具维护费用，避免常常换灯之苦。而且，led照明器材整体封装材料
(如灯带塑料和灯壳)在日晒雨淋下轻易损坏，也直接影响led照明器材整体寿命。
2.2.4 安全可靠性强
led发烧量低，无热辐射，冷光源，能够安全接触；能正确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光；不含汞、钠元素等可能危害健康物质；内置微处理器能够控制发光强度，调整发光方法，实现光和艺术结合。led尺寸小、重量轻、不易破碎、防震和24v工作电压等特点，所以在多种环境下全部显得十分安全可靠。
2.2.5 环境保护
led为全固体发光体，抗震动、耐冲击、不易破碎、废弃物可回收,没污染。光源体积小，能够随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。当然，节能也是我们考虑使用led关键原因，可能led光源要比传统光源昂贵，不过用十二个月时间节能收回光源投资，从而取得4-9年中每十二个月几倍节能净收益期。假如应用在夜景照明，能够以简练明快夜景照明方法突出建筑物形状特点和使用功效，充足表现建筑师设计风格及意图；经过相邻面间亮度改变和颜色差异，突出建筑物轮廓，确保建筑物完整性并含有良好立体感；避免大量使用大功率投光灯，以降低眩光和由此产生光污染，使灯光对环境干扰降低到最小值。
【篇二：部分设计到电力电子毕业设计内容】

*不控整流电路传导干扰试验设计和研究
1)
2)
3)
4)
5)
6) 不控整流电路设计 不控整流电路matlab仿真 不控整流电路试验验证（示波器） 不控整流电路交流侧干扰信号提取和特征分析 不控整流电路直流侧干扰信号提取和特征分析 不控整流电路干扰抑制研究和抗干扰设计
*半控整流电路传导干扰试验设计和研究
1) 半控整流电路设计
2）半控整流电路matlab仿真
3) 半控整流触发电路设计
4）半控整流电路触发电路matlab 仿真
5）半控整流电路交流侧干扰信号提取和特征分析
6）半控整流电路直流侧干扰信号提取和特征分析
7) 半控整流电路干扰抑制研究和抗干扰设计
注：1）以上两个大题目，大约需要5-7位同学
3）不管选哪部分，全部需要对电力电子整流部分内容、整流电路谐波、matlab有部分了解
2）可将三相和单相，全波和半波进行对比研究
【篇三：对于电力电子系统分析和仿真毕业设计】

目 录
1 绪论 .............................................................. 1
1.1 课题背景及意义 ............................................... 1
1.1.1 中国能源情况 ................................................. 1
1.1.2 电力电子技术应用 ........................................... 2
1.1.3 中国外电力电子技术发展概况 ................................... 3
1.2 计算机仿真意义 ............................................... 5
1.3 本论文研究关键内容 ........................................... 6
2 simulink模型库及使用 ............................................. 7
2.1 simulink模块库介绍 ........................................... 7
2.2 电力系统模块库介绍 ........................................... 7
2.3 simulink仿真步骤 ............................................. 8
3 交流-直流变流器 .................................................. 10
3.1 单相半波可控整流电路 .......................................... 10
3.1.1 电路结构和工作原理 .......................................... 10
3.1.2 单相半波可控整流电路建模 .................................... 10
3.1.3 仿真和分析 .................................................. 11
3.2 单相桥式全控整流电路 .......................................... 16
3.2.1 电路结构和工作原理 .......................................... 16
3.2.2 单相桥式全控整流电路建模 .................................... 17
3.2.3 仿真和分析 .................................................. 17
3.3 三相桥式全控整流电路 .......................................... 22
3.3.1 电路图及工作原理 ............................................ 22
3.3.2 建立仿真模型 ................................................ 22
3.3.3 仿真结果分析 ................................................ 23
4 直流-直流变流器 .................................................. 37
4.1 直流降压变流器 ................................................ 37
4.1.1 电路图及工作原理 ............................................ 37
4.1.2 建模和仿真 .................................................. 37
4.2 直流升压变流器 ................................................ 40
4.2.1 电路图及原理 ................................................. 40
4.2.2 建模和仿真分析 .............................................. 40
5 直流-交流变流器 .................................................. 43
5.1 电路原理图 .................................................... 43
5.2 建立仿真模型 .................................................. 43
5.3 仿真结果 ...................................................... 46
6 交流-交流变流器 .................................................. 48
6.1 单相交流调压器仿真 ............................................ 48
6.1.1 电路图及原理 ................................................ 48
6.1.2 仿真分析 .................................................... 48
6.2 三相交流调压器仿真 ............................................ 51
6.2.1 电路原理图 .................................................. 51
6.2.2 建模及仿真 .................................................. 52
7 结论 ............................................................. 57
参考文件 ............................................................ 58
致 谢 ............................................................... 60
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.1.1 中国能源情况
多年来能源及和之相关环境成为全世界各国最为关注热点，各国全部在从自己本国国情出发来处理能源和环境问题。对中国来说，因为人均能源资源短缺（尤其是油、气、水），环境容量（亦是资源）有限，西部生态脆弱，这个问题尤为严重，它将极大制约中国可连续发展和为中华民族子孙万代生生息息留有生存空间。多年来，中国gdp每十二个月以10%速度发展，能源消耗急剧增加，环境、生态日益恶化。这种对自然无序、掠夺性索取发展模式已难认为继，实际上已造成目前十分严重、不可逆转后果，大自然处罚已经不停地凸现出来，并还要继续加重。
中国能源资源丰富多样，即使总储量比较大，但人均能源资源极少。中国自然资源总量排世界第七位，能源资源总量约4万吨标准煤居世界第三位。中国煤炭保有储量为10024.9亿吨，但经查可采储量只有893亿吨（世界煤炭储量为1万多亿吨，储采比为2。储量最大国家依次为美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非、波兰。其中美国储量比中国大一倍以上，除中国外，其它6国储采比均在2以上，中国若保持原开采强度，储采比不足百年），石油资源量为930亿吨，天然气资源量为38万亿立方米，现已探明石油和天然气储量只占资源量约20%和约6%，仅够开采几十年（全世界石油剩下可采储量仅为1409亿吨，储存比为41。第15届世界石油大会认为上述石油资源探明程度为79%，所以，不可能再找到足够大石油资源了，石油短缺将不可避免地在下个世纪出现。）；煤层气资源量为35万亿立方米，相当于450亿吨标准煤，排世界第三位，但还未成规模开发利用。所以，中国常规能源资源并不丰富，应建立正确“资源意识”，并含有对应“忧患意识”。
其次，中国能源消费结构不合理，能源效率低，浪费严重。中国现在能源效率是31.2%，比发达国家低10个百分点，落后20年。因为管理和技术水平落后和价格、税收政策不完全合理，造成中国能源开发利用上严重浪费。能源经济效益很低，每产生1万美元产值所消耗能源是美国3倍，是日本7.2
倍，也远高于巴西和印度等发展中国家[2]。
能源担心问题处理是多方面，关键一点就是开源节流。首先，加大对传统能源勘察力度，加大对新能源寻求力度；其次，在能源消费方面，提倡节省，用优异技术改造传统落后生产设备和工艺，降低能源消耗，提升能源效率，使中国产业结构向低消耗、高产出方向转变，以促进中国经济可连续发展。
1.1.2 电力电子技术应用
电力电子技术是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上新兴学科。是对电能进行变换和控制线代工业电子技术，内容关键包含电力电子器件、电力电子电路和电力电子装置及其系统。多年来，功率变流技术得到了迅猛发展，经过变流技术处理电能在整个国民经济耗电量中所占百分比越来越大，成为其它工业技术发展关键基础。电力电子技术应用很广泛，举例以下：
(1)电气传动
电力电子技术是电动机控制技术发展最关键物质基础，电力电子技术迅猛发展促进电动机控制技术水平有了突破性提升。利用整流器或斩波器取得可变直流电源，对直流电动机电枢或励磁绕组供电，控制直流电动机转速和转矩，能够实现直流电动机变速传动控制。利用逆变器或交—交直接变频器对交流电动机供电，改变逆变器或变频器输出频率和电压、电流，即可经济、有效地控制交流电动机转速和转矩，实现交流电动机变速传动。
(2) 电源
工业和社会各个领域需要不一样种类电源。比如，多年来以p-mosfet和igbt为主开关元件组成逆变焊机取得了实质性进展。
不间断电源（ups）被广泛应用于计算机、通信、仪器设备、多种微电子系统及公共场所。
(3) 电网进化技术
多年来，伴随电力电子装置应用和普及，电网波形畸变日趋严重。传统无源滤波方法难以应付日益严重电网“公害”。大家从电力电子技术本身找到了处理路径，这就是有源滤波器。
(4) 电力系统应用
高压直流输电（hvdc）——在输电线路送端将工频交流变为直流，在受端再将直流变回工频交流。高压直流输电从根本上处理了输电系统稳定性问题，降低了线路武功消耗，实现了远距离、大功率高压直流输电。在高压直流输电系统中，它需在线路两端设置整流、逆变及无功赔偿装置。
总而言之，电力电子技术已经渗透到航天、国防、工农业生产、交通、文教卫生、办公室自动化乃至于家庭任何角落。伴伴随器件和变流电路进步，电力电子技术应用领域也将会有新突破[4]。
1.1.3 中国外电力电子技术发展概况
电力电子技术就是采取功率半导体器件对电能进行转换、控制和优化利用技术，它广泛应用于电力、电气自动化及多种电源系统等工业生产和民用部门。
电子器件特点之一就是开关控制，通态压降靠近零，本身电耗小，和微机控制组成系统后，在对电能进行控制变换和调整过程中全部处于最高效率状态，所以，含有显著节能效果。电力电子器件发展大致分为三个阶段，从上世纪50年代半控器件可控硅scr(semi-conductor rectifier)，发展到上世纪80年代以后全控器件gto(gate turn-off thyristor)、gtr(giant transistor)、power mosfet(power metal oxide semiconductor field effect transistor)，直至现在第三代电力电子器件igbt(insulated gate bipolar transistor)、 igct(integrated gate commucated thyristor)、sit(static induction transistor)、mct(mos controlled thyristor)、sith(static induction thyristor)等。其发展趋势是电力电子器件功率越来越大，开关频率越来越高。
由电力电子器件组成电力电子电路有ac-dc、dc-dc、dc-ac、ac-ac四种类型，能够进行变流、能量变换、变频，关键用于电机调速和电源系统。除工业上轧机、矿井卷扬机、机床、造纸用电机调速外，风机、水泵电机调速可节省大量电能。在电源领域，电解、电镀和冶金用大电流直流电源，电炉、电磁搅拌机