单相正弦波频电源设计开题报告.docVIP

沈 阳 工 程 学 院 毕业设计（论文）开题报告 单相正弦波变频电源设计 系 部： 自动控制工程系 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 指导教师： 开题时间： 2012 年 3 月 26 日 一、总体说明 在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。变频电源是在国内一般的称呼，更准确的说，应该叫交流电力频率转换器，即Ac power Frequency Converter，一般用缩写AFC来称呼。变频电源的整个发展史基本是随着电子器件的发展而发展的。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子学的诞生；到上世纪70年代后期，功率场效应管(power MOSFET)开始进入实用阶段，标志着电力半导体器件在高频化进程中的一次重要进展；在80年代后期，以绝缘栅双极性晶体管(IBGT)为代表的复合型器件异军突起，它把MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点集于一身，性能十分优越，为实现变频电源的高频化和高性能提供了物质基础；随着软开关技术的成熟，工业用的高速数字信号处理器(DSP)的发展，作为变频器核心的正弦波逆变器的控制技术方案也正在由传统的模拟控制向现代数字化控制的方向发展。 80年代前后，电子式变频电源多以日本的小型仪器电源为主，该类仪器电源多采用晶体放大的方式制作，80年代后通过台湾传入中国大陆。该时期的电源特点为：功率小，精度好，效率低。 　　80年代，中国大陆走上了改革开放的道路，在此阶段，中国大陆的进出口设备逐渐加大，尤其以微波炉及空调为代表性的电器出口份额增加，因此需求大功率变频电源进行测试。对于该部分市场应用的需求，原有的产品功率已不能满足，所以，电源厂家寻求新的技术来扩大电源的功率。根据当时的技术条件及电子器件，主要向两条路发展，一方面是保持晶体式的方式不变，采用多机并联的方式进行扩容；另一种方式是采用功率晶体模组。 　　晶体式多级串联的方式，需要解决环流问题，而且效率低，在工业生产过程中，消耗太大；功率晶体模组变频方式反应慢，功率有限，工作电压低，耐压在600V左右，输出采用PAM滤波方式（为单方波加低次滤波），输出波形失真较大。这两种方式制作的电源产品功率依旧不能满足日益增长的需求，所以大功率的负载需要变频测试时，多采用电机后拖动发电机的方式（M+G）来满足。 　　电机后拖动发电机的方式（M+G）在使用过程中，存在磨损，以及效率转换问题。后来参考美国技术，采用SCR来做逆变器，该方式制作的电源，功率大，能满足客户使用，比较好的用于取代电机后拖动发电机的方式（M+G），但是该系列的产品有一个较大的缺点，机器在转换的过程中，噪音非常大，达到70dB1m 　　随着半导体技术的发展，在80年代末，富士生产出了第一代的IGBT，该电子器件的特性集成了GTR及MOSFET的优点，开关速度快，通流能力强，故很快就被应用到逆变领域。随着实力强大的三菱、西门康、英飞凌等厂家在IGBT领域的加入，使得IGBT的发展速度日新月异，更新换代的速度加快，IGBT的开关速度及通流能力得到进一步的加强，这样，就使得大功率的变频电源的制作得以实现。 （1）高频化 电气设备的变压器、电容和电感的体积、重量与供电频率的平方根战反比， 当我们把频率提高，设备的体积、重量将显著下降。因此提高电子器件工作频 率能带来显著的节能、节水、节约成本的经济效益。 （2）模块化 由于频率的不断提高，导致引线寄生电感、寄生电容的影响越发严重，产生 过电压、过电流毛刺等问题‘61。为增强系统的可靠性，许多厂商开发了用户专用功率模块，将一台整机以集成芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再由 传统的引线连接，以达到优化的效果。 （3）数字化 随着数字信号处理技术的日趋完善，基于数字技术的电力电子技术逐渐取代 了原来基于模拟电路的技术，并显示出其优势：便于计算机处理控制、减小杂散 信号的干扰、避免模拟信号的畸变失真，也便于自诊断、容错技术的植入。 （4）绿色化 许多功率电子节电设备，常常容易形成对电网的污染，向电网注入严重的高 次谐波电流，从而降低总功率因子，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺 角和畸变。因此电源系统的绿色化不仅是要显著节电，减少对环境的污染，还应 规定该电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此已制定了一系 列标准，如IEC555、IECl000、IEC917等。 二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段） 1．设计目标