电力电子技术课程设计题目20090228

《电力电子技术课程设计》题目
所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在两周内完成，题目要结合工程实际。

学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS 电源等。

题目一
三相桥式全控整流电路
一 设计任务书
1．将三相380V 交流电源通过三相桥式全控整流电路变成可调的直流电压
2．进行方案比较，并选定设计方案
3．完成主电路设计，各主要元器件的选择
4．驱动电路和保护电路设计，各主要器件的选择
5．绘制控制角度为30 60度时电路中主要节点电压和电流波形
6．负载为阻感负载三相星型连接 300,500L mH R ==Ω
二 格式目录
1．设计任务书
2．设计方案
3．主电路图
4．驱动电路和保护电路图
5．电路参数计算及元器件选择清单
6．主电路和驱动电路工作原理分析
7主要节点电压和电流波形
8．参考文献
题目二
题目:10KW 直流电动机不可逆调速系统整流系统
技术数据:
直流电动机:Z3-71 额定功率10KW 额定电压220V 额定电流55A 转速1000r/min 极数2P=4 电区电阻RN=8.5欧 电区电感LD=7MH 励磁电压UL=220V 励磁电流IL=1.6
要求: 调速范围D=10 电流脉动系数Si≤10％
设计类容: 1,切定总体调速方案 2,选择主电路并进行参数计算
3,励磁电路切定及参数计算 4,触发电路选择与分析
5,绘制系统接线图. 6,编写设计说明书
(2):主电路选择与参数计算
（1）主电路选择原则：一般整流器功率在4KW以下采用单向整流电路，4KW以上采用三相整流。

（2）参数计算包括：
整流变压器的参数计算
整流晶闸管的型号选择
保护电路的说明，参数计算与元件选择
平波电抗器电感量计算
※晶闸管保护环节的说明：
1 过电压保护
（1）交流侧过电压保护
1）阻容保护：在变压器二次侧并入电阻R
和电容C
2）非线性电阻保护（电阻值可变）—压敏电阻
一般情况下，为使系统更加精确，往往在交流侧采用双重保护，即阻容保护和非线性保护同时使用。

过电流保护
1）快速熔断器（保险丝）
2）过电流继电器：当电流超过某一给定值时，继电器衔铁动作，触点断开或闭合。

没有特别要求可不使用。

3 晶闸管两端du/dt和di/dt的抑制保护
（1）du/dt 抑制
晶闸管两端并联RC电路，利用电容充电以及对电压的抑制作用实现保护，故也称缓冲电路。

实际上在过电压保护的同时就实现了电压变化的抑制。

（2） di/dt抑制
在阻容保护中选择适当的电阻可抑制电流的变化，另外比较有效直观的方法就是在每个桥臂上串联一个小电感，一般约几到几十微亨，利用电感对电流的抑制作用实现保护。

励磁电路设计重点说明
（1）励磁电路选择原则：本系统采用调压调速，励磁电流应保持不变，故采用三相不可控桥式整流电路供电，电源可从主变压器二次侧引入。

（2）励磁电路设计时要遵循先加励磁后加电枢电压的原则，同时要设有弱磁保护。

（3）参数计算包括：
整流二极管的参数计算
弱磁保护元件参数计算与选择
触发电路设计重点说明
①为使线路简单，工作可靠，装置体积小，要求选用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。

②设计说明包括：
芯片引脚的作用及外围电路基本工作原理
同步电压及其同步变压器的联结组别
KJ041输入输出脉冲关系图
触发电路输出端与主电路晶闸管联接图
系统接线图要求：
（1）要求用正规图纸绘图。

（2）绘图规范，清晰明了，采用protel,手绘均可。

（3）布图要合理完整，避免头重脚轻，接线过乱。

保护电路
1 过电压保护
（1）过电压产生的主要原因：
a 外因过电压
1）雷击过电压
2）操作过电压：由电路开关分闸，合闸操作所引起的过电压。

电路合闸接通电源的瞬间，高压电源电压通过变压器一次，二次绕组之间的分布电容直接加到电力电子变换器的开关器件上。

电路分闸断开变压器时，变压器一次侧电流突然被切断所引起的过电压感应到二次侧，使电力电子开关器件承受过电压
题目三：单相桥式整流电路
1．设计任务书
1．1设计任务和要求：
（1）、设计任务：
1、进行设计方案的比较，并选定设计方案；
2、完成单元电路的设计和主要元器件说明；
3、完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择；
4、驱动电路的设计,保护电路的设计；
（2）、设计要求：
1、单相桥式相控整流的设计要求为：
1).负载为感性负载,L=700mH,R=500欧姆.
2、技术要求:
(1). 电网供电电压为单相220V；
(2). 电网电压波动为 5%－-10%；
(3). 输出电压为0～100V.
2.方案的选择
单相相控整流电路可分为单相半波、单相全波和单相桥式相控流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。

下面分析各种单相相控整流电路在带电阻性负载、电感性负载和反电动势负载时的工作情况。

单相半控整流电路的优点是：线路简单、调整方便。

弱点是：输出电压脉动冲大，负载电流脉冲大（电阻性负载时），，且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能充分利用。

而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。

单相全控式整流电路其输出平均电压是半波整流电路2倍，在相同的负载下流过晶闸管的平均电流减小一半；且功率因数提高了一半。

根据以上的比较分析因此选择的方案为单相全控桥式整流电路（负载为阻感性负载）。

3．原理说明
当负载由电阻和电感组成时称为阻感性负载。

例如各种电机的励磁绕组,整流输出端接有平波电抗器的负载等等。

单相桥式整流电路带阻感性负载的电路如图3.1所示。

由于电感储能,而且储能不能突变因此电感中的电流不能突变,即电感具有阻碍电流变化的作用。

当流过电感中的电流变化时,在电感两端将产生感应电动势,引起电压降UL。

目录目录
1．设计任务书
2. 方案的选择
3．原理说明
4．电路参数计算和元件选取
5．性能指标分析
6. 保护电路工作原理
7．参考文献
题目四
将三相380V交流市电转换为恒压恒频的三相380V交流电，为重要负荷供电。

设计的主要任务包括：
1、方案的经济技术论证。

2、主电路设计。

3、通过计算选择主电路器件的具体型号。

4、确定变压器变比及容量。

5、滤波电路设计。

6、保护电路设计。

1、输入380V三相交流电。

2、恒频恒压380V交流输出。

3、输出视在容量10KV A
题目五
任务 设计稳压电源
设计并制作一个DC-DC变换器（15V->5V）
二、要求
（1）输出电压Uo：5V；
（2）最大输出电流Iomax：1A；
（3）输入电压从12V变到18V时，电压调整率Su<=2%(Io=1A)；
（4）Io从0变到1A时，负载调整率Si<=5%(U2=15V);
（5）DC-DC变换器的效率η>=70%；
三、说明
（1）DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。

（2）本题中电压调整率Su指U2在指定范围变化时，输出电压Uo的变化率；DC-DC变换器效率η＝Po/Pin，其中Po=UoIo,Pin=UinIin。

（3）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试时间，不能出现过热等故障）。

（4）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结 题目七
AC/AC变频电源：
1、输出电压：AC三相四线正弦波
2、输入电压：AC三相380V±10%
3、输入电压频率：50±5HZ
4、负载功率因数：COSφ=0.7~1.0 滞后（60HZ）
COSφ=0.8~1.0 滞后（500HZ）
5、负载短时过载倍数： 150%
二、设计者选题
输出频率60HZ 输出频率500HZ 输出功率
KV A 输出电压
115/200V 输出电压
230/400V
输出电压
115/200V
输出电压
230/400V
5
10
15
20
30
题目八
AC/DC开关电源：
1、输出电压：直流，纹波电压（峰峰值）小于额定电压的0.5%
2、输入电压：AC三相380V±10%
3、输入电压频率：50±5HZ
4、负载短时过载倍数： 200%
5、瞬态特性：较好
二、设计者选题
输出直流电压（V）
输出电流
(A) 10~12~14 22~24~26 34~36~38 46~48~50
20
50
80
110
140 ╳。