单相交直交变频电路的性能研究
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。
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。
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。
单相交交变频电路工作原理
单相交交变频电路工作原理单相交交变频电路是一种常用的电力设备，其主要用途是将交流电源的频率和电压稳定地输出到负载端，以满足不同的电器设备的需求。
本文将深入介绍单相交交变频电路的工作原理及其相关知识。
一、单相交交变频电路的组成单相交交变频电路主要由三个部分组成：变压器，整流器和逆变器。
变压器是将输入的220V AC电压转化为更高的电压，以满足后续电路的需求。
整流器的主要功能是将交流电源变为直流电源，以便于后续的逆变操作。
逆变器是单相交交变频电路的核心，它通过控制电压和频率的波形来实现对负载端输出电压和频率的控制。
二、单相交交变频电路的工作原理1. 变压器在单相交交变频电路中，变压器通常采用降压变压器或升压变压器。
在不同的场合下，变压器的型号和数量不同，电压也不同。
但其基本原理都是利用电流感应的现象，将输入的交流电源转换成更高或更低的电压（根据所需要的电压进行变压）。
2. 整流器在单相交交变频电路中，整流器和变压器一起工作，将220V AC的交流电源变为直流电源。
整流过程是利用半导体晶体管的正向导电性质来实现。
在这个过程中，电流流向负载端，可以满足大多数电器设备的需求。
3. 逆变器在单相交交变频电路的最后一步，逆变器是实现电压和频率控制的关键部分。
逆变器通常采用晶闸管（SCR）来控制输出波形，以实现对负载端输出电压和频率的控制。
晶闸管是一种双向可控晶体管，它可以接通和截止，控制输出波形的形状和频率，进而实现对负载端的控制。
逆变器可以根据负载端的电器设备的电压和频率要求，调整输出波形的形状和频率，从而满足负载端设备的不同需求。
三、单相交交变频电路的应用单相交交变频电路广泛应用于各种工业和民用电器设备中。
例如，它可以应用于空调、冰箱、微波炉、电视机、开水壶等消费电器中，以满足用户对电压和频率的不同需求。
同时，该电路也可以应用于各种工业设备中，例如交流电动机、零件加工机床、轮胎生产机等。
四、单相交交变频电路的优势1. 电压控制：单相交交变频电路可以实现对输出电压的控制，从而满足各种负载端设备的需求。
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。
第十八讲：交流变频电路
（1）无环流控制方式
这种两组整流器任何时刻只有— 组工作．在两组之间不存在环流，称为 无环流控制方式。
措施：
将原来工作的整流器封锁后， 必须留有一定死区时间，再 开通另一组整流器。
特点：
需要一套控制开通和封锁两组触发脉冲的 逻辑切换电路，控制系统比较复杂。 若死区时间太小不能保证换流安全，死区 太大又会影响输出电压波形，正弦畸变增 大，谐波更大。
uo uo
得
得
Ud 0 cos Uom cos o t
U om cos cos o t M cos o t Ud 0
式中，M称为输出电压比，0≤M≤1。 因此
arccos( M cos o t )
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单相交-交变频电路原理分析
——输入、输出特性分析 （1）输出上限频率 电网频率为50Hz时，输出上限频率约为20Hz。
——输出正弦波电压的控制方法
整流电路在每个控制间隔(保持不变)输出的平均电压为：
uo Ud 0 cos
式中，Ud0为 = 0时整流电路的输出理想空载电压。
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单相交-交变频电路原理分析
——输出正弦波电压的控制方法
若期望的正弦波输出电压uo为
uo Uom cos o t
式中，Uom、ωo分别为输出正弦波电压的幅值、角频率。 由
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三相交-交变频电路原理分析
——概述
三相是由三组、输出电压相位各差120°的单相交-交 变频电路按一定的方式连接组成。
——接线方式 公共交流母线进线方式； 输出Y形连接方式。
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三相交-交变频电路原理分析
——公共交流母线进线方式
因为电源进线通过进线电抗器接在公共的交流母线上， 所以三组的输出端必须隔离。 主要用于中等容量的交流调速系统。
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。
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。
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。
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。
交直交变频电路的调试步骤和方法
交、直交变频电路是一种常见的电路类型，用于将交流电信号转换为不同频率的交流电信号。
在调试这种电路时，需要仔细按照一定的步骤和方法进行操作，确保电路正常工作并达到预期效果。
一、调试步骤1. 检查电路连接：首先，检查整个电路的连接情况，确保电路连接正确，没有短路或接触不良。
2. 电源供电：接通电源，观察电路的供电情况，确认电路正常供电。
3. 信号输入：输入待处理的交流电信号或直流电信号，观察电路的响应情况。
4. 观察输出信号：连接示波器或其他仪器，观察输出信号的波形和频率。
5. 调节参数：根据实际情况，逐步调节电路中的参数，如电容、电感、频率等，以获得理想的输出信号。
6. 性能测试：对电路进行性能测试，比较输出信号与期望信号，确认电路性能是否符合设计要求。
7. 故障排除：如果出现问题或信号不正常，需要逐步排除可能的故障，如更换元件、调整连接等。
二、调试方法1. 逐步调试：在调试过程中，应该采取逐步调试的方法，每次只调整一个参数或部件，以便及时发现问题。
2. 记录数据：在调试过程中，及时记录各个参数的调整情况以及信号的波形，有助于分析问题。
3. 多重检测：使用多种测试仪器进行检测，如示波器、频谱分析仪等，确保对电路性能进行全面的评估。
4. 比较分析：将输出信号与输入信号进行比较分析，找出差异和问题所在，并采取相应措施解决。
5. 团队协作：在复杂电路调试时，可以组建一个调试小组，共同协作解决问题，提高调试效率。
三、常见问题及解决方法1. 频率不匹配：若输出频率与期望频率不匹配，可调整电路中的频率控制元件，如电感或电容。
2. 波形失真：若输出波形出现失真，可考虑调整放大增益、滤波器参数或检查元件质量。
3. 输出信号幅度不稳定**：若输出信号幅度不稳定，可检查电源供电情况，或考虑优化反馈控制电路。
4. 电路发热：若电路发热过高，需检查元件选型是否合适，或增加散热措施。
四、总结通过以上调试步骤和方法，可以有效地调试交、直交变频电路。
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。
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：
单相交--交变频电路
单相交--交变频电路交—交变频电路是一种可直接将某固定频率交流电变换成可调频率交流电的频率变换电路，无需中间直流环节。
与交—直—交间接变频相比，提高了系统变换效率。
又由于整个变频电路直接与电网相连接，各晶闸管元件上承受的是交流电压，故可采用电网电压自然换流，无需强迫换流装置，简化了变频器主电路结构，提高了换流能力。
定义：输出电路，但其基础是三相输入-单相输出电路。
当正组变流器工作在整流状态时、反组封锁，以实现无环流控制，负载Z上电压为上（+）、下（-）；反之当反组变流器处于整流状态而正组封锁时，负载电压为上（-）、下（+），负载电压交变。
若以一定频率控制正、反两组变流器交替工作（切换），则向负载输出交流电压的频率就等于两组变流器的切换频率，而输出电压大小则决定于晶闸管的触发角。
三相晶闸管可控整流桥单相负载电流型电压型调制。
在半个周期内让P组 a 角按正弦规律从90°减到0°或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。
另外半个周期可对N组进行同样的控制。
uo由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。
在无环流工作方式时，变频电路正、反两组变流器轮流向负载供电。
t1~t3期间：io正半周，正组工作，反组被封锁。
t1~t2：uo和io均为正，正组整流，输出功率为正。
t2~t3：uo反向，io仍为正，正组逆变，输出功率为负。
t3~t4：uo和io均为负，反组整流，输出功率为正。
t4~t5：uo反向，io仍为负，反组逆变，输出功率为负。
单相交-交变频电路输出电压和电流的波形如图所示。
一周期的波形可分为6段。
第1段io<0，uo>0，反组逆变；第2段电流过零，无环流死区；第3段io>0，uo>0，正组整流；第4段io>0，uo<0，正组逆变；第5段电流过零，无环流死区；第6段io <0，uo<0，反组整流。
实验五 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．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。
DJK14 单相交直交变频原理
DJK14 单相交直交变频原理
该挂件主要完成单相交直交变频原理实验。
面板如图所示。
1．主电路
主电路由四个IGBT 及LC 滤波电路组成，左侧为0-200V 的直流电压输入，右侧输出经LC 低通滤波后的正弦波信号。
2．驱动电路
驱动电路由IGBT 专用驱动电路M57962L 构成，具有驱动、隔离、保护等功能。
3．控制电路
控制电路由两片8038及外围元器件等组成，其中一片8038产生一路锯齿波，另一片产生一路频率可调的正弦波，调节“正弦波频率调节电位器”可调节正弦波的频率。
为了让学生能比较清晰的观测到SPWM 信号，锯齿波的频率分为两挡，可通过钮子开关进行切换；当钮子开关拨到运行侧时，输出频率为10kHz 左右，可减少输出谐波分量，当钮子开关拨到测试侧，输出400Hz 左右，方便用普通示波器观测SPWM 信号。
主电路 控制电路
正弦波频率 调节电位器 电源开关 驱动电路
DJK14面板图。
5-6-直接交交变频工作机理分析
单相交交变频电路工作机理分析◆交交变频电路概述◆单相交交变频电路结构◆交交变频电路工作原理◆整流与逆变工作状态分析◆交交变频电路输出正弦波电压的调制方法◆交交变频电路综述☞晶闸管交交变频电路，也称周波变流器(Cycloconvertor)把电网频率的交流电变成可调频率的交流电，属于直接变频电路，没有直流环节。
路☞广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实用的主要是三相输出交交变频电路。
三相输出交交变频电路☞按输出分类为单相交交变频和三相交交变频。
☞单相交交变频是三相交交变频的基础。
单相交交变频是三相交交变频的基础◆工作原理分析☞P组工作时，负载电流io 为正；N组工作时，io为负。
☞两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该频率的交两组变流器按定的频率交替工作，负载就得到该频率的交流电；改变两组变流器的切换频率，就可改变输出频率ωo。
☞改变变流电路的控制角α，就可以改变交流输出电压的幅值。
☞为使u o波形接近正弦波，可按正弦规律对α角进行调制。
☞°减到°或某个值在半个周期内让P组α角按正弦规律从90减到0或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。
另外半个周期可对N组进行同样的控制。
第3段i o >0，u o >0，正组整流正组逆变第4段i o >0，u o <0，正组逆变第5段无环流死区为反组整流☞°时周期内电网向负载提供第6段i o <0，u o <0，为反组整流u o 和i o 的相位差小于90时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为正，电动机工作在电动状态☞°时周期内电网向负载提供能当二者相位差大于90°时，一周期内电网向负载提供能量的平均值为负，电网吸收能量，电动机为发电状态本节要点1、交交变频电路的功能特点2、单相交交变频电路结构和工作原理2单相交交变频电路结构和工作原理两组变流器交替工作，如何改变电压幅值和频率3、单相交交变频电路的工作状态分析掌握一周期中能量交换过程4、交交变频电路电压调制思想。
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附件2
（实验报告的首页）
本科实验报告
课程名称：电力电子技术
实验项目：单相交直交变频电路的性能研究
实验地点：电力电子技术实验室
专业班级：学号
学生姓名：
指导教师：
2014年11 月30 日
一、实验目的和要求（必填）
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
二、实验内容和原理（必填）
内容：
1.测量SPWM波形产生过程中的各点波形
2..观察电路输出在不同负载下的波形
原理：
1.实验原理图：
2.双极性PWM控制方式
采用双极性方式时，在调制信号u r的半个周期内，三角形载波不再是单极性的，而是有正有负的，所得的PWM波也是有正有负。
在调制信号u r和载波信号u c的交点时刻控制各开关的通断。
当u r>u c时：VT1、VT4导通，VT2、VT3关断，这时i0>0则VT1、VT4导通；i0<0则VD1
、VD4导通输出电压u0=u d。
当u r<u c时：VT2、VT3导通，VT1、VT4关断，这时i0<0则VT2、VT3导通；i0>0 VD3导通，输出电压u0=-u d
则VD2
、
通过对开关频率的控制，就可以得到不同频率的输出波形
三、主要仪器设备（必填）
1.电力电子及电气传动主控制屏
2.MCL-16组件
3.电阻、电感等原件
4.双踪示波器
四、操作方法与实验步骤（可选）
1.按实验原理图接线
2.调整开关频率，得到两组不同频率下的输出电压波形
3.实验结果见附录
五、实验结果与分析（必填）
（一）
（二）。