单相交直交变频电路设计_电力电子技术课程设计报告书
电力电子技术课程设计报告
课程设计说明书设计题目：单相交流调压技术专业班级： 2009级电气工程及其自动化姓名：王昊学号：指导教师：褚晓锐2011年12月23日（提交报告时间）一.课程设计题目：单项交流调压技术的工程应用二.课程设计日期: 2011年12月19日三．课程设计目的：“电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。
因此，要求学生能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。
培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。
四．课程设计要求：:按课程设计指导书提供的课题，根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容：1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
4、确定变压器变比及容量。
5、确定平波电抗器。
7、触发电路设计或选择。
8、课程设计总结。
9、完成4000字左右说明书，有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。
1五．课程设计内容：设计方案图及论证将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程，凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。
对单相交流电的电压进行调节的电路。
用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。
与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。
结构原理简单。
该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的，为一台电阻炉提供电源。
输入的电压为单相交流220V，经电路变换后，为连续可调的交流电。
各部分电路作用220V交流输入部分作用：为电路提供电源，主要是市电输入。
调压环节的作用：将交流220V电源经过变压器、整流器等电路转换为连续可调的交流电输出。
触发电路部分作用：为主电路提供触发信号。
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。
电力电子技术课程设计交直交pwm变频电源的设计
前言《电力电子技术》是普通高等工科学校电气自动化专业和电气技术专业的主要课程，而本次电力电子技术课程设计是在学习完《电力电子技术》这门课程后一个重要性的实践性教学环节，通过把理论知识运用于实践，加深对这门课程的理解和掌握其精髓，通过实践巩固理论知识，实现理论与实践的完美结合，为此后解决实际问题打下坚实的基础。
同时也增强实践意识，培育迅速把理论知识运用于实践的能力。
在《电力电子技术》理论课程中，咱们学习了电力电子器件，整流电路，直流斩波电路，交流电力控制电路，交交变频电路，逆变电路，PWM控制技术，软开关技术，组合变流电路等方面的知识。
通过该课程设计能够进一步对所学知识的掌握，了解各类变流电路的大体原理和设计方式，培育独立分析问题和解决问题的能力。
并对电力电子的相关常识取得了解，同时对电力电子技术的各类器件具进行深层次的掌握，训练作为一名电气工程师在方方面面的综合能力，为此后在工作职位上奠定扎实的基础。
本次课程设计是交-直-交PWM变频电源的设计，按照设计要求，并适当考虑到理论与实际情形的误差，依照安全靠得住、技术先进、经济合理的要求，肯定变频电源方案论证及设计，选择主回路元件，肯定驱动电路，保护电路，缓冲电路的设计，采取PWM控制策略，肯定逆变变压器的设计等。
在本次课程设计中，前后取得了老师的大力帮忙，并与本课题同窗多次进行商讨，在此表示真挚的谢意！本次课程设计涉及面超级广，查阅了大量资料，由于很多方面的知识都是临时去学习，对所查阅的资料的正确性也没有一一考证，另外，这是本人第一次系统性进行电力电子方面课题的设计，限于在此方面知识的欠缺，设计当中不免存在并非最优方案和不完善的地方，因此，错误与疏漏的地方再所不免，望老师批评指正。
目录第一章概论 ......................................................................................................................................... - 4 -设计要求 . (4)设计内容 (4)第二章变频电源方案论证及设计 ................................................................................................... - 5 -交流-直流部份设计方案.. (5)直流-交流部份设计方案 (6)第三章主回路元件选择..................................................................................................................... - 7 -电容滤波的三相不可控整流电路 (8)双极性调制控制方式的三相桥式PWM电压型逆变电路 (10)第四章驱动电路设计.................................................................................................................... - 11 -驱动电路概述 (11)驱动电路选取 (11)第五章保护电路设计................................................................................................................... - 12 -短路保护 (12)过电压保护 (13)第六章缓冲电路设计................................................................................................................... - 13 -缓冲电路的作用 (13)缓冲电路具体设计 (14)第七章 PWM控制策略.................................................................................................................... - 15 -PWM控制技术简介 (15)PWM控制策略 (16)第八章滤波电路设计................................................................................................................... - 18 -第九章逆变电压器设计............................................................................................................... - 18 -总结................................................................................................................................................... - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 20 -[1]电力电子技术（第四版）.王兆安,黄俊.机械工业出版社.2000 ......................................... - 20 -[2]电力电子器件及其应用.李旭葆,赵永健.机械工业出版社.1996 ......................................... - 20 -附录一元件清单............................................................................................................................. - 21 -附录二电路图................................................................................................................................. - 22 -第一章概论PWM控制技术在逆变电路中的应用最为普遍，对逆变的影响也最为深刻。
单相交直交变频电路设计
单相交直交变频电路设计一、设计原理单相交直交变频电路的设计原理基于电力传输和转换的基本原理。
在单相交流电路中，电压和电流是以正弦波形式周期性变化的，一般为50Hz或60Hz。
通过变频电路，可以将交流电转换成直流电。
具体来说，设计单相交直交变频电路需要以下几个步骤：1.变压器：将输入的交流电转换成所需的电压级别。
可以使用变压器将输入的交流电变压成适合电路中其他元件工作的电压。
变压器的设计需要考虑输入和输出的电压、电流、功率以及变压器的效率等因素。
2.整流：将变压器输出的交流电转换成直流电。
可以使用整流电路，如整流桥等，将交流电的负半周去掉，只保留正半周的波形，得到直流电。
3.滤波：将整流后的波形进行滤波处理。
可以使用滤波电路，如滤波电容器和滤波电感器，去除直流电中的纹波。
4.变频：将直流电转换成需要的频率。
可以使用电子元件，如变频器、可控硅等，将直流电转换成所需的频率，供其他设备使用。
二、设计步骤下面介绍单相交直交变频电路设计的具体步骤：1.确定输入和输出参数：根据设计的要求，确定输入交流电的电压、电流和频率，以及输出直流电的电压和频率。
2.变压器设计：根据输入和输出的电压、电流和功率计算变压器的参数，如绕组的匝数、铁心的尺寸和材料等。
根据设计要求选择合适的变压器。
3.整流电路设计：根据所需的直流电压和电流，选择适当的整流电路，如整流桥，计算所需的电阻和电容等参数。
4.滤波电路设计：根据直流电的纹波要求和设计的负载特性，选择合适的滤波电容器和滤波电感器，计算其容值和电感值。
5.变频电路设计：根据所需的输出频率和功率，选择合适的变频器或可控硅等元器件，计算相关参数。
6.整体电路设计：将以上设计的各个部分组合成一个整体电路。
根据实际的电路布局和连接要求，将元件依次连接，形成单相交直交变频电路。
7.电路分析和仿真：使用电路仿真软件，如PSpice等，对设计的电路进行分析和仿真，检查电路的性能和工作过程是否满足设计需求。
电力电子技术课程设计报告
电力电子技术课程设计报告一、引言电力电子技术是现代电力系统中不可或缺的一部分。
它涉及到将电能转换为不同形式以满足不同需求的技术。
本文将介绍一个基于电力电子技术的课程设计报告，旨在帮助读者了解该设计的步骤和思考过程。
二、设计目标我们的设计目标是实现一个具有高效能转换和可靠性的电力电子系统。
该系统能够将直流电能转换为交流电能，并能够在不同负载条件下提供稳定的电力输出。
三、系统设计1. 选取合适的电力电子器件为了实现电能的转换，我们需要选取合适的电力电子器件。
在这个设计中，我们选择使用开关管作为主要的电力电子器件。
开关管具有快速开关和可控的特性，适合用于电能转换。
2. 设计电力电子控制电路为了控制开关管的工作，我们需要设计一个电力电子控制电路。
这个电路主要由控制芯片、传感器和驱动电路组成。
控制芯片用于生成控制信号，传感器用于监测电流和电压等参数，驱动电路用于控制开关管的导通和关断。
3. 进行系统建模和仿真在进行实际电路设计之前，我们需要对系统进行建模和仿真。
这可以帮助我们验证设计的正确性，并且可以提前发现潜在的问题和改进的空间。
我们可以使用电路仿真软件来进行系统建模和仿真。
4. PCB设计和元器件选型在完成系统建模和仿真后，我们需要进行PCB设计和元器件选型。
PCB设计是将电路设计转化为实际电路板的过程。
在PCB设计中，我们需要考虑电路的布局和走线，以及选择适当的元器件。
5. 制作和调试电路板在完成PCB设计后，我们可以开始制作电路板。
制作电路板可以通过将电路设计转移到电路板上，并使用电路板制作设备进行制作。
制作完成后，我们需要进行电路板的调试，以确保电路的正常工作。
6. 测试和优化系统性能在完成电路板的制作和调试后，我们需要对系统进行测试和优化。
测试可以帮助我们评估系统的性能，并发现潜在的问题。
根据测试结果，我们可以进行优化，以提高系统的效率和可靠性。
四、总结本文介绍了一个基于电力电子技术的课程设计报告的步骤和思考过程。
电力电子技术课程设计说明书
广西科技大学普通本科课程设计说明书课程名称电力电子技术课题名称单相交流调压电路设计学院职业技术教育学院专业电力系统及其自动化班级电气(职)132学号 201501405125姓名雷松霖指导教师林春兰2016 年 7 月 7 日目录摘要 (1)1.主电路设计 (2)1.1设计的技术数据 (2)1.2设计内容及要求 (2)1.3课程设计性质与目的 (2)1.4工作原理 (2)1.5主电路、控制电路、驱动电路及保护电路 (4)1.6触发电路设计 (7)2.建模仿真 (8)2.1开始仿真 (12)2.1.1波形分析（电阻负载） (14)2.1.2波形分析（阻感负载） (16)2.2数据分析与原件型号的选择 (17)设计体会 (18)参考文献 (19)摘要(Summary)本次课程设计主要是研究单相交流调压电路的设计。
由于交流调压电路的工作情况与负载的性质有很大的关系，交流调压电路可以带电阻性负载，也可以带电感性负载。
交流调压电路时采用相位控制方式的交流电力控制电路，通常是将两个晶闸管反并联后串联在每项交流电源与负载之间。
在电源的每半个周期内触发一次晶闸管，使之导通。
与相控整流电路一样，通过控制晶闸管开通时所对应的相位，可以方便的调节交流输出电压的有效值，从而达到交流调压的目的。
其晶闸管可以利用电源自然换相，无需强迫关掉电路，并可实现电压的平滑调节。
以对单相交流调压电路的MATLAB仿真为例，介绍了基于MATLAB的Simulink仿真中建立仿真模型的方法，以及如何利用仿真模型进行实际调压电路波形分析。
通过对比电路仿真结果和理论计算结果，二者完全吻合，论证了MATLAB中的Simulink仿真工具可以很方便地创建和维护一个完整的模型，评估不同算法和结构并验证系统性能。
关键词：交流；调压；晶闸管；Simulink；仿真This course is designed primarily to study single-phase AC voltage regulator circuit design. AC voltage regulator circuit due to the nature of the work load of a great relationship, AC voltage regulator circuit with a resistive load can be charged inductive loads. When AC voltage regulator circuit phase control method of AC power control circuit, usually after two anti-parallel thyristors connected in series between each of the AC power source and the load. Trigger a thyristor in each half cycle of the supply, making it conductive. And phase-controlled rectifier circuits, through the opening of the corresponding phase thyristor control, you can easily adjust the effective value of the AC output voltage, AC voltage regulator so as to achieve the purpose. It can take advantage of the power thyristor commutation naturally, without forcing turn off the circuit, and to achieve a smooth voltage regulation. In single-phase AC voltage regulator circuit MATLAB simulation example, we describe a simulation model based on MATLAB Simulink simulation methods, and how to use simulation models for the actual voltage regulation circuit waveform analysis. By comparing the calculated results of circuit simulation results and theoretical, the two fit together, demonstrated in MATLAB Simulink simulation tool can easily create and maintain a complete model to evaluate the different structures and algorithms and verify system performance.Keywords: AC; regulator; SCR; Simulink; simulation1.主电路设计1.1设计的技术数据(1)交流电源：单相220V；(2)输出电压在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。
电力电子技术课程设计报告书【新版】
电力电子技术课程设计报告书课题名称:交流电机变频调速系统设计系部名称:自动控制系专业班级:姓名:学号:2014年 06月21日绪论20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。
在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势由于变频器在启动过程中，输出频率由0Hz平滑地逐渐上升，电压从0V按比例上升到额定电压，电机无任何启动冲击，避免了由于电机启动产生的大电流对电机、电网、电气元件及所拖动机械设备的冲击和损坏。
变频器在停止过程中输出频率由运行频率平滑地逐渐下降到0Hz，电压从运行电压按比例逐渐到0V，实现了电动机软停止。
变频启动可防止运输机械类载重物体受冲击和翻滚，提高传动设备的使用寿命。
无级调速，自动化程度高，可实现无人管理。
节能效果明显。
保护功能完善，减少设备维修、故障。
并且变频调速的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。
交流异步电动机的调速方式有多种，诸如调压调速、变级调速、串级调速、滑差调速等，而变频调速优于上述任何一种调速方式，是当今国际上广泛采用的效益高、性能好、应用广的新技术。
它采用微机控制、电力电子技术及电机传动技术取得工业交流异步电机的无级调速功能。
目前在国内外已广泛应用，是动化电力传动的发展方向。
电气原理图主电路图由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形,可以把一个正弦半波分作N等分。
然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替,矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。
这样,由N 个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。
同样,正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。
这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。
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
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。
电力电子技术课程设计报告
电力电子技术课程设计报告.doc本次课程设计的主题是电力电子技术，旨在通过实践操作及深入研究，掌握电力电子器件和系统的运行原理、设计与控制方法。
本报告将详细介绍本次课程设计的内容、目的及实施过程，并对结果进行总结与展望。
一、课程设计的内容及目的本次课程设计的主要内容为电力电子器件模块的设计及控制，具体包括以下内容：（1）电力电子器件模块的设计：本次课程设计的目标是实现一个电力电子器件模块，该模块采用的器件是MOSFET，要求能够实现输入电压与输出电压的变化控制，并具有良好的稳定性和可靠性。
（2）控制电力电子器件模块：本次课程设计还要求实现对电力电子器件模块的控制，包括输出电压的变化控制和保护性措施的设计等。
通过本次课程设计，学生可以了解电力电子器件的工作原理、性能特点和设计方法，掌握电力电子器件的调节和控制技术，提高学生的综合实践能力和创新能力。
二、课程设计的实施过程本次课程设计主要分为设计、制作及测试三个阶段。
1、设计阶段在设计阶段，学生需按照要求完成电力电子器件模块的设计，具体包括以下内容：（1）设计输入输出电压的大小和变化范围。
（2）选择合适的电力电子器件，确定电路拓扑结构。
（3）设计电力电路的关键参数，包括电流、电压、功率等。
（4）根据设计参数选择合适的控制电路，包括开关电路、反馈电路等。
（5）通过电路仿真软件进行仿真分析，调整电路参数，保证各项参数性能合理、稳定、可靠。
2、制作阶段在设计阶段完成电路模块的主要参数设定后，开始实际制作电路模块。
具体操作流程如下：（1）选购相关器件，如MOSFET、电容、电感等。
（2）通过电路图纸完成电路板原理图和PCB布局设计。
（3）利用PCB设计软件进行图纸制作，并进行打样检验。
（4）进行电路元器件焊接。
（5）检查焊接后电路元器件的连接情况是否正确。
（6）测试电路模块的基本性能，包括输入输出电压的测试、开关信号测试等。
3、测试阶段在电路模块制作完成后，需要进行测试，以检验电路的性能是否满足要求。
电力电子技术课程设计(doc 7页)(完美版)
《电力电子技术》课程设计计划书一、课程设计的总体目标电力电子技术课程是一门专业技术基础课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。
其目的是训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告，进一步加深对变流电路基本理论的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
《电力电子技术》课程设计是配合变流电路理论教学，为自动化和电气工程及其自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。
通过设计，使学生巩固、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。
二、课程设计时间分配课程设计时间为 10天。
（1）调研、查资料2天。
（2）总体方案设计2天。
（3）单元电路设计2天（画原理图，参数计算）。
（4）实验室完成相应电路的验证。
1天（5）撰写设计说明书2天。
（6）验收1天。
三、课程设计的总体要求（1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。
（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。
（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。
（4）按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。
（5）广泛收集相关技术资料。
（6）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。
（7）按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。
（8）培养实事求是、严谨的工作态度和认真的工作作风。
四、课程设计的内容（1）明确设计任务，对所要设计的任务进行具体分析，充分了解系统性能、指标内容及要求。
（2）制定设计方案。
（3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。
（4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结，也是培养综合科研素质的一个重要环节。
五、课程设计报告的主要内容如下：（1）课题名称。
电力电子技术课程设计报告
电力电子技术课程设计报告单极性SPWM硬件电路设计PWM的理论基础：在控制理论中有个重要结论，冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
效果基本相同是指环节的输出相应波形基本相同，低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
这个重要理论是PWM控制的理论基础，当个脉冲的幅值相等，其宽度按正弦规律变化，所组成的矩形脉冲和相应正弦波部分面积相等，这种脉冲成为PWM波形。
在给出了正弦波频率、幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM波形各脉冲的宽度和时间间隔就可以准确计算出来。
但这种计算很繁琐，正弦波的频率、幅值等变化时，结果都要变化。
较为实用的方法是采用调制的方法。
即把希望的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。
通常采用等腰三角形作为载波，因为等腰三角形上下宽度高度成线性关系，且左右对称。
当它与任何一个变化平缓的调制信号相交时切换，就可以得到宽度正比与信号幅值的一组脉冲，这正好符合PWM控制要求。
脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。
电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
SPWM的原理：SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。
前面提到的采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
电力电子课设交-直-交PWM变频电源.doc
目录一、课程设计任务 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (3)1.3设计内容 (3)二、方案论证 (3)2.1整流电路方案 (3)2.2中间滤波电路方案 (4)2.3逆变电路方案 (5)三、主回路系统组成 (5)四、元件参数计算及选择 (6)五、单元电路设计 (6)5.1驱动电路设计 (6)5.2保护电路设计 (6)5.3缓冲电路设计 (6)5.4输出滤波设计 (6)5.5逆变变压器选择 (6)六、PWM控制策略 (7)七、总结 (7)八、参考文献 (7)附录 (7)附录一元件清单 (7)附录二原理图 (7)一、课程设计任务1.1设计目的电力电子技术课程设计是电气自动化工程专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节,复习和巩固本课程及其他课程的有关内容,对学生的实践能力的培养和实践技能分训练具有相当重要的意义。
通过设计使得获得电力电子技术必要的基本理论、基本分析方法以及基本技能的培养和训练,为学习后续课程以及从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础,也便于学生加深理解和灵活运用所学的理论,提高学生独立分析问题、解决问题的能力,为毕业后的工程实践打下良好的基础。
1.2设计要求要求交流输出额定相电压220V,额定相电流为240A,频率变化范围2~50Hz,其交流输入相电压为380V,电压波动频率为为±10％。
1.3设计内容(1)变频电源方案论证及设计(2)主回路元件选择(3)驱动电路设计(4)保护电路设计(5)缓冲电路设计(6)PWM控制策略(7)滤波电路设计(8)逆变变压器设计二、方案论证2.1整流电路方案整流电路是将交流电变为直流电,实现AC/DC的转换。
在实际应用中,一般使用桥式整流电路。
常用的桥式整流电路可以分为：不可控整流、全控整流、半控整流。
所以有以下两种种方案：方案一：不可控整流。
三相桥式不可控整流电路中整流器件是普通的二极管,是不可控器件,当它承受正向电压时会立即自然导通,承受反向电压时会立即阻断电路。
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。
(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。
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。
单相交直交变频装置设计
《电力电子技术》课程设计说明书单相交—直—交变频装置设计学院: 电信学院学生姓名：指导教师：职称/学位专业：电气工程及其自动化班级：学号：完成时间：摘要由于传统能源的枯竭，各国对环境保护的重视以及现存的电力系统的种种弊端，分布式发电将在未来的供电系统中发挥越来越重要的作用。
近年来以燃料电池发电技术发展迅速。
但是分布式发电技术发出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、频率相匹配的公频交流电。
因此，针对特定的分布式发电技术研究与其配套的变频电源就很有必要。
本文针对内燃机拖动永磁发电机的中小功率分布式发电系统，设计一套变频电源，将发电机发出的中频交流电变换为相电压220V，频率50HZ的公频交流电。
在论述和分析了变频电源机器控制技术发展的概况和趋势的基础上，结合本课题任务的实际情况，设计了一套中小功率的逆变电源。
系统中PWM （Pulse Width Modulation)控制信号采用专用集成芯片SA4828生成，减轻了控制器的工作量也提高系统了可靠性。
控制器选用集成了A/D转换器的单片机。
使得系统的硬科复杂性降低，提高了可靠性。
关键词：交流电；变频；电网；PWM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 (2)1.2.2 整流电路 (2)1.2.3 滤波电路 (2)1.2.4 逆变电路 (3)2 电路组成 (6)2.1控制电路 (6)2.2驱动电路 (7)2.3 主电路 (8)3 仿真结果 (9)3.1 仿真环境 (9)3.2 仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (9)3.3 具体仿真结果 (12)3.3.1仿真电路图 (12)3.3.2整流滤波输出电压计算域仿真 (12)3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (13)参考文献 (15)致谢 (16)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换为直流电，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 管组成单相桥式逆变电路，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端输出。
交交变频电路课程设计
《电力电子技术》课程设计说明书单相交交变频电路系、部：电气与信息工程系学生姓名：指导教师：职称专业：自动化班级：完成时间：2012年5月1日目录摘要 01 设计要求与原理分析与方案设计 (1)1.1 要求分析 (1)1.2 原理说明 (1)1.2.1原理图 (1)1.2.2整流与逆变工作状态 (2)1.2.3输出正弦波电压的调制方法 (5)1.3 方案设计 (6)2 电路仿真与仿真结果分析 (7)2.1 电路的仿真 (7)2.2仿真结果与分析 (9)3 心得体会 (12)参考文献 (13)摘要20世纪30年代交交变频电路就已经出现，当时采用的是水银整流器，曾经有装置用在电力机车上，由于原件性能的限制，没能得到推广。
到20世纪70年代，随着晶闸管的问世交交变频电路曾经广泛应用于电机的变频调速。
20世纪80年代随着全控器件的广泛应用，交交变频电路逐渐被交直交变频电路取代。
近年来随着现代工业生产及社会发展的需要推动了交交变频技术的飞速发展，现代电力电子器件的发展和应用、现代控制理论和控制器件的发展和应用、微机控制技术及大规模集成电路的发展和应用为交流变频技术的发展和应用创造了新的物质和技术条件，交交变频电路又逐渐成为研究的热点。
本文首先以三相输入单相输出的交交变频电路为例介绍了交交变频电路的工作原理，接着以余弦交点法为例详细分析了交交变频电路的触发控制方法，最后用Matlab仿真软件对交交变频电路进行了建模和仿真研究。
关键词：交交变频余弦交点法Matlab仿真单相交交变频电路仿真1 设计要求与原理分析与方案设计1.1 要求分析根据设计任务书要求，采用交交变频器设计，在负载电阻R 1=Ω、负载电感L 0.001H =；控制变频器输出频率为f 10Hz /25Hz =。
控制信号的正弦波参数设置：幅值为1、角频率为f *2(rad /s)π，初相位为0。
首先明确交交变频电路是直接由工频交流经过晶闸管控制变为可变频的交流电压。
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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：王巍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3～4天：电路原理设计与电路仿真；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。
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。
整流电路一般都是单独的一块整流模块。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成，滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分，变压器设置与否视具体情况而定。
变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
此部分结构简单、工作可靠,其性能满足实验的需要，故采用桥式整流电路。
其作用是将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能。
此外整个电路需要辅助的正负5V的电源，故通过降压，整流，滤波，稳压得到稳定的正负5V电压。
电路如下：图3 整流滤波电路和辅助电源1.2.3 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。
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，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。
1.2.4 逆变电路逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压装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。
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4 主电路A 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，由电力电子器件及辅助电路组成。
用可控开通，可控关断的电力电子开关，切换电流方向，将直流电能转换成交流电能。
图5 开关示意图S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负B 脉宽调制原理脉宽调制技术：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。
PWM 控制的方法可分为3三类，即计算法、调制法和跟踪控制法。
其中，调制法是较为常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较的调制方法，分为单极性调制和双极性调制。
本实验采用的单相桥式逆变电路既可以采用单极性调制，也可以采用双极性调制。
在本实验装置中，采用了双极性PWM 调制技术。
以下是双极性PWM 调制的原理。
双极性PWM 控制原理示意图如下图所示。
采用双极性PWM 调制技术时，以希望得到的交流正弦输出波形作为信号波，采用三角波作为载波，将信号波与载波进行比较，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 表示信号波，uc 表示载波。
当ur > uc 时，给V1 、V4 施加开通驱动信号，给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 。
图中,uof 是输出电压uo 的基波分量。
图6 PWM调制示意图2 电路组成采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。
设计电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。
交直流变换部分（AC/DC）为不可控整流电路；逆变部分（DC/AC）由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式。
输出经LC低通滤波器，滤除高次谐波，得到高频率的正弦波（基波）交流输出。
2.1 控制电路控制电路是由两片集成函数信号发生器ICL8038为核心组成，其中一片8038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保护接口端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，起到保护作用。
图7 控制电路原理：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MC14528延时后，得到两路相位相差180度并带一定死区范围的两路SPWM1和SPWM2波。
2.2 驱动电路驱动电路作为控制电路和主电路的中间环节。
主要任务是将控制电路产生的控制器件通断的信号转化为器件的驱动信号。
它可以完成电气隔离的功能，由于全桥电路的4个管子的驱动信号并不都是共地的。
为此需要将控制信号进行隔离。
另外，控制电路的电压等级低，而主电路电压等级高，为了避免干扰，也必须进行电气隔离。
本实验中使用了目前广泛应用的一种集成驱动芯片IR2110。
IR2110驱动功率器件，采用自举驱动方式，悬浮沟道设计使其能驱动母线电压小于600V的功率管。
它可以仅用一个供电电源来实现对全桥电路4个管子的驱动，避免了以往桥式驱动中多独立电源的麻烦，还可以和主电路共地。
由于MOS管通常导通时间要小于截止时间，这样在交替导通的瞬间往往容易发生桥路短路现象，改进的办法是在驱动臂上并联二极管1N4148来加速电流回吸，以起到加速截止的作用，使MOS管的截止加快。
电路如下：图8 驱动电路2.3 主电路采用单相桥式逆变电路,共用到4 个开关器件,采用了目前应用最多的全控型电力电子器件之一的IGBT。
在电路中，为了防止MOS管在开关的瞬间，尖锋电压导致MOS管被击穿，在桥路中加入了起缓冲嵌位作用的二极管，电阻和电容。
电路如下：图9 主回路电路图10 整流滤波输出电压图小结心得通过一个星期的查阅资料，仿真实验使我认识到必需加强对知识的理解，不能停留在肤浅的了解阶段，这次基础强化训练使我获得了十分宝贵的经验，对于将来的我来说一定是非常巨大的财富。
这次基础强化训练让我有机会学习书本上没有的知识，增长了我的见识。
同时，这次基础强化训练，也使我体会到了实践精神的重要性，理论上的成立还要实践来检验是否符合实际，只有把理论和实际结合起来才能有真正的收获。
此外，这次的基础强化训练，使我对团结合作有了更深的理解，在做仿真实验时，大家在一起讨论，加深了我们对理论知识的理解，能够迅速解决问题，我们因此认识到团队合作的精神尤为重要。
参考文献【1】高吉祥. 模拟电子线路设计北京：电子工业出版社，2007．【2】曾素琼. EDA技术在数字电路设计中的探讨成都：实验科学与技术，2005. 【3】赵景波. MATLAB控制系统仿真与设计北京:机械工业出版社，2010. 【4】杨荫福. 电力电子装置与系统北京：清华大学出版社，2006.【5】金海明. 电力电子技术北京：北京邮电大学出版社，2005.【6】黄智伟．全国大学生电子设计竞赛系统设计北京：北京航空航天大学出版社，2005.【7】王兆安刘进军. 电力电子技术第5版北京：机械工业出版社，2009.。