实验四 单相交直交变频电路的性能研究
单相交直交变频电路设计
附件1：学号：0121011350327基础强化训练题目单相交直交变频电路性能研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 (4)1.2.3 滤波电路 (5)1.2.4 逆变电路 (6)2 电路组成 (8)2.1控制电路 (8)2.2驱动电路 (9)2.3主电路 (10)3 仿真结果 (11)3.1仿真环境 (11)3.2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (11)3.3具体仿真结果 (14)3.3.1仿真电路图 (14)3.3.2整流滤波输出电压计算与仿真 (15)3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (16)4 小结心得 (18)5 参考文献 (19)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。
单相交流电路实验报告
单相交流电路实验报告实验目的，通过实验，掌握单相交流电路的基本原理和性能参数的测量方法，加深对交流电路的理解。
实验仪器和设备，示波器、交流电压表、直流电压表、交流电压表、电阻箱、电感箱、电容箱、电源、开关、电阻、电感、电容等元件。
实验原理：单相交流电路由交流电源、电阻、电感、电容等元件组成。
在交流电路中，电压和电流的大小和方向都会随时间而变化，因此需要引入一些新的概念和方法来描述电路的性能。
实验步骤：1. 将电路连接好，接通电源。
2. 调节示波器，观察电压波形。
3. 测量电路中的电压、电流和功率等参数。
4. 记录实验数据，进行数据分析和处理。
实验结果与分析：通过实验测量和记录，得到了电路中电压、电流和功率的波形图和参数数据。
根据实验数据，可以计算出电路中的阻抗、相位差等参数，进而分析电路的性能和特点。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了单相交流电路的基本原理和性能参数的测量方法，掌握了实验中所用仪器的使用方法，提高了对交流电路的理解和应用能力。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，我们遇到了一些问题，如电路连接不正确、仪器操作不熟练等，但通过仔细检查和及时调整，最终顺利完成了实验。
实验中的收获和体会：通过本次实验，我们不仅学到了理论知识，还提高了动手实验的能力，培养了团队合作精神和解决问题的能力，对电路实验有了更深入的认识和理解。
总结：本次实验使我们对单相交流电路有了更深入的了解，增强了对交流电路理论知识的掌握和实验操作技能，为今后的学习和科研打下了坚实的基础。
实验中的不足和改进意见：在实验中，我们发现了一些不足之处，如实验数据的记录不够详细、数据处理方法不够科学等，希望在今后的实验中能够加以改进，提高实验数据的准确性和可靠性。
通过本次实验，我们不仅学到了理论知识，还提高了动手实验的能力，培养了团队合作精神和解决问题的能力，对电路实验有了更深入的认识和理解。
以上就是本次单相交流电路实验的实验报告，谢谢阅读。
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”。
电力电子技术实验指导书(12课时)
电力电子技术实验指导书兰勇青岛大学自动化工程学院电气工程系实验室2012.9实验一三相半波可控整流电路的研究实验一．实验目的了解三相半波可控整流电路的工作原理，研究可控整流电路在电阻负载和电阻—电感性负载时的工作。
二．实验线路及原理三相半波可控整流电路用三只晶闸管，与单相电路比较，输出电压脉动小，输出功率大，三相负载平衡。
不足之处是晶闸管电流即变压器的二次电流在一个周期内只有1/3时间有电流流过，变压器利用率低。
实验线路见图1-1。
图1-1 三相半波可控整流实验电路三．实验内容1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作。
2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作。
四．实验设备及仪表1．MCL系列教学实验台主控制屏。
2．MCL—51组件3．MCL—52组件4．MCL—53组件5．MCL—54组件6．双踪示波器。
7．万用电表。
五．注意事项1．整流电路与三相电源连接时，一定要注意相序。
2．整流电路的负载电阻不宜过小，应使Id不超过0.8A，同时负载电阻不宜过大，保证Id超过0.1A，避免晶闸管时断时续。
3．正确使用示波器，避免示波器的两根地线接在非等电位的端点上，造成短路事故。
六．实验方法1．研究三相半波可控整流电路供电给电阻性负载时的工作接上电阻性负载，合上主电源：（a）改变控制电压Uct，观察在不同触发移相角α时，可控整流电路的输出电压Ud=f（t）与输出电流波形id=f（t），并记录相应的Ud、Id、Uct值。
（b）记录不同α时的Ud=f（t）及id =f（t）的波形图。
2．研究三相半波可控整流电路供电给电阻—电感性负载时的工作接入MCL—54的电抗器L=700mH，，可把原负载电阻Rd调小，监视电流，不宜超过0.8A观察不同移相角α时的输出Ud=f（t）、id=f（t），并记录相应的Ud、Id值，记录不同α时的Ud=f（t）、id=f（t），Uvt=f（t）波形图。
七．实验报告1．画出三相半波可控整流电路的主电路原理图。
一种用于单相交流电机的新型SVPWM变频控制方案的实验研究
究
基本内容
摘要：
本次演示介绍了一种新型的SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）变频控制方案，用于单相交流电机的控制。实验研究旨在验证这种 控制方案的有效性和优越性。实验结果表明，新型SVPWM变频控制方案相比传统 方法具有更高的电压利用效率和更低的谐波含量，同时有效提高了电机的扭矩输 出。
1、低速转矩波动的抑制：在实验中，我们发现电机在低速时会出现转矩波 动的问题。这可能会影响调速的稳定性和精度，因此需要研究新的控制策略或算 法以解决这一问题。
2、能量回馈技术的优化：能量回馈技术是变频调速中重要的研究方向之一。 如何高效、安全地实现能量回馈，提高系统的能量利用效率，是需要进一步探讨 的重要问题。
2、探索智能控制策略：结合人工智能、机器学习等技术，研究智能控制策 略在单相交流电机控制中的应用，以提高电机的自适应能力和运行效率。
3、结合状态监测技术：将状态监测技术应用于单相交流电机的运行过程中， 实现对电机运行状态的实时监控和故障诊断，以提高电机的可靠性和使用寿命。
4、拓展应用领域：将新型SVPWM变频控制方案应用于更广泛的领域，如机器 人、自动化装备、新能源等，以充分发挥其优势和潜力。
实验结果与分析
通过实验，我们得到了以下结论：首先，矢量控制算法可以有效实现单相异 步电机的变频调速，且调速范围广、精度高。其次，通过优化算法参数，可以提 高电机的响应速度和稳定性。但是，实验中也发现了一些问题，如电机在低速时 可能会出现转矩波动，这需要通过进一步的研究加以解决。
结论与展望
通过本研究，我们验证了基于矢量控制的单相异步电机变频调速控制策略的 可行性和有效性。在未来，我们建议进一步以下研究方向：
100W单相交-直-交变频电路要点
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）：电气工程学院专业班级：电气105班学号：100303145学生姓名：王林指导教师：（签字）起止时间：2012-12-31至2013-1-11课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气Array注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要单相交-直-交变频电路在工业生产，生活娱乐，仪器运行等很多方面都有着广泛的应用，其中目前应用最广泛的应属于电网互联。
单相交-直-交变频电路可分为主电路和控制电路，其主电路包括整流电路、滤波电路和逆变电路，而控制电路包括控制电路、驱动电路和保护电路。
本设计对于整流部分采用不可控制整流电路；滤波部分采用LC低通滤波器，得到高频率的正弦波交流输出；逆变部分由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路。
控制电路选用以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM信号，分别用于控制两对IGBT；驱动电路采用了具有电气隔离集成驱动芯片M57962L；保护电路采用双D触发器CD4013。
关键词：整流；滤波；逆变；PWM；IGBT目录第1章绪论 (1)1.1电力电子技术概况 (1)1.2本文设计内容 (1)第2章 100W单相交-直-交变频电路设计 (2)2.1100W单相交-直-交变频电路总体设计方案 (2)2.2具体电路设计 (3)2.2.1 主电路设计 (3)2.2.2 控制电路设计 (5)2.3元器件型号选择 (9)2.4系统调试或仿真、数据分析 (10)第3章课程设计总结 (13)参考文献 (14)附录Ⅰ控制电路原理图 (15)附录Ⅱ驱动和辅助电源原理图 (16)第1章绪论1.1电力电子技术概况集中发电、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。
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。
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-交变频电路的设计及性能研究
摘要随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的快速发展，单相交-直-交变频系统也得到了迅速发展，它显著的变频能力，广泛的应用范围，完善的保护效力，和易于实现的变频功能，获到了广大使用者的认可，在运行的安全可靠、安装使用以及维修维护等方面，也给使用者带来了极大的益处。
课题研究的单相交-直-交变频电路设计主要分为主电路和控制电路两部分，其中主电路还分为整流电路、滤波电路和单相桥式PWM逆变电路，而逆变部分则需要用到控制电路，控制电路分为控制电路、驱动电路和保护电路。
课题的整流部分选用不可控的桥式整流电路；滤波部分则选用LC低通滤波，获得高频率的交流正弦波输出；逆变部分选用四个IGBT管组成的单相桥式逆变电路。
控制电路主要以单片集成函数发生器ICL8038为核心设计的，生成两路PWM信号用来分别控制两对IGBT管；驱动电路则是选用了具备电气隔离的集成驱动芯片M57962L；保护电路选用双D触发器CD4013。
用MATLAB软件仿真出设计的电路，其中对纯电阻负载以及电阻电感负载分别进行数据和波形的分析，并采取相关措施使最后输出的波形接近正弦波。
关键词：整流滤波逆变IGBT PWM MATLABAbstractWith the rapid development of power electronics technology, computer technology, automatic control technology, single-phase orthogonal frequency system has been developing rapidly, its remarkable frequency capability, a wide range of applications, perfect protection, as well as easy to implement the conversion function, has been recognized by the majority of users in the safe and reliable operation, installation, repair and maintenance, etc., but also to bring users great convenience.Research of single phase AC- DC - AC inverter circuit design divided into the main circuit and control circuit, which can be divided into the main circuit rectifier circuit, filter circuit and single-phase bridge PWM inverter circuit, and inverter control part of the need to use circuit, the control circuit is divided into a control circuit, drive circuit and protection circuit. Subject rectifier bridge rectifier using uncontrollable; filtering section using LC low-pass filter to obtain a high-frequency sine wave AC output; inverter part of the single-phase bridge inverter circuit composed of four IGBT tube. Monolithic integrated control circuit ICL8038 function generator core designed to generate two PWM signals to control the two pairs of IGBT; drive circuit is the use of integrated driver chip M57962L with electrical isolation; protection circuit uses dual D flip-flop ing MATLAB software simulation of the design of the circuit, in which the purely resistive load and inductive load resistor respectively for data analysis and waveforms, and take measures to make the final output of nearly sinusoidal waveform.Keyword:Rectifier filter inverter IGBT PWM MATLAB目录第1章绪论 (1)1.1电力电子技术概况 (1)1.1.1 电子电力技术基本概念 (1)1.1.2 电力电子技术的基本应用 (1)1.2 课题的设计内容 (2)第2章单相交-直-交变频电路的总体设计 (3)2.1总体框图 (3)2.2 总电路设计 (4)2.2.1 主电路原理图 (4)2.2.2 整流电路 (4)2.2.3 滤波电路 (6)2.2.4 逆变电路 (6)第3章逆变部分的电路组成 (9)3.1 主电路 (9)3.2 驱动电路 (10)3.3 控制电路 (13)第4章MATLAB的仿真与分析 (16)4.1 MATLAB简介与使用 (16)4.1.1 MATLAB简介 (16)4.1.2 MATLAB（Simulink）简介 (16)4.1.3 MATLAB(Simulink)的基本使用 (17)4.2 MATLAB的仿真 (18)4.2.1 仿真电路图 (18)4.2.2 仿真模型使用模块及参数设置 (18)4.3 仿真的分析 (22)4.3.1 整流与滤波输出电压计算与仿真 (22)4.3.2 逆变输出电压与仿真 (24)4.3.3负载对波形的影响 (26)第5章总结与展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)第1章绪论1.1电力电子技术概况1.1.1 电子电力技术基本概念电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，即使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术。
单相交直交变频电路的性能研究.
单相交直交变频电路的性能研究一、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。
当今的运动控制系统是包含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得到迅猛发展。
交—直—交变频器的中间直流环节采用大电感作储能元件，无功功率将由大电感来缓冲，它的一个突出优点是当电动机处于制动 (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动态性能有要求的单机应用场合，在大容量风机、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当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、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。
二、实验目的和要求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、阻感负载时的工作情况及其波形作全面，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
三、实验原理及波形如下图所示，总体设计方案由整流电路、滤波、逆变电路等组成。
市电经整流电路变直流电，直流电经滤波电路进行平滑滤波，再输入逆变电路，变为频率和电压均可调的交流电。
单相交直交变频电路由两部分组成，交流电源转化为直流是整流环节，选用了不可控的整流二极管电路，直流电源侧则选用电容和电感来滤波，能够获得比较平直的直流电压。
(完整word版)单相交直交变频电路设计电力电子技术课程设计
课程设计名称：电力电子技术课程设计题目：单相交直交变频电路设计学期：2015-2016学年第1学期专业：自中职班级：13-2班姓名：赵鸿伟学号：1326560223指导教师：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表课程设计任务书一、设计题目单相交直交变频电路设计二、设计任务1、掌握单相交直交变频电路的原理；2、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；三、设计计划电力电子技术课程设计共1周。
第1天：选题，查资料；第2天：方案分析比较，确定设计方案；第5天：编写整理设计报告书。
四、设计要求1. 画出整体电路图。
2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。
3. 写出符合设计格式要求的设计报告书。
指导教师：王巍时间：2015年12月30日摘要随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的快速发展，单相交-直-交变频系统也得到了迅速发展，它显著的变频能力，广泛的应用范围，完善的保护效力，和易于实现的变频功能，获到了广大使用者的认可，在运行的安全可靠、安装使用以及维修维护等方面，也给使用者带来了极大的益处。
课题研究的单相交-直-交变频电路设计主要分为主电路和控制电路两部分，其中主电路还分为整流电路、滤波电路和单相桥式PWM逆变电路，而逆变部分则需要用到控制电路，控制电路分为控制电路、驱动电路和保护电路。
课题的整流部分选用不可控的桥式整流电路；滤波部分则选用LC低通滤波，活的高频率的交流正弦波输出；逆变部分选用四个IGBT管组成的单相桥式逆变电路。
控制电路主要以单片集成函数发生器ICL8038为核心设计的，生成两路PWM 信号用来分别控制两队IGBT管。
用MATLAB软件仿真出设计的电路，其中对纯电阻负载以及电阻电感负载分别进行数据和波形的分析，并采取相关措施使最后输出的波形接近正弦波。
关键词：整波；滤波；逆变；IGBT；PWM；MATLAB目录1总体原理图 (1)1.1 方框图 (1)1.2 电路原理图 (1)1.2.1 主回路电路原理图 (1)1.2.2 整流电路 (1)1.2.3 滤波电路 (2)1.2.4 逆变电路 (3)2 电路组成 (5)2.1 控制电路 (5)2.2 驱动电路 (6)2.3 主电路 (7)小结心得 (9)参考文献 (10)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。
实验四单相交流电路的研究改
一、实验目的
1．测量电路的参数。 2．掌握日光灯线路的接线。 3．研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间 的关系。 ４. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 ５．学会使用单相功率表。
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1
二、实验原理图
~220V
镇流器
灯
S
管
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2
三、实验内容
电容值
（uF） P(W) 0 1 2.2 4.7
测 量 数值
cosφ U(V) UR(V) UL(V) I(A)
IL(A) IC(A)
计算电路参数： R串 L 联电 coφ路 sP UI
Z U I
电路总电 R阻 Zcoφs 灯管电R阻 UR I
电感线圈 RL电 R阻 可R 编辑ppt
L XL Z sinφ 3 ω 2πf
原因是：在外加电压不变的情况下，负载得不到所
需的额定工作电压。
同样，电路中串、并电感或电阻也不能用于功率因
数的提高。其请自行分析。
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10
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按好线路后，通电日光灯点亮。 i
ic
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并联电容以及接入电流表
i ic
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功率表的使用：
接好线路后，按“功能”键选择所需要的测量值，如显示 “U”其后的数值为电压，显示“I”其后的数值为电流，显示 “P”其后的数值为功率，显示“cosφ”其后的数值为功率因数。
关于功率因数提高的问题
问题的提出：日常生活中很多负载都是为感性的，其等效电
路及相量关系如下图。
~220V
镇流器
灯 管
Su
单相交-直-交变频电路实验
实验课程名称电力电子技术面向专业电气工程及其自动化总学时数16实验项目名称单相交-直-交变频电路实验实验学时2一、实验目的、要求1.熟悉单相交-直-交变频电路的组成，掌握SPWM控制的工作原理（包括8038芯片及IR2110芯片的功能、参数的调节及SPWM控制的实现）。
2.掌握对各单元输出点电压波形的测定与分析。
3.掌握对单相交-直-交变频电路在电阻负载及电阻、电感负载时的电压与电流波形的分析。
4.分析、研究工作频率对电路工作波形的影响。
二、实验原理二极管整流器——IGBT逆变器构成的交-直-交变频电路（图7-1的上部分为主电路），它由二极管整流器、滤波电容、及4只IGBT（V1～V4）组成逆变电路，与IGBT并联的为续流二极管。
直流输出主要通过大容量电容来稳压，所以它属于“电压型”。
图7-1为单相交-直-交变频电路原理图。
图7-1 单相IGBT-SPWM(电压型)交-直-交变频原理图逆变器是将直流电变换成交流电的装置。
图7-1中的直流电是50HZ的交流电经过二极管桥式整流后，变换成电压为Ud的直流电源。
由于是采用并联电容器来作为储能环节的，所以它是电压型的。
虽然供给的是直流电，但在由四个IGBT开关管组成的电路中，以V1与V4为一组，V2与V3为另一组，使之交替通、断，便能在负载上形成交流电。
如在V1与V4导通时，设流过负载的电流为正（如图中的i+），则V2与V3导通时，流过负载的电流便为负（如图中的i-），若使两组开关管依次轮流通、断，则在负载上流过的将是正、反向交替的交流电流，从而实现了将直流电变换成交流电的要求。
当然，在主电路中，将IGBT换成MOSFET 也是可以的，但MOSFET的带载能力不及IGBT，因此在通用变频器中现在多采用IGBT。
三、使用仪器、材料1. SPWM控制单相交直流变频电路单元。
2.双踪示波器。
3.万用表。
四、实验步骤（一）接上电源，调节三角波发生器和正弦波发生器的频率与幅值，用示波器与万用表测定它们的波形与相关数据。
单相交直交变频电路参数关系
单相交直交变频电路参数关系一、引言单相交直交变频电路是一种常见的电力电子设备，广泛应用于交流电动机的控制系统中。
在实际应用中，了解和掌握单相交直交变频电路的参数关系对于电路设计和性能优化具有重要意义。
本文将围绕单相交直交变频电路的参数关系展开讨论，并给出相关的分析和计算方法。
二、单相交直交变频电路的基本结构单相交直交变频电路由交流电源、整流器、滤波器、逆变器和控制系统等组成。
其中，整流器用于将交流电源的电能转换为直流电能，滤波器则用于消除整流器输出的脉动电压，逆变器则将直流电能转换为交流电能，最后由控制系统对交流电动机进行控制。
三、单相交直交变频电路的参数1. 输入电压单相交直交变频电路的输入电压为交流电源的电压，通常为220V 或380V。
在电路设计中，需要根据实际需求选择合适的输入电压。
2. 输出电压单相交直交变频电路的输出电压为逆变器的输出电压，其幅值和频率可调节。
在电机控制中，可以根据需要改变输出电压的幅值和频率，从而实现电机的调速控制。
3. 输出频率单相交直交变频电路的输出频率为逆变器的输出频率，其范围通常为0-50Hz或0-60Hz。
通过调节逆变器的输出频率，可以实现电机的调速控制，满足不同工况下的需求。
4. 调制方式单相交直交变频电路的调制方式有脉宽调制（PWM）和脉码调制（PCM）两种。
其中，PWM调制方式具有调制精度高、谐波含量低等优点，在实际应用中更为常见。
5. 输出功率单相交直交变频电路的输出功率取决于逆变器的输出电压和输出电流。
输出功率的大小直接影响电机的负载能力和工作效果，需要根据实际需求进行设计和选择。
6. 效率单相交直交变频电路的效率是衡量电路性能的重要指标之一。
效率的大小与电路的损耗有关，主要包括整流器、逆变器和滤波器的损耗等。
在电路设计中，需要合理选择元器件和控制策略，以提高电路的效率。
7. 功率因数单相交直交变频电路的功率因数是指电路输入功率与输入电压和电流的乘积之比。
单相交直交变频电路参数关系
单相交直交变频电路参数关系1.输入电压与输出电压的关系：在单相交直交变频电路中，输入电压通常是交流电，而输出电压可以是直流电或者不同频率的交流电。
输出电压的大小和形式取决于变频器的设计和设置。
一般来说，输入电压的变化会直接影响到输出电压的变化。
输入电压越大，输出电压也越大，反之亦然。
此外，输入电压的波形和频率也会对输出电压的波形和频率产生影响。
2.变频器功率与效率的关系：变频器的功率是指电路能够输出的有效功率，其大小取决于输入电压和输出电压的大小。
功率可以通过输入电压和输出电压的乘积来计算。
而在电能转换的过程中，会有一定的能量损耗，导致实际输出功率小于输入功率。
这个能量损耗可以通过计算变频器的效率来表示。
变频器的效率定义为输出功率与输入功率的比值，通常以百分比表示。
效率越高，说明变频器在电能转换过程中的能量损失越小。
3.输入电压、输出电压与功率的关系：输入电压、输出电压和功率之间的关系可以通过功率公式来表示。
功率公式是一个简单的等式，其中功率等于输入电压乘以输出电压的比值。
因此，如果输入电压和输出电压都保持不变，那么功率也会保持不变。
然而，当输入电压发生变化时，即使输出电压保持不变，功率也会随之变化。
4.输入电压、输出电压与效率的关系：输入电压、输出电压与效率之间的关系可以通过效率公式来表示。
效率公式也是一个等式，其中效率等于输出功率与输入功率的比值。
所以，当输入电压和输出电压都保持不变时，效率也将保持不变。
然而，当输入电压发生变化时，即使输出功率保持不变，效率也会随之变化。
综上所述，单相交直交变频电路的参数关系是十分复杂的。
输入电压、输出电压、功率和效率之间的关系取决于电路的设计和性能。
在实际应用中，根据具体的需求和要求来调整和优化这些参数是很重要的。
通过深入研究和理解单相交直交变频电路的参数关系，可以更好地应用和设计这种电路，从而达到更高的效率和性能。
交-直-交变频电路
交-直-交变频电路一、交-直-交变频电路变速调频系统中的电力电子变流器，除了由交-交变频器外，使用最广泛的是交-直-交变频器。
交-直-交变频器先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，因此这类电路又称为间接交流变流电路。
整流器逆变器AC 输入DC DCAC输出整流器为二极管三相桥式不控整流器或大功率组成的全控整流器；逆变器是大功率晶体管组成的三相桥式电路，其作用正好与整流器相反，它是将恒定的直流电交换为可调电压，可调频率的交流电；滤波器是用电容器或电抗器对整流后的电压或电流进行滤波。
当负载电动机需要频繁、快速制动时，通常要求具有再生反馈电力的能力。
整流电路：采用的是不可控整流，它和电容器之间的直流电压和直流电流极性不变，只能由电源向直流电路输送功率，而不能由直流电路向电源反馈电力。
不能再生反馈的电压型间接交流变流电路逆变电路：能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，而又不能反馈回交流电源，这将导致电容电压升高，称为泵升电压，泵升电压过高会危及整个电路的安全。
不能再生反馈的电压型间接交流变流电路电路中加入一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路，当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在R0上，这种电路可运用于对电动机制动时间有一定要求的调速系统中。
带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路电路增加了一套变流电路，使其工作于有源逆变状态，可实现电动机的再生制动；当负载回馈能量时，中间直流电压极性不变，而电流反向，通过控制变流器将电能反馈回电网。
三、交-交变频电路与交-直-交变频电路比较变频电路类型比较内容交-交型交-直-交型换能形式一次换能，效率高两次换能，效率较低换流方式电网电压自然换流强迫或负载换流，或自关断器件使用器件数量多，利用率低较少，利用率高调频范围电网频率无限制输入功率因数较低一般相控调压时，低频低压时低；不控整流时（PWM逆变）较高适用场合低速、大功率交流电机拖动系统各种交流电机拖动系统，稳压和不停电电源交-交变频电路与交-直-交变频电路比较四、小结THANK YOU。
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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
图2—8 单相交直交变频电路
1．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。
（2）观察三角形载波Uc 的波形（“1”端与“地”端），测出其频率，并观察Uc 和U 2的对应关系：
（3）观察经过三角
波和正弦波比较后得到的SPWM 波形（“3”端与“地”端），并比较“3”端和“4”端的相位关系。
（4）观察对VT 1、VT 2进行控制的SPWM 信号（“5”端与“地”端）和对VT 3、VT 4进行控制的SPWM 信号(“6”端与“地”端)，仔细观察“5”端信号和“6”端防号之间的互锁延迟时间。
2．驱动信号观察
在主电路不接通电源情况下，S 3扭子开关打向“OFF”，分别将“SPWM 波形发生”的G 1、E 1、G 2、E 2、G 3、E 3、G 4和“单相交直交变频电路”的对应端相连。
经检查接线正确后，S3扭子开关打向“ON”，对比VTI 和VT2的驱动信号，VT3和VT4的驱动信号，仔细观察同一相上、下两管驱动信号的波形，幅值以及互锁延迟时间。
3．S 3扭子开关打向“OFF”，分别将“主电源2”的输出端“1”和“单相交直交变频电路”的“1”端相连， “主电源2”的输出端“2”和“单相交直交变频电路”的“2”端相连，将“单相交直交变频电路”的“4”、“5”端分别串联MEL-03电阻箱 （将一组900Ω/0.41A 并联，然后顺时针旋转调至阻值最大约450Ω） 和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。
将经检查无误后，S 3扭子开关打向“ON”，合上主电源（调节负载电阻阻值使输出负载电压波形达到最佳值，电阻负载阻值在90Ω~360Ω时波形最好）。
4．当负载为电阻时，观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。
在正弦波Ur 的频率可调范围内，改变Ur 的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。
5．当负载为电阻电感时，观察负载电压和负载电流的波形。
六．注意事项
1．“输出端”不允许开路，同时最大电流不允许超过“1A”。
2．注意电源要使用“主电源2”的“15V”电压其他同“直流斩波”电路相同。
图2--9 SPWM 波形发生
七、实验报告：
1：画出完整实验原理图 ：
2、实验相关波形分析
（1）、正弦波发生电路输出的正弦波信号：最小频率为2.37Hz ，最大为33.3Hz 。
（2）、三角波
分析：
在实验中得到只能改变参考波（正弦信号）的 频率，而无法改变载波（三角波）的频率，因此载波比随着正弦波频率变化而变化。
因此是异步调制。
主电源 正弦波 三角波 脉冲延迟 隔
离
及
驱动 隔离及驱动 负载
（3）、三角波与正弦波对比
合并显示一个完整正弦周期内对比图即为：得到SPWM波为：
（4）、反向后触发脉冲对比
（5）经过互锁延迟后触发脉冲比较：由图得到互锁延迟时间为35微秒左右。
（6）、负载电压波形
（1）幅值为23.5V，频率为31.6Hz （2）幅值为23.5V，频率为15.7HZ
（）
（3）幅值为23.5V，频率为2.40Hz
分析：
当电阻负载时，调节输入的正弦波的频率，对
输出正弦波形的电压幅值基本没有影响，只改变其
输出频率。
输出正弦交流电频率随输入正弦信号频
率的增大而增大。
输出交流电波形为一条完整的正弦曲线：
为使输出波形尽可能的接近正弦波，可以通过增大载波比来实现。
3、分析正弦波与三角波之间不同的载波比情况下的负载波形，理解改变载波比对输出功率管和输出波形的影响。
答：载波比越高，负载波形越接近正弦波；当载波的频率不变时，提高调制波频率会提高负载波形的频率；当载波比提高时，功率管耗能增加，而输出波形越接近正弦波。
八、实验体会：
通过本次实验，熟悉了单相交直交变频电路的组成，对于单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用，工作原理也有了深入理解。
实验后，通过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分析，更加加深了对交直交变频电路工作原理以及SPWM波形产生的原理的理解。