《电力电子技术》课程设计-交-直-交PWM变频电源的设计.doc

前 言 《电力电子技术》是普通高等工科学校电气自动化专业和电气技术专业的主要课程，而本次电力电子技术课程设计是在学习完《电力电子技术》这门课程后一个重要性的实践性教学环节，通过把理论知识运用于实践，加深对这门课程的理解和掌握其精髓，通过实践巩固理论知识，实现理论与实践的完美结合，为今后解决实际问题打下坚实的基础。同时也加强实践意识，培养迅速把理论知识运用于实践的能力。 在《电力电子技术》理论课程中，我们学习了电力电子器件，整流电路，直流斩波电路，交流电力控制电路，交交变频电路，逆变电路，PWM控制技术，软开关技术，组合变流电路等方面的知识。通过该课程设计可以进一步对所学知识的掌握，了解各种变流电路的基本原理和设计方法，培养独立分析问题和解决问题的能力。并对电力电子的相关常识得到了解，同时对电力电子技术的各种器件具进行深层次的掌握，训练作为一名电气工程师在各个方面的综合能力，为今后在工作岗位上奠定扎实的基础。 本次课程设计是交-直-交PWM变频电源的设计，根据，并适当考虑到，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定，选择确定 目 录 第一章 概论 - 2 - 1.1 设计要求 - 2 - 1.2 设计内容 - 2 - 第二章 变频电源方案论证及设计 - 3 - 2.1 交流-直流部分设计方案 - 3 - 2.2直流-交流部分设计方案 - 4 - 第三章 主回路元件选择 - 5 - 3.1 电容滤波的三相不可控整流电路 - 6 - 3.2 双极性调制控制方式的三相桥式PWM电压型逆变电路 - 8 - 第四章 驱动电路设计 - 9 - 4.1 驱动电路概述 - 9 - 4.2 驱动电路选取 - 9 - 第五章 保护电路设计 - 10 - 5.1短路保护 - 10 - 5.2 过电压保护 - 11 - 第六章 缓冲电路设计 - 11 - 6.1 缓冲电路的作用 - 11 - 6.2 缓冲电路具体设计 - 12 - 第七章 PWM控制策略 - 13 - 7.1 PWM控制技术简介 - 13 - 7.2 PWM控制策略 - 14 - 第八章 滤波电路设计 - 16 - 第九章 逆变电压器设计 - 16 - 总结 - 17 - 参考文献 - 18 - 附录一 元件清单 - 19 - 附录二 电路图 - 20 -  第一章 概论 PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中，绝对大部分都是PWM逆变电路。可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变中的应用，才发展的比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 这次设计的任务是利用PWM技术，设计一台交—直—交变频电源。 1.1 设计要求 输出交流额定相电压220V，额定相电流240A，频率变化范围2-50Hz，其交流输入线电压为380V，电压波动率为±10%。 1.2 设计内容 （1）变频电源方案论证及设计； （2）主回路元件选择； （3）驱动电路设计； （4）保护电路设计； （5）缓冲电路设计； （6）PWM控制策略； （7）滤波电路设计； （8）逆变变压器设计； 第二章 变频电源方案论证及设计 交-直-交PWM变频电源方案如下： 图表 1 交-直-交PWM变频电源设计方案 所设计的交-直-交PWM变频电源的总体框图如上所示，其中，各部分如下： 2.1 交流-直流部分设计方案 对于AC-DC部分，由于三相交流输入线电压为380V，电压波动率为±10%，故此采用电容滤波的三相不可控整流电路，电路图如下： 图表 2 主电路AC-DC部分 加入电容C，滤平全波整流后的电压纹波当负载变化时，使直流电压保持平稳 图表 3 主电路DC-AC部分 电路中的两个电容即为总体框图中的Ca和Cb。 2.3 驱动电路设计方案 驱动电路如下： 图表 4 驱动电路设计 由于本交-直-交PWM变频电源的逆变电路采用三相桥式PWM电压型逆变电路，根据其特点，要求逆变电路中采用全控型电力电子器件，然而电力电子器件中的全控型器件种类较多，有电力MOSFET、GTR、GTO等。其中GR、GTO的关断速度较差，会影响输出波形，效果会很差。而IGBT则综合了电力MOSFET以及GTR的特点，所以本设计中选择IGBT作为逆变电路中的开关器件。从而驱动电路为IGBT的驱动电路。 第三章 主回路元件选择 交—直—交变频电源电路主要由两部分组成：交流变直流（Ui——Ud）为整流部分，采用电容滤波三相桥式不可控整流电路，直流侧用电容进行滤波，可得到平直的中间直流电压；直流变交流（Ud——Ui）为逆变部分,采用三相桥式PWM型逆变电路。 3.1 电容滤波的三相不可控整流电路 图表 5 电容滤波的三相不可控整流电路 1.数量关系： （1）输出电压