辽宁工业大学100W单相交-直-交变频实验装置
实验报告-电力电子仿真实验
电力电子仿真实验实验报告院系：电气与电子工程学院班级：电气1309班学号： 17学生姓名：王睿哲指导教师：姚蜀军成绩：日期：2017年 1月2日目录实验一晶闸管仿真实验........................................ 错误!未定义书签。
实验二三相桥式全控整流电路仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验三电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验..................... 错误!未定义书签。
实验四单相交-直-交变频电路仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验五 VSC轻型直流输电系统仿真实验.......................... 错误!未定义书签。
实验一晶闸管仿真实验实验目的掌握晶闸管仿真模型模块各参数的含义。
理解晶闸管的特性。
实验设备：MATLAB/Simulink/PSB实验原理晶闸管测试电路如图1-1所示。
u2为电源电压，ud为负载电压，id为负载电流，uVT 为晶闸管阳极与阴极间电压。
图1-1 晶闸管测试电路实验内容启动Matlab，建立如图1-2所示的晶闸管测试电路结构模型图。
图1-2 带电阻性负载的晶闸管仿真测试模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图1-3、1-4、1-5所示。
图1-3 交流电压源模块参数图1-4 晶闸管模块参数图1-5 脉冲发生器模块参数固定时间间隔脉冲发生器的振幅设置为5V，周期与电源电压一致，为（即频率为50Hz），脉冲宽度为2（即º），初始相位（即控制角）设置为（即45º）。
串联RLC分支模块Series RLC Branch与并联RLC分支模块Parallel RLC Branch的参数设置方法如表1-1所示。
表1-1 RLC分支模块的参数设置元件串联RLC分支并联RLC分支类别电阻数值电感数值电容数值电阻数值电感数值电容数值单个电阻R0inf R inf0单个电感0L inf inf L0单个电容00C inf inf C 在本系统模型中，双击Series RLC Branch模块，设置参数如图1-6所示。
单相交直交变频电路实验报告
单相交直交变频电路实验报告嘿，大家好！今天咱们聊聊单相交直交变频电路实验，听起来是不是有点拗口？但别担心，咱们慢慢来，轻松一点就好。
你得知道，变频电路可不是随随便便的东西，它能让电机在不同的频率下转动，简直就像是给电机加了个调音器，想让它快点、慢点，全凭你的一念之差，真的是神奇极了！在实验室里，咱们一边玩电，一边学东西，真是一举两得的好事。
咱们这次实验用的就是单相交直交变频电路，听上去挺高大上的吧？其实它的工作原理也不复杂。
想象一下，你在调节音量一样，电压的大小直接影响着电机的转速。
这电路里有个“变频器”，它的作用就像是电机的心脏，负责调整频率，搞得电机心甘情愿地按照你的意愿来转。
你知道，这可不是随便玩玩就能搞定的，得小心翼翼地连接线缆，像是绣花一样，每根线都要放在正确的位置，真是一点马虎不得啊！在开始之前，我们得准备一些设备。
电源、变频器、负载电机，还有各种测量工具，真是忙得不可开交。
像是厨房里做菜，材料得齐全，不然就只能干着急。
然后就是连接线缆了，仿佛在搭建一座小房子，每根线都要接得稳稳的，千万不能出错。
要是搞错了，那可是得不偿失，得重新来过，心里想想就觉得无奈啊。
实验开始时，咱们先给变频器通电，心里那个紧张啊，生怕一不小心就把什么搞坏了。
不过，这个变频器的显示屏还挺友好的，数字一闪一闪的，像是在跟我打招呼。
我们先试着调整频率，看看电机转动的样子。
哎呀，转得可欢了，仿佛在说：“快来啊，快来玩我！”我心里一阵得意，感觉自己仿佛是一位电机大师。
调高频率，电机转得飞快，调低频率，哎，像是进入了慢动作，真的是有趣得不得了。
实验中也有些小插曲。
比如有一次，我把频率调得太高了，电机居然发出咕噜咕噜的声音，像是快喘不过气来。
我心里一惊，赶紧把频率降下来，生怕电机受不了，简直是虚惊一场，哈哈。
这样的实验真是让人又紧张又刺激，心跳加速，仿佛在体验一场冒险。
等到一切都准备妥当，我开始记录数据。
测量电流、电压、频率，这些数字就像是我的小伙伴，帮我分析电路的表现。
单相交直交变频电路设计
附件1：学号：27基础强化训练单相交直交变频电路性能研题目究学院自动化学院专业班级姓名指导教师2012年7月10日1 总体原理图 (4)1.1方框图 (4)1.2电路原理图 (4)1.2.1 主回路电路原理图 (4)1.2.2 整流电路 (5)1.2.3 滤波电路 (6)1.2.4 逆变电路 (6)2 电路组成 (9)2.1控制电路 (9)2.2驱动电路 (10)2.3主电路 (11)3 仿真结果 (12)3.1仿真环境 (12)3.2仿真模型使用模块提取的路径与其单数设置 (12)3.3具体仿真结果 (16)3.3.1仿真电路图 (16)3.3.2整流滤波输出电压计算与仿真 (17)3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (18)4 小结心得 (20)5 参考文献 (21)基础强化训练任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 单相交直交变频电路性能研究初始条件：输入为单相交流电源，有效值220V。
要求完成的主要任务:（1）掌握单相交直交变频电路的原理；（2）设计出系统结构图，并采用matlab对单相交流调压电路进行仿真；（3）采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路时间安排：2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表参考文献：[1]王兆安，刘进军.《电力电子技术》第5版.北京：机械工业出版社，2011指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 1 总体原理图1.1 方框图图1 总体方框图1.2 电路原理图1.2.1 主回路电路原理图图2 主回路原理图如图所示，交直流变换电路为不可控整流电路，输入的交流电通过变压器和桥式整流电路转化为直流电，滤波电路用电感和电容滤波，逆变部分采用四只IGBT管组成单项桥式逆变电路，采用双极性调制方式，输出经LC低通滤波器滤波，滤除高次谐波，得到频率可调的交流电输出。
1.2.2 整流电路整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。
实验四-单相交直交变频电路的性能研究
实验四-单相交直交变频电路的性能研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京信息科技大学电力电子技术实验报告实验项目：单相交直交变频电路的性能研究学院：自动化专业：自动化（信息与控制系统）姓名/学号：贾鑫玉/2012010541班级：自控1205班指导老师：白雪峰学期：2014-2015学年第一学期实验四单相交直交变频电路的性能研究一．实验目的熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
二．实验内容1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。
2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。
三．实验设备及仪器1．电力电子及电气传动主控制屏。
2．NMCL-16组件。
3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。
4．双踪示波器。
5．万用表。
四．实验原理单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。
本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。
逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。
ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。
五．实验方法45L1G3VT33E3VT4CG4E2图2—8 单相交直交变频电路G11E1G22VT1VT21．SPWM 波形的观察（1）观察正弦波发生电路输出的正弦信号Ur 波形（“2”端与“地”端），改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。
电力电子技术实验内容
电力电子技术实验内容实验一：单相桥式全控整流电路实验一、实验目的1．了解单相桥式全控整流电路的工作原理。
2．研究单相桥式全控整流电路在电阻负载、电阻—电感性负载及反电势负载时的工作。
3．熟悉NMCL—05锯齿波触发电路的工作。
二、实验线路及原理参见图4-7。
三、实验内容1．单相桥式全控整流电路供电给电阻负载。
2．单相桥式全控整流电路供电给电阻—电感性负载。
3．单相桥式全控整流电路供电给反电势负载。
四、实验设备及仪器1．NMCL系列教学实验台主控制屏。
2．NMCL—18组件（适合NMCL—Ⅱ)或NMCL—31组件（适合NMCL—Ⅲ）。
3．NMCL—33组件或NMCL—53组件（适合NMCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）4．NMCL—05组件或NMCL—05A组件5．NMEL—03三相可调电阻器或自配滑线变阻器。
6．NMCL-35三相变压器。
7．双踪示波器 (自备)8．万用表 (自备)五、注意事项1．本实验中触发可控硅的脉冲来自NMCL-05挂箱，故NMCL-33（或NMCL-53，以下同）的内部脉冲需断X1插座相连的扁平带需拆除，以免造成误触发。
2．电阻RP的调节需注意。
若电阻过小，会出现电流过大造成过流保护动作（熔断丝烧断，或仪表告警）；若电阻过大，则可能流过可控硅的电流小于其维持电流，造成可控硅时断时续。
3．电感的值可根据需要选择，需防止过大的电感造成可控硅不能导通。
4．NMCL-05面板的锯齿波触发脉冲需导线连到NMCL-33面板，应注意连线不可接错，否则易造成损坏可控硅。
同时，需要注意同步电压的相位，若出现可控硅移相范围太小（正常范围约30°～180°），可尝试改变同步电压极性。
5．逆变变压器采用NMCL-35三相变压器，原边为220V，低压绕组为110V。
6．示波器的两根地线由于同外壳相连，必须注意需接等电位，否则易造成短路事故。
7．带反电势负载时，需要注意直流电动机必须先加励磁。
六、实验方法1．将NMCL—05（或NMCL—05A，以下均同）面板左上角的同步电压输入接NMCL—18的U、V输出端（如您选购的产品为NMCL—Ⅲ、Ⅴ，则同步电压输入直接与主控制屏的U、V输出端相连）， “触发电路选择”拨向“锯齿波”。
单相桥式整流逆变电路的设计及仿真..
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真院（系）：电气工程学院专业班级：自动化111班学号： *********学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2013.12.30-2014.1.10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号 1103020 学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能整流电路是将交流电能变成直流电供给直流用电设备，在生产实际中，用于电阻加热炉、电解、电镀中，这类负载属于电阻类负载。
逆变电路是把直流电变成交流电。
逆变电路应用广泛，在各种直流电源中广泛使用。
设计任务及要求 1、确定系统设计方案，各器件的选型 2、设计主电路、控制电路、保护电路； 3、各参数的计算；4、建立仿真模型，验证设计结果。
5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数整流电路：单相电网220V ，输出电压0~100V ，电阻性负载，，R=20欧姆 逆变电路：单相全桥无源逆变，输出功率200W ，输出电压100Hz 方波 进度计划1、 布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天）2、 系统功能分析及系统方案确定（2天）3、 主电路、控制电路等设计（1天）4、 各参数计算（1天）5、 仿真分析与研究（3天）6、 撰写、打印设计说明书（1天）答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要整流电路是把交流电转换为直流电的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
逆变电路是把直流电变成交流电的电路，与整流电路相对应。
无源逆变电路则是将交流侧直接和负载连接的电路。
此次设计的单相桥式整流电路是利用二极管来连接成“桥”式结构，达到电能的充分利用，是使用最多的一种整流电路。
辽宁工大电气自动化变频器期末答案
1.变频器：将固定电压、固定频率的交流电变换为可调电压、可调频率的交流电的装置。
2.变频器的发展趋势：智能化、专门化、一体化、环保化3.交-直-交变频器按储能分：电压型和电流型按调压分：脉幅调制和脉宽调制4.按控制方式分：压频比控制变频器、转差频率控制、矢量控制和直接转矩控制变频器按用途分：通用变频器（简易型、高性能）、专用变频器（高性能、高频变、高压变）5.变频器主要应用在节能、自动化系统及提高工艺水平和产品质量等方面6.功率二极管：标准或慢速恢复、快速恢复、肖特基二极管晶闸管的过电流保护：快速熔断器保护、过电流继电器保护、限流与脉冲移相保护，过电压保护：接入阻容吸收电路、硒堆或压敏电阻P-mosfet栅源过电压保护方法：适当降低驱动电路的阻抗如在栅源间并接阻尼电阻或并接约20V的齐纳二极管尤其要避免栅极开路，漏源过电压保护：在感性负载两端并接钳位二极管在器件的漏源两端加VD-RC钳位电路或RC缓冲电路；过电流保护：采取电流互感器7.门极可关断晶GTO：耐压高电流大控制功率小使用方便价格低，具自关断能力全控器件8.绝缘栅双极型：输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大PWM调制方式：同步式、异步式、分段同步式9.中压变频器1-3KV ;高压变频器6-10KV10.常见的高（中）压变频器：直接高-高型、高-中型、高-低-高型11.高中变压器技术要求：可靠性要求高、对电网的电压波动容忍度大、降低谐波对电网的影响、改善功率因数、抑制输出谐波成分、抑制共模电压和du/dt的影响变频器主电路端子：交流电源输入端子、变频器输出端子、直流电抗器连接用端子、外部制动电阻器连接用端子、制动单元连接端子、变频器接地端子12.输出谐波的防治措施：设置输出滤波器、改变逆变器的结构或连接形式以降低输出谐波13.降低输出电压变化率的方法：降低输出电压每个台阶的幅值、降低逆变器功率器件的开关速度14.程序控制也称简易PLC控制15.产生振荡现象的原因：主要是加减速过程太快的缘故16.过电流是变频器的输出电流的峰值超出了变频器的容许值17.热继电器具有反时限特性，即电动机的过载能力变大，电动机的温升增加越快，容许电动机持续运行的时间久越短，继电器的跳闸也越快18.跳跃频率也叫回避频率，是指不允许变频器连续输出的频率，常用f1表示表示19.点动频率是指变频器在点动时的给定频率20.启动频率是指电动机开始启动时的频率，常用fs 表示21.变频调速主要用于三相笼形异步电动机22.回馈制动的实质是将轴上的机械能转化成电能，回馈给电源23.调速指标：1.调速范围，2.调速的平滑性，3.调速特性又分为静态特性和动态特性24.三相异步电动机的调速方式：变极调速，变转差率调速，变频率调速25.带式传送机和起重机械都是恒转矩负载的典型例子26.负载的基本特点：恒转矩，负载功率与转速成正比负载类型：恒转矩、恒功率、二次方律、直线律、特殊性负载27.恒转矩负载的特点：负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而与转速的大小无关28．二次方律负载是指转矩与速度的二次方成正比例变化的负载29.起重机械属于恒转矩类负载，速度升高对负载转矩无影响30.变频器采用的控制方式有：U/f控制，转差频率控制，矢量控制，直接转矩控制等31.矢量控制系统的应用范围：要求高速响应的工作机械、适应恶劣的工作环境、高精度的电力拖动、四象限运转32.高速电动机使用转速为10000-300000r/min左右，为了抑制高频铁损产生的温升，多采用水冷却33.断路器的功能：隔离作用、保护作用34.为变频器的主电路提供通断控制信号的电路，称为控制电路35.控制电路有以下几部分组成：运算电路，信号检测电路，驱动电路，保护电路36数字输入多采用变频器面板上的键盘操作和串行接口来设定37.模拟输入则通过接线端子由外部设定38.选择主回路电缆时，需考虑电流容量、短路保护、电缆降压等因素1.变频器是将固定电压，固定频率的交流电变换为可调电压，可调频率的交流电的装置。
单相交直交变频电路的仿真
实验四单相交直交变频电路的仿真一、实验目的（1）了解电压型单相整流逆变电路的工作原理。
（2）了解仿真模型使用的模块及其参数的设置原理。
二、实验原理1.单相整流—逆变电路的仿真模型单相整流—逆变电路的仿真模型如图4-1所示，由图可知，单相50Hz交流电源经单相不控整流环节，进行LC滤波后即为中间直流环节。
再进入PWM逆变，又一次LC滤波后，连接到需要不同于50Hz的交流电单相负载。
万用表检测不控整流桥与逆变桥的电力电子元件的电压与电流，示波器还检测输出负载电压波形。
图4.12仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置离散PWM发生器模块Discrete PWM Generator提取路径是：Simulink\SimPowerSystems\Power Electronics\Discrete Control Blocks\Discrete PWM Generator信号终结模块Terminator提取路径是:Simulink\Commonly Used Blocks\Terminator交流电源模块:“Phase”初相角0°,“Frequency”频率50Hz,“Sample time”采样时间0(默认值0表示该交流电源为连续源),“Peak amplitude”当变频输出频率为100Hz时置为600V×2,当变频输出频率为50Hz时置为50V×2。
滤波电感L1：选Series RLC Branch模块，将参数“Inductance(H)”置为80e-3。
滤波电感L2；选Series RLC Branch 模块，将参数“Inductance(H)”置为30e-3。
滤波电容C1：选Series RLC Branch模块，将参数“Capacitance(F)”置为1800e-6。
滤波电容C2：选Series RLC Branch 278模块，将参数“Capacitance(F)”置为320e-6。
寒冷地区直膨式太阳能热水系统设计与应用
Planning and design 规划设计93寒冷地区直膨式太阳能热水系统设计与应用赵麒瀚 赵 薇 姜明明 周盛华 杨发炜 王 迪（辽宁工业大学土木建筑工程学院， 辽宁 锦州 121001）中图分类号：TU7 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）05-0093-01摘要：在锦州地区气象条件下，优化设计太阳能热泵生活热水系统，提出一种带有相变除霜装置的太阳能热水系统。
搭建实验平台，并开展连续性能测试。
结果显示，在寒冷地区典型测试工况下，该系统制热系数为2.70~3.27，热水温度为36~58℃，满足生活用水需求。
平均太阳能利用率可以达到80%以上，相变除霜装置可以满足除霜工况实现。
关键词：太阳能；热泵；热水；寒冷地区热水能耗是我国建筑能耗的一个重要组成部分。
随着生活水平的提高，用户对热水的需求不断增加，热水能耗比例不断提高。
太阳能与生活热水的能源品位十分接近，利用太阳能制备生活热水是太阳能最广泛的应用技术之一。
将太阳能与热泵有机结合，兼顾了太阳能充足时太阳能直接制备生活热水及太阳能不足时高效制备生活热水的需要，可以实现降低热水能耗，对促进建筑节能具有实用价值和意义。
目前关于直膨式太阳能热泵的研究多集中于系统模拟、运行模式分析等方面，对于其在寒冷地区应用研究较少。
本文在锦州地区气象条件下，优化设计直膨式太阳能热泵生活热水系统。
搭建实验平台并开展系统连续运行性能测试，旨在为严寒地区应用直膨式太阳能热水系统提供实践经验和理论依据。
1 系统设计1.1气候概况锦州属于寒冷地区，最冷月室外平均温度约为-7.4℃。
锦州属于太阳能资源较丰富地区（二类地区），年日照2700小时，年太阳辐射量5019MJ/m 2，具有利用太阳能作为供热能源的广阔前景。
1.2相变除霜装置的直膨式太阳能热水系统直膨式太阳能热泵在寒冷及严寒地区使用时，蒸发器外表面结霜将导致制热量降低以至于停机，制约了直膨式太阳能热泵的应用。
单相交—交变频电路设计
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：单相交—交变频电路设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化学号：学生姓名：中书子指导教师：（签字）起止时间：2014.12.29-2015.1.9课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要本次课程设计任务是对单相交—交变频电路的设计。
在正式课程设计之前，先了解课程设计过程。
详细比较分析了当前交-交变频技术的特点,在此基础上提出了单相交-交变频原理。
利用单个功率器件构成双向交流开关,施加于传统的交流调压电路并进行相应的改造,实现了单个功率器件的单相交-交变频变压目的。
通过周期性地施加触发脉冲，获得频率可调的输出电压;采用按正弦规律变化的变脉宽高频脉冲信号对输出电压进行调制,获得了幅值可调的输出电压,并且具有较好的正弦度。
输出电压波形进行了详细的理论分析,发现单相交—交变频电路的输出特点。
在MATLAB环境下进行了单相交—交变频系统的仿真研究,得出仿真结果并且与文中的理论分析结果也完全一致,从而验证了本文提出的单相交-交变频原理的正确性。
关键词:单相；交交变频；MATLAB；目录第1章绪论 0第2章课程设计的方案 (1)2.1 概述 (1)2.2 系统组成总体结构 (1)第3章单相交—交变频电路设计 (3)3.1 主电路设计 (3)3.2 触发角调制模块电路设计 (4)3.3 整流与逆变电路 (4)3.4 输出正弦电压调制方法 (6)第4章仿真设计 (7)4.1 仿真软件说明 (7)4.2 仿真模型搭建 (8)4.2.1 触发角模块电路介绍 (9)4.2.2 同步六脉冲触发器介绍 (10)第5章仿真分析 (12)5.1 仿真参数设置 (12)5.2 阻感性负载 (12)第6章课程设计总结 (14)参考文献 (15)第1章绪论本次设计是在学完了大学电力电子技术专业课之后而进行的一次课程设计。
DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置实验指导书V3.4版
从三相晶闸管触发电路(如DJK02-1等挂件)来的正、反桥触发脉冲分别通过输入接口，加到相应的晶闸管电路上；信号接口的详细情况详见附录相关内容。
3、正、反桥钮子开关
从正、反桥脉冲输入端来的触发脉冲信号通过“正、反桥钮子开关”接至相应晶闸管的门极和阴极；面板上共设有十二个钮子开关，分为正、反桥两组，分别控制对应的晶闸管的触发脉冲；开关打到“通”侧，触发脉冲接到晶闸管的门极和阴极；开关打到“断”侧，触发脉冲被切断；通过关闭某几个钮子开关可以模拟晶闸管主电路失去触发脉冲的故障情况。
5、励磁电源
在按下启动按钮后将励磁电源开关拨向“开”侧，则励磁电源输出为220V的直流电压，并有发光二极管指示输出是否正常，励磁电源由0.5A熔丝做短路保护，由于励磁电源的容量有限，仅为直流电机提供励磁电流，不能作为大容量的直流电源使用。
6、面板仪表
面板下部设置有±300V数字式直流电压表和±5A数字式直流电流表，精度为0.5级，能为可逆调速系统提供电压及电流指示；面板上部设置有500V真有效值交流电压表和5A真有效值交流电流表，精度为0.5级，供交流调速系统实验时使用。
图1-2主控制屏面板图
1、三相电网电压指示
三相电网电压指示主要用于检测输入的电网电压是否有缺相的情况，操作交流电压表下面的切换开关，观测三相电网各线间电压是否平衡。
2、定时器兼报警记录仪
平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警和切断电源等功能，它还可以自动记录由于接线操作错误所导致的告警次数。（具体操作方法详见DJDK-1型电力电子技术及电机控制实验装置使用说明书）
(3)触发脉冲与晶闸管主电路电源必须同步，两者频率应该相同，而且要有固定的相位关系，使每一周期都能在同样的相位上触发。
电力电子单相交—直—交变频装置设计
电力电子单相交—直—交变频装置设计一、概述随着电力电子技术的发展，交—直—交变频装置在工业和家庭用途中得到了广泛应用。
本文将设计一种单相交—直—交变频装置，用于实现电能的高效转换和调节。
二、设计原理单相交—直—交变频装置由三个部分组成：整流器、逆变器和控制系统。
1.整流器：将交流电转换为直流电。
采用整流桥式电路，由四个二极管组成，能够将输入的交流电转换为恒定的直流电。
2.逆变器：将直流电转换为交流电。
采用全桥逆变电路，由四个开关管组成，能够将输入的直流电转换为可调频率和可调幅度的交流电。
3.控制系统：用于控制和调节逆变器的输出。
采用微处理器控制，通过测量输入信号和反馈信号，对开关管的开启和关闭时间进行调节，从而实现对逆变器输出电压和频率的精确控制。
三、设计要点1.整流器设计：根据输入电压和负载电流确定整流器的参数，选择合适的二极管并进行散热设计，以保证整流器的正常工作。
2.逆变器设计：选择合适的开关管并进行散热设计，以满足逆变器输出电压和频率的要求。
通过改变开关频率和占空比，实现对输出电压和频率的调节。
3.控制系统设计：选用适当的微处理器和控制算法，对逆变器进行精确的控制。
设计辅助电路，包括AD转换和PWM模块等，以实现对输入和反馈信号的测量和处理。
四、设计步骤1.确定输入电压和负载电流，计算整流器和逆变器的参数。
2.设计整流器电路，选择合适的二极管和散热器。
3.设计逆变器电路，选择合适的开关管和散热器。
4.设计控制系统电路，选用适当的微处理器和控制算法。
5.组装和调试整个系统，测试输入和输出电压、频率等参数。
6.进行系统优化和改进，提高系统的稳定性和效率。
五、应用场景1.工业应用：适用于各种电动机的变频调速，如风机、泵等。
2.家庭应用：适用于家电产品的电能调节和控制，如变频空调、变频洗衣机等。
3.新能源应用：适用于太阳能、风能等新能源的变频利用。
六、总结本文设计了一种单相交—直—交变频装置，通过整流器、逆变器和控制系统实现电能的高效转换和调节。
单相交直交变频电路
电力电子技术之吉白夕凡创作课程设计(论文)单相交-直-交变频实验装置院（系）名称电子与信息工程学院专业班级学号学生姓名指导教师起止时间： 2014.12.15—2014.12.26课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程摘要随着科学技术的进步, 电力电子技术取得了迅速的的发展, 改变着我国工业的整体面貌, 在现代化建设中发挥着越来越重要的作用.其中, 单相交-直-交变频技术也获得了越来越多的重视.其在工业生产、生活娱乐和仪器应用等方面有着广泛的应用, 其中目前应用最广泛的属于电网互联, 将分布式发电技术发出的电酿成负载可以使用的交流电或与年夜电网电压、频率相匹配的工频交流电.可见, 研究交—直—交变频系统的基本工作原理和作用特性意义十分重年夜.本次设计研究的单相交-直-交变频实验装置可分为主电路和控制电路两部份.其中, 主电路包括整流电路、逆变电路和滤波电路三部份.整流电路采纳不成控的二极管单相桥式整流电路；逆变电路采纳IGBT组成的单相全桥逆变电路；滤波电路采纳电容滤波, 输出合适频率的正弦交流电.而控制电路由控制电路、驱动电路和呵护电路组成.其中, 控制电路以ICL8038为核心, 生成两路PWM控制信号；驱动电路采纳三菱公司生产的M57862L集成驱动器；用双D触发器CD4013构成呵护电路.根据以上电路组合设计, 经过Multisim软件进行电路仿真, 可以基本满足本次设计任务的要求, 且电路比力可靠.关键词：整流；逆变；IGBT；PWM控制目录第1章第1章绪论 (1)电力电子技术发展概况 (1)本文研究内容 (1)第2章单相交-直-交变频电路设计 (3)单相交-直-交变频电路总体设计方案 (3)方案论证与选择 (3)整体方案框图 (3)具体电路设计 (4)整流电路设计 (4)逆变电路设计 (6)控制电路设计 (7)驱动电路与呵护电路设计 (10)元器件型号选择 (11)第3章课程设计总结 (13)参考文献 (15)附录 (16)第1章绪论1.1交直交变频器发展概况变频器是运动控制系统中的功率变换器.现今的运动控制系统是包括多种学科的技术领域, 总的发展趋势是：驱动的交流化, 功率变换器的高频化, 控制的数字化、智能化和网络化.因此, 变频器作为系统的重要功率变换部件, 提供可控的高性能变压变频的交流电源而获得迅猛发展.交—直—交变频器的中间直流环节采纳年夜电感作储能元件, 无功功率将由年夜电感来缓冲, 它的一个突出优点是当电念头处于制动(发电)状态时, 只需改变网侧可控整流器的输出电压极性即可使回馈到直流侧的再生电能方便地回馈到交流电网, 构成的调速系统具有四象限运行能力, 可用于频繁加减速等对静态性能有要求的单机应用场所, 在年夜容量风机、泵类节能调速中也有应用.近年来, 随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展, 交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一, 电气传动技术面临着一场历史革命, 即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势.交流变频调速技术是现今节电、改善工艺流程以提高产物质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段.变频调速以其优异的调速和起制动性能, 高效率、高功率因数和节电效果, 广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式.深入了解交流传动与控制技术的走向, 具有十分积极的意义.1.2本文研究内容本文设计研究的是100W单相交-直-交变频实验装置.该装置主要由整流电路、逆变电路以及驱动电路等组成.任务要求：设计一单相交-直-交变频实验装置用于电力电子技术课程的教学实验, 根据参数要求完成整流电路设计、逆变电路设计、通过计算选择器件的具体型号、完成驱动电路设计或选择, 使学生可以通过该装置测试、观察及验证单相交-直-交变频的实现方法.技术要求：1、交流电源：单相220V.2、为了IGBT的平安, 中间直流电压最年夜为50V.3、输出交流电压约45V.4、输出最年夜电流2A.5、输出频率50Hz.6、最年夜功率：100W.第2章单相交-直-交变频电路设计2.1单相交-直-交变频电路总体设计方案2.1.1方案论证与选择1.逆变电路方案论证与选择方案一：采纳电压型逆变电路电压型逆变电路具有直流侧电压基本无脉动, 直流回路出现低阻抗的优点, 且交流侧输出电压波形与负载阻抗角无关, 比力容易获得合适的交流电压.方案二：采纳电流型逆变电路电流型逆变电路需在直流侧串连年夜电感, 且交流侧输出电压波形和相位随负载阻抗角的分歧而分歧, 对本次设计, 可行性差.综上比力, 本次设计采纳电压型逆变电路2.整流电路方案论证与选择方案一：采纳二极管单相桥式整流电路二极管单相桥式整流电路输出电压高, 纹波电压较小, 管子所接受的最年夜反向电压较低, 同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载, 电源变压器获得了充沛的利用, 效率较高.方案二：采纳晶闸管单相桥式整流电路晶闸管单相桥式整流电路适用于功率较年夜的场所.与二极管相比, 晶闸管推销价格昂贵, 易受干扰而发生误导通, 且需要设计相应的触发电路, 可行性欠好.本次设计输出功率为100W, 从经济、可把持性两方面考虑, 选择方案一.2.1.2整体方案框图如图2.1所示, 总体设计方案由整流电路、滤波、逆变电路等组成.市电经整流电路酿成直流电, 直流电经滤波电路进行平滑滤波, 再输入逆变电路, 酿成频率和电压均可调的交流电.2.2 具体电路设计2.2.1 整流电路设计直流电路的原理图如图2.2所示.在变压器二次侧电压的正半周, 其极性为上正下负, 此时二极管D1、D4正向导通, D2、D3反偏截止, 电流从变压器副边线圈的上端流出, 只能经过二极管D1流向RL, 再由二极管D4流回变压器.于是在负载电阻RL 上获得一个极性为上正下负的半波电压.在导通时二极管的正向压降很小, 可以忽略不计, 因此, 可认为这半波电压和的变压器二次侧电压正半波是相同的.在变压器二次侧电压的负半周, 其极性为上负下正, 此时二极管D2、D3正220 Vrms 50 Hz 0°向导通, D1、D4反偏截止, 电流从变压器副边线圈的下端流出, 只能经过二极管D2流向RL, 再由二极管D3流回变压器.同理, 在负载上获得一个半波电压, 极性依旧是上正下负, 与前面获得的相同, 如图2.3所示.流电路输出波形一所获得的半波电压经过电容滤波电路的滤波, 即可获得较为平缓的直流电压, 如图2.4所示.2.2.2逆变电路设计在本次设计中, 主要采纳单相桥式逆变电路作为设计的主电路.其主电路结构图如图2.5所示：如上图所示, 单相全桥逆变电路主要有四个桥臂, 可以看成由两个半桥电路组合而成.其中桥臂1,4为一对, 桥臂2, 3为一对.每个桥臂由一个可控器件IGBT 以及一个反并联的二极管组成.在直流侧接有足够年夜的电容, 负载接在桥臂之间.它的具体工作过程如下：设最初t1时刻时, 给IGBT Q1、Q4触发信号, 使其导通. 则电流通过桥臂1, 负载, 桥臂4构成一个导通回路.当t2 时刻时, 给Q2,Q3触发信号, 给Q1,Q4关断信号.但由于负载电感较年夜, 通过它的电流不能突变, 所以二极管D2,D3导通进行续流.当电流逐渐减小为0, 桥臂1,4关断, 桥臂2,3导通, 构成一个回路, 从而实现换流.当Q1、Q4或Q2、Q3为通态时, 负载电流和电压同方向, 直流侧向负载提供能量；而当D6、D8或D5、D7为通态时, 负载电流和电压反向, 负载电感中贮存的能量向直流侧反馈, 即负载电感将其吸收的无功能量向直流侧反馈.反馈回的能量暂时贮存在直流侧电容器中, 直流侧电容器起着缓冲这种无功能量的作用.单相桥式逆变电路工作波形如图2.6所示.分析其工作过程：设在t1时刻前Q1和Q4导通, 输出电压Uo为Ud, t1时刻Q3和Q4栅极信号反向, Q4截止, 而因负载电感中电流不能突变, Q3不立刻导通, D7导通实现续流.因为Q1和D6同时导通, 所以输出电压为0.到t2时刻Q1和Q2栅极信号反向, Q1截止, 而Q2不能立刻导通, D5续流, 和D7构成电流通道, 输出电压-Ud.到负载电流过零并开始反向时, D5和D7截止, Q2和Q3开始同时导通, 仍然为-Ud.在t3时刻Q3和Q4栅极信号再次反相, Q3截止, 而Q4不能立刻导通, D8导通续流, Uo再次为0.以后的过程与前面类似.2.2.3控制电路设计1.PWM控制原理PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术, 通过对一系列脉冲的宽度进行调制, 来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）.PWM控制的方法可分为三类,即计算法、调制法和跟踪控制法.其中,调制法是较为经常使用的也是基本的一类方法,而调制法中最基本的是利用三角载波与正弦信号波进行比力的调制方法,分为单极性调制和双极性调制.本次设计采纳的单相桥式逆变电路既可以采纳单极性调制,也可以采纳双极性调制.在本次设计中,采纳了双极性PWM调制技术.以下是双极性PWM调制的原理.双极性PWM 控制原理示意图如图2.7所示.采纳双极性PWM调制技术时, 以希望获得的交流正弦输出波形作为信号波, 采纳三角波作为载波, 将信号波与载波进行比力,在信号波与载波的交点时刻控制各开关的通断.在信号波的一个周期内,载波有正有负, 调制出来的输出波形也是有正有负, 其输出波形有±Ud两种电平.用Ur暗示信号波,, Uc暗示载波.当Ur>Uc 时, 给Q1、Q4施加开通驱动信号, 给Q2 、Q3 施加关断驱动信号, 此时如果负载电流io>0 则Q1 、Q4 开通, 如果io < 0, 则D6 、D8开通,但输出电压均为Uo=Ud .反之, 则Q2、Q3或D5、D7开通, Uo= -Ud .图2.8中, Uof是输出电压Uo的基波分量.2.控制电路设计控制电路的工作流程是:信号发生(包括发生信号波和载波) 、信号调制、发生IGBT的驱动信号.附录图2给出了控制电路的原理图.在本实验中, 控制电路采纳两片集成函数信号发生器ICL8038为核心, 其中一片发生正弦调制波Ur, 另一片用以发生三角载波Uc, 将此两路信号经比力电路LM311异程序制后, 发生一系列等幅, 不等宽的矩形波Um, 即SPWM波.Um 经反相器后, 生成两路相位相差180度的±PWM波, 再经触发器CD4528延时后, 获得两路相位相差180度并带一定死区范围的两路SPWM1和SPWM2波, 作为主电路中两对开关管IGBT的控制信号.控制电路还设置了过流呵护接口端STOP, 当有过流信号时, STOP呈低电平, 经与门输出低电平, 封锁了两路SPWM信号, 使IGBT关断, 起到呵护作用.ICL8038 到300Hz.其内部结构如图2.8所示.图2.8 ICL8038内部结构图原理：是由两片集成函数信号发生器ICL8038为核心组成, 其中一片8038发生正弦调制波Ur, 另一片用以发生三角载波Uc, 将此两路信号经比力电路LM311异程序制后, 发生一系列等幅, 不等宽的矩形波Um, 即SPWM波.Um经反相器后, 生成两路相位相差180度的±PWM波, 再经触发器MC4528延时后, 获得两路相位相差180度并带一定死区范围的两路SPWM1和SPWM2波.2.2.4驱动电路与呵护电路设计电力电子器件的驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口, 是电力电子装置的重要环节, 对整个装置的性能有很年夜影响.采纳性能良好的驱动电路, 可使电力电子器件工作在较理想的开关状态, 缩小开关时间, 减小开关损耗, 对装置的运行效率、可靠性和平安性都有重要的意义.另外, 对电力电子器件或整个装置的一些呵护办法也往往就近设在驱动电路中, 或者通过驱动电路来实现, 这使得驱动电路的设计尤为重要.本次设计采纳了三菱公司生产的专用于驱动IGBT的驱动器M57962L.它的内部集成了退饱和、检测和呵护单位, 当发生过电流时能快速响应, 但慢速关断IGBT, 并向外部电路给出故障信号.其内部结构方框图如图2.9所示, 它由光电耦合器、接口电路、检测电路、按时复位电路以及门极关断电路组成.M57962L具有以下几个特点：1.采纳快速型光电耦合器实现电气隔离, 具有较高的输入、输出隔离度.2.采纳双电源供电方式, 确保IGBT可靠通段.3.内部集成了短路和过流呵护电路.M57962L的过流呵护电路通过检测IGBT的饱和压降来判断是否过流, 一旦过流, M57962L将对IGBT实施软关断, 并对外部电路输出故障信号.图2.9 M57962L的内部结构图采纳M57962L 设计的驱动电路如图2.10所示.2.3 元器件型号选择根据任务要求, 可知直流侧输出电压d U 最年夜为50V , 交流侧输出电压0U 约为45V , 输出最年夜电流为2A, 最年夜功率为100W.1.整流电路器件选择当直流侧输出电压最年夜时, 由于20.9d U U = (2-1)计算得变压器二次侧电压2U ≈55.6V .所以变压器匝数比(2-2) 计算得K ≈4, 本设计取K=5.二极管所接受最年夜电压max 22V U = (2-3)一般电网的摆荡范围为±10%, 所以二极管两端电压为max V ×2×≈86.5V , 可额定电压、额定电流分别为100V 、3A 的1N5408二极管.2.IGBT 型号的选择12K=U UIGBT 两端所接受的最年夜电压为max d U 50≈负载最年夜电流为2A, 选择IGBT 时电压电流应留有2至3倍的裕量, 所以可选IGBT 的额定电压、额定电流分别为0U =3×70.7=212.1V , 0I =3×2=6A ；可选择额定电压、额定电流分别为400V 、5A 的型号为2N6975的IGBT.第3章课程设计总结课程设计是年夜学必修的一门课, 是我们专业知识获得实践的需要环节, 这是我们步入社会, 从事职业前必不成少的过程.单相交-直-交变频电路由主电路和控制电路两部份组成.在整流电路中, 采纳不成控的二极管整流电路, 直流输出侧用电容进行滤波, 可获得较为平直的直流电压.此部份电路结构简单, 选材广泛, 且能满足设计要求, 比力适合实验室中使用.控制电路以两片ICL8038为核心搭建, 其中一片8038发生正弦调制波Ur, 另一片用以发生三角载波Uc, 再经过相应电路处置, 最终发生两路相位相差180度并带一定死区范围的两路SPWM1和SPWM2波.驱动电路以IGBT专用驱动器M57962L为核心搭建, 并利用其自带的过流检测功能设计呵护电路.经Multisim 软件进行仿真, 此次设计能基本满足设计要求.在设计进行的过程中, 由于知识限制, 自己也遇到了许多问题, 但获得了指导老师们的细心辅导与耐心帮手.老师们的辅导与答疑, 使自己得以顺利地完成此次设计.固然, 由于水平有限, 此次设计难免会有缺乏之处, 恳请各位老师批评指正.自己签字：参考文献[1] 王兆安,刘进军主编.电力电子技术.北京:机械工业出书社,2009,5[2] 李宏.MOSFET、IGBT驱动集成电路及应用.北京:科学出书社,2012[3] 康华光主编.电子技术基础模拟部份.北京:高等教育出书社,2006,1[4] 冷增祥,徐以荣编著.电力电子技术基础.南京:西北年夜学出书社,2012[5] 曾方主编.电力电子技术.西安:西安电子科技年夜学出书社,2014,1[6] 郝万新主编.电力电子技术.化学工业出书社, 2002附 录图1主电路图2控制电路T15:1C12200µFD11N5408D21N5408D31N5408D41N5408R11kΩL11HV9220 Vrms 50 Hz 0°Q12N6975Q22N6975Q32N6975Q42N6975D51N4007D61N4007D81N4007D71N4007C210µF图3驱动电路图4呵护电路图5整体仿真波形创作时间：二零二一年六月三十日。
100W单相交-直-交变频电路要点
100W单相交-直-交变频电路要点引言100W单相交-直-交变频电路是一种常见的电力电子设备，用于将交流电源转换为直流电源，并通过变频器将直流电转换为可调频交流电。
本文将介绍100W单相交-直-交变频电路的基本原理和要点。
主要构成100W单相交-直-交变频电路主要由三个部分组成：整流器、滤波器和逆变器。
整流器整流器的作用是将交流输入电压变成直流输出电压，常用的整流器有单相桥式整流器和三相桥式整流器。
单相桥式整流器有4个二极管和一个电容组成，三相桥式整流器则是在单相桥式整流器的基础上增加3个并联的二极管和3个电容。
滤波器滤波器的作用是在整流器直流输出电压上起到平滑作用，通常采用电容滤波器和电感滤波器相结合的方式。
逆变器逆变器的作用是将滤波后的直流电压转换成可调频的交流电源，常用的逆变器有单相桥式逆变器和三相桥式逆变器。
单相桥式逆变器有4个开关管和一个三角形电感组成，三相桥式逆变器则是在单相桥式逆变器的基础上增加3个并联的开关管和3个三角形电感。
实现方法100W单相交-直-交变频电路可以采用基于单片机的PWM调制方式、基于模拟电路的多电平逆变法、基于功率开关器件的电压源逆变法等几种实现方法。
基于单片机的PWM调制方式基于单片机的PWM调制方式是一种较为成熟的控制方式，通过单片机的PWM控制，将电源电压变成与PWM脉宽成正比的电压，从而达到可调输出电压的效果。
基于模拟电路的多电平逆变法基于模拟电路的多电平逆变法是一种利用多电平逆变器的特性来实现输出电压可调的方法，通过对逆变器控制电路进行优化，降低变压器分接线的数量，减少电感、电容等元器件，从而实现高效低成本的电源设计。
基于功率开关器件的电压源逆变法基于功率开关器件的电压源逆变法是一种采用了IGBT、MOSFET等功率开关器件的控制方式，通过电压源逆变器进行控制，将直流输入电流通过变换器器件，进行可控输出的电压变换。
通过本文对100W单相交-直-交变频电路的构成、实现方法等方面的介绍，可以发现在电力电子领域中，交-直-交变频电路作为一种常用电源，其构成要点和实现方法具有一定的复杂性，需要根据实际情况设计和改进。
辽宁工业大学电力电子技术单相交流调压电路W
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：单相交流调压电路（800W）院（系）：新能源学院专业班级：电气141学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间： 2015.07.06-2015.07.19课程设计（论文）任务及评语院（系）：新能源学院 教研室：电气教研室 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学号学生姓名专业班级电气141班课程设计（论文）题目单相交流调压电路（800W ）课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能利用晶闸管构成交流调压电路，对电加热设备、白炽灯、卤钨灯、电风扇灯等进行平滑的调温、调光、调速。
设计任务与要求1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择器件的具体型号。
4、触发电路设计。
5、保护电路设计6、绘制相关电路图。
7、模拟实验或matlab 仿真。
8、完成4000字左右说明书。
技术参数1、交流电源：单相220V 。
2、输出交流电压在0～220V 连续可调。
3、输出电流最大值5A 。
4、负载为电阻负载或阻感负载。
5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。
工作计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：触发电路设计；第7天：保护电路设计；第8天：电路调试或仿真；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩 指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字：年 月 日摘要交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软启动，也用于异步电动机调速。
在电力系统中，这种电路还常用于对无功功率的连续调节。
此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
在这些电源中如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。
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进度计 第4天：输入整流滤波电路设计；第5天：逆变电路设计；第6
划 天：控制电路设计；第7天：器件选择；第8天：系统调试或仿
真；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩
指导教师 评语及成绩
平时：
论文质量：
答辩：
总成绩：
指
导教师签字：
年月日 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
（论 文） 任务
要求 1、文字在4000字左右。 2、文中的理论分析与计算要正确。 3、文中的图表工整、规范。
4、元器件的选择符合要求。
技术参数
1、交流电源：单相220V。2、为了IGBT的安全，中间直流电 压最大为50V。3、输出交流电压约45V。4、输出最大电流2A。5 最大功率：100W。
第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；
控制电路的工作流程是:信号发生(包括产生信号波和载波) 、信号
调制、产生IGBT的驱动信号。附录图3给出了控制电路的原理图。
在本实验中，控制电路采用两片集成函数信号发生器ICL8038为核
心，其中一片产生正弦调制波Ur，另一片用以产生三角载波Uc，将此两
路信号经比较电路LM311异步调制后，产生一系列等幅，不等宽的矩形
2.2具体电路设计
2.2.1主电路设计
图2.2 主电路原理图
如图2.2所示，交直流变换电路为不可控整流电路，输入的交流电通 过变压器和桥式整流电路转化为直流电，滤波电路用电感和电容滤波， 逆变部分采用四只IGBT管组成单项桥式逆变电路，采用双极性调制方 式，输出经LC低通滤波器滤波，滤除高次谐波，得到频率可调的交流 电。
摘要
随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，单相 交-直-交变频系统得到了迅速发展，其显著的变频能力，宽泛的应用范 围，完善的保护功能，以及易于实现的变频功能，得到了广大用户的认 可，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来 了极大的便利。因此，研究交—直—交变频系统的基本工作原理和作用 特性意义十分重大。
集中发电、远距离输电和大电网互联的电力系统是目前电能生产、 输送和分配的主要方式。但是在配电网中，城市居民和商业用户、农村 和半城镇区域的负荷具有很大的随机波动性。家用空调随气温变化的无 规律启停，降水降雪和大风的无常发生，以及其他不确定因素所引起的 负荷变化给配电网的规划、设计和运行带来了巨大的难题和挑战。特别 是在我国中西部的偏远地区的农村和一些游牧民族地区，如果采用传统 的集中式供电方式，新建配电网络，不仅在技术上实现起来难度非常 大，而且在经济效益上也是不可取的。因此，欧美的电力专家提出了投 资省、发电方式灵活、与环境兼容的分布式发电与大电网联合运行的方 式，以提高了电力系统运行的灵活性、可靠性和安全性。目前，大电网 与分布电网相结合被世界许多电力专家公认为是能够节省投资降低能 耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，是21世纪电力工业的发 展方向。一般来说，分布式发电指的是通过规模不大、分布在负荷附近 的发电设施，为了满足一些特殊用户的需求，经济、高效、可靠的发电 系统。近年来，分布式发电技术的研究取得了突破性的进展，分布式发 电有望在电能产中占有越来越大的比重，并对传统的电力系统供电方式 产生重大的影响。 通常这些发出的电都不是与电网供电系统相同的交 流电，无法与大电网联网或者直接供给普通负载使用，都需要变频装置 将其变换成负载可以使用的交流电或者与大电网电压、频率相匹配的工 频交流电。因此，针对特定的分布式发电技术研究与其相配套的变频电 路就很有必要。
波Um，即SPWM波。Um经反相器后，生成两路相位相差180度的±PWM波，
再经触发器CD4528延时后，得到两路相位相差180度并带一定死区范围
大，Ud=U2。通常在设计时根据负载的情况选择电容C值，使RC≥
T ，T为交流电源的周期，此时输出电压为Ud=1.2U2。设计要 求中间直流电压最大为50V，即Udmax=50V，所以U2≈42V。又单相电压 220V，故变压器变比约为5。 2.2.3滤波电路
滤波电路的原理及作用：滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹 波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载 串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。
1.2 本文设计内容
本文设计的是100W单相交-直-交变频实验装置。主要是由整流电 路、逆变电路以及滤波器组成。
设计任务 1、方案的经济技术论证。2、整流电路设计。3、逆变电路设计。 4、通过计算选择器件的具体型号。5、驱动电路设计或选择。6、绘制 相关电路图。 技术参数 1、交流电源：单相220V。 2、为了IGBT的安全，中间直流电压最大为50V。 3、输出交流电压约45V。 4、输出最大电流2A。 5、最大功率：100W。
第2章 单相交直交变频电路设计
2.1单相交直交变频电路总体设计方案
如图2.1交直交变频器原理是先把交流电经整流器先整流成直流电， 直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器把这个直 流电流变成频率和电压都可变的交流电。
交流
整流 直流 逆变 交流
单相桥式 滤波 单相桥式IGBT
图2.1 单相交直交变频电路总体方案图
本方案中的逆变部分,采用单相桥式逆变电路,PWM控制,输出电压的 大小及频率均可通过PWM控制进行调节。电路如下：
图2.6 逆变电路
1. 主要的数量关系 全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的。下面对其电压波形作 定量分析。把幅值为Ud 的矩形波Uo展开成傅里叶级数得
其中，基波的幅值和基波有效值分别为： 2.变频器的工作原理 以单相桥式逆变电路为例，S1-S4是桥式电路的4个臂，由电力电
图2.3 整流滤波电路
1. 桥式整流器工作原理： 正向导通为D1和D4，反向导通为D2和D3。当一个二极管短路时，则
其余二极管过流烧毁；当一个二极管开路时，则整流电路变成半波整 流。 U2的波形：
2
Ud的波形
图2.4 的波形
图2.5的波形
2.主要的数量关系 输出电压平均值空载时R=∞，放电时间常数为无穷大，输出电压最
关键词：整流；滤波；逆变；IGBT；PWM。
目录
第1章 绪论 12章 单相交直交变频电路设计 3 2.1单相交直交变频电路总体设计方案 3 2.2具体电路设计 3 2.2.1主电路设计 3 2.2.2整流电路 4 2.2.3滤波电路 5 2.2.4逆变电路 6 2.2.5控制电路设计 8 2.2.6驱动电路 9 2.3器件参数的确定 11
逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压转换为所要频率 的交流电压，逆变电路是与整流电路相对应，将低电压变为高电压，把 直流电变成交流电的电路。逆变电路是通用变频器核心部件之一，起着 非常重要的作用。它的基本作用是在控制电路的控制下将中间直流电路 输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源，将直流电能 变换为交流电能的变换电路。
第3章 课程设计总结 12 参考文献 13 附录 14
第1章 绪论
1.1 电力电子技术概况
随着科技的不断发展和人们要求的不断提高，电力电子技术的应用越来 越广泛。当今世界先进工业国家正处于由“工业经济”模式向“信息经 济”模式转变的时期。电力电子技术作为信息产业和传统产业之间的桥 梁，是在非常广泛的领域内改造传统产业、支持高新技术发展的基础。 因此，电力电子技术将在国民经济中扮演者越来越重要的角色。
V2 、V3 施加关断驱动信号,此时如果io > 0 则V1 、V4 开通,如 果io < 0 则VD1 、VD4开通,但输出电压均为Uo=Ud 。反之，则V2、V3 或VD2、VD3开通,Uo= -Ud 。图2.8中,Uof是输出电压Uo的基波分量
图2.8 双极性PWM控制的原理
2.2.5控制电路设计
在交流电源转换直流电源后，电路会有电压波动，为抑制电压的波 动，采用简单的电容滤波。当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生 的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感 线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部 分电能转化成磁场能存储于电感之中； 当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流 的减小，
辽宁工业大学
电力电子技术课程设计（论文）
题目：100W单相交-直-交变频实验装置
院（系）： 新能源学院 专业班级： 电气141 学 号： 学生姓名：
指导教师： 起止时间：
（签字）
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：新能源学院
教研室：
电气
学号
学生姓名
专业班级
课程设
计（论 文）题
100W单相交-直-交变频实验装置
当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流 的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波 后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管 的导通角增大，在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的 交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤 波效果愈好。另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通 角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而 延长了整流二极管的寿命。 2.2.4逆变电路
目