单相PWM整流电路设计(电力电子课程设计)

重庆大学电气工程学院

电力电子技术课程设计

设计题目：单相桥式可控整流电路设计

年级专业：****级电气工程与自动化学生姓名：*****

学号： ****

成绩评定：

完成日期：2013年6月 23 日

指导教师签名：年月日

重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书

单相桥式可控整流电路设计

摘要：本文主要研究单相桥式PWM整流电路的原理，并运用IGBT去实现电路的设计。概括地讲述了单相电压型PWM整流电路的工作原理，用双极性调制方式去控制IGBT的通断。在元器件选型上，较为详细地介绍了IGBT的选型，分析了交流侧电感和直流侧电容的作用，以及它们的选型。最后根据实际充电机的需求，选择元器件具体的参数，并用simulink进行仿真，以验证所设计的单相电压型PWM整流器的性能。实现了单相电压型PWM整流器的高功率因数，低纹波输出等功能。

关键词：PWM整流simulink 双极性调制IGBT

目录

1.引言 ......................................................... - 5 -

1.1 PWM整流器产生的背景.................................... - 5 -

1.2 PWM整流器的发展状况.................................... - 5 -

1.3 本文所研究的主要内容.................................... - 6 -

2.单相电压型PWM整流电路的工作原理 ............................. - 7 -

2.1电路工作状态分析......................................... - 7 -

2.2 PWM控制信号分析......................................... - 8 -

2.3 交流测电压电流的矢量关系............................... - 9 -

3.单相电压型PWM整流电路的设计 ................................ - 10 -

3.1 主电路系统设计......................................... - 10 -

3.2 IGBT和二极管的选型设计................................. - 11 -

3.3 交流侧电感的选型设计................................... - 11 -

3.4 直流侧电容的选型设计................................... - 12 -

3.5 直流侧LC滤波电路的设计................................ - 13 -

4.单相PWM整流电路的仿真及分析 ................................ - 13 -

4.1 整流电路的simulink仿真............................... - 13 -

4.2 对simulink仿真结果的分析............................. - 16 - 5．工作展望 ................................................... - 16 - 参考文献 ...................................................... - 17 -

1.引言

1.1 PWM整流器产生的背景

电力电子技术是现代电工技术中最活跃的领域，并且在电力系统中得到日益广泛的应用，它是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术根据用户对电能要求的不同，对电能进行不同形式的变换，实现电能更好的满足人们的需求，并通过功能和性能的提高，产生经济和社会效益。

电力电子技术的发展，促进了各种电能变换装置的发展，出现了各种以PWM变换为基础的电力电子装置，例如逆变电源、变频器、超导储能装置、新能源发电装置、有源电力滤波器、统一潮流控制器等等。这些现代的电力电子装置中，许多都以直流电压为输入，或者中间级需要直流电压。

从最开始的二极管不控整流，到后来出现的晶闸管相控整流方式，这些整流装置都有共同的缺点，都会给电网带来谐波危害，其功率因数也不高。特别是谐波对于电网是一种污染，谐波会影响线路的稳定运行，影响挂在电网中的变压器工作效率，损坏低压开关设备，对通信设备产生干扰等等[1]。

为了减少谐波危害，许多学者对新型整流装置做了大量的研究分析，为了实现整流装置输入电压与电流都正弦化，并且使其功率因数接近1，学者们研制出了高频PMW 整流器。高频PWM 整流器不仅能够提供正弦化的输入电流，可控的功率因数，而且能够将直流侧能量逆变至电网侧，实现整流器的四象限运行。

1.2 PWM整流器的发展状况

PWM控制技术的应用与发展为整流器性能的改进提供了变革性的思路和手段，结合了PWM控制技术的新型整流器称为PWM整流器。

与传统的整流器相比，PWM整流器不仅获得了可控的AC/DC电能变换性能，而且实现了网侧单位功率因数和正弦电流控制，能使电能双向传输。

从20世纪70年代开始，PWM技术开始应用于采用半控功率开关器件的单相整流电路中。从80年代开始，随着半导体产业的发展，可关断功率开关器件产品日趋完善，对单相PWM整流器有了更加深入的研究，其应用也更加广泛。随着连续及离散数学模型的提出、拓扑结构的多样化、控制策略的完善、功率半