雙PWM變換器設(shè)計.doc

電力電子技術(shù)課程設(shè)計報告題目：雙PWM變換器設(shè)計姓名：班級：學(xué)號：指導(dǎo)老師：完成時間：目錄1設(shè)計目的.2設(shè)計要求.3引言.4三相雙PWM變換器工作原理.5仿真實驗.6PROTEL原理圖及PCB圖的繪制.7參考文獻(xiàn).1設(shè)計目的（1）通過對三相橋式PWM逆變電路的設(shè)計，掌握三相橋式PWM逆變電路的工作原理，綜合運用所學(xué)知識，進(jìn)行三相橋式PWM逆變電路和系統(tǒng)設(shè)計的能力。（2）了解與熟悉三相橋式PWM逆變電路電路拓?fù)?、控制方法。?）理解和掌握三相橋式PWM逆變電路及系統(tǒng)的主電路、控制電路和保護(hù)電路的設(shè)計方法，掌握元器件的選擇計算方法。（4）具有一定的電力電子電路及系統(tǒng)實驗和調(diào)試的能力。2設(shè)計要求對三相橋式PWM逆變電路的主電路、控制電路進(jìn)行設(shè)計。參數(shù)設(shè)置如下：直流電壓200V。三相阻感負(fù)載，負(fù)載中R=2,L=1mH,要求輸出頻率范圍:10HZ80HZ。3引言3.1課題背景及意義在電力系統(tǒng)中，多數(shù)電力裝置通過變流器(包括整流器、逆變器等)與電力網(wǎng)接口。整流器作為一種重要的電力電子裝置而被廣泛使用。迄今為止，整流器幾乎都是晶閘管相控整流電路或二極管不可控整流電路，整流裝置很大一部分需要整流環(huán)節(jié)以獲得直流電壓。由于常規(guī)整流環(huán)節(jié)廣泛采用了二極管不可控整流電路或晶閘管相控整流電路，由整流電路引起的電網(wǎng)諧波，使電能產(chǎn)生、傳輸和利用的效率降低；使電氣設(shè)備過熱，產(chǎn)生振動和噪聲，并使其絕緣老化，使用壽命降低，甚至發(fā)生故障或燒毀；治理這種電網(wǎng)“污染”最根本措施就是要求整流裝置實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化且運行于單位功率因數(shù)。這樣整流器就可以實現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流正弦化，且運行于單位功率因數(shù).當(dāng)電機處于四象限運行狀態(tài)時，如果電機減速，制動或帶有位能的重物下放，電機處于再生發(fā)電狀態(tài).由于二極管整流橋能量傳輸不可逆，產(chǎn)生的再生電能傳輸?shù)街绷鱾?cè)的濾波電容上，產(chǎn)生泵升電壓，而一般的全控型的電力電子開關(guān)器件如IGBT等的耐壓比較低，過高的泵升電壓很容易損壞開關(guān)器件、濾波電容，甚至?xí)茐碾姍C的絕緣。為了實現(xiàn)電機處于再生發(fā)電時所產(chǎn)生的能源的再利用，更加充分利用能源，國內(nèi)中小型功率的電機一般采用能耗制動來實現(xiàn)電機的四象限運行。如果電機負(fù)載很大或者起動、制動頻繁，那么能耗電阻設(shè)計就必須得足夠大，這樣大功率的電阻，不但能源浪費嚴(yán)重，而且所產(chǎn)生的熱量會影響系統(tǒng)的其他部分的正常運行。綜上可知，由高功率因數(shù)整流器實現(xiàn)三相電源的交流一直流一交流變換，引入PWM控制技術(shù)分別實現(xiàn)對整流部分和逆變部分的雙PWM控制，具有以下優(yōu)點:一是整流器的電流波形可以控制，理想狀態(tài)時輸入電流是和輸入電壓同相的正弦波，此時輸入電流的功率因數(shù)接近1，輸入電流的諧波含量接近0。二是能夠?qū)χ绷鬏敵鲭妷哼M(jìn)行調(diào)整，使之穩(wěn)定在一定的設(shè)定值，在負(fù)載變化時，具有比較快的響應(yīng)速度。三是整流器能運行在整流和逆變兩種狀態(tài)，實現(xiàn)能量的雙向傳輸，有效利用再生能量，提高電源工作的性能。三相雙PWM變換器可以廣泛用于電氣傳動、太陽能、風(fēng)等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電等領(lǐng)域，可以調(diào)節(jié)交流電頻率、改變交流電波形、減小電路的功耗等，對它的研究有重要的理論和實際應(yīng)用價值。3.2AC/DC的發(fā)展與現(xiàn)狀隨著電力電子器件的發(fā)展，其本身的應(yīng)用日益廣泛，AC心C是電力電子器件最為主要的應(yīng)用場合。目前廣泛使用的電力電子裝置仍然以不控整流電路與相控整流電路為主。不控整流電路帶電容濾波時，通常串聯(lián)濾波電感抑制沖擊電流。因電感的存在使交流側(cè)的電流波形近似為方波。對該電流進(jìn)行傅立葉分解，可知通常位移因數(shù)接近1，輕載時略超前，但是隨著負(fù)載增大會逐漸變?yōu)闇?，且隨濾波電感加大滯后的角度也增大。諧波的大小也受到負(fù)載大小的影響，負(fù)載越大諧波也越大，功率因數(shù)也降低。3.3逆變的發(fā)展與現(xiàn)狀在生產(chǎn)實踐中，當(dāng)電力機車下坡行駛時，直流電動機作為發(fā)電機制動運行，存在著與整流過程相反的要求，即要求把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的逆變，把機車的位能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，反送到交流電網(wǎng)中去。在電池化成的放電工藝過程中，需要把電池中的直流電能釋放，若采用電阻放電的方法，不僅浪費電能，而且效率不高如果采用逆變電路，則可以把直流電能回送到交流電網(wǎng)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。在目前我國電力短缺的大環(huán)境下實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。PWM逆變器現(xiàn)在已經(jīng)由最初以模擬控制方式被數(shù)字控制取代。為了更進(jìn)一步提高數(shù)字控制PWM逆變電源的性能，國內(nèi)外學(xué)者在發(fā)揮數(shù)字控制優(yōu)勢的同時克服數(shù)字控制采樣和量化過程產(chǎn)生的誤差、數(shù)字處理器采樣、計算延時等自身存在的問題。4三相雙PWM變換器工作原理脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)就是控制半導(dǎo)體開關(guān)元件的通斷時間比，即通過調(diào)節(jié)脈沖寬度或周期來實現(xiàn)控制輸出電壓的一種技術(shù)。由于它可以有效地進(jìn)行寫撥抑制，而且動態(tài)響應(yīng)好，在頻率、效率諸方面有著明顯的優(yōu)勢，因而在電力電子變換器和逆變中廣泛應(yīng)用，其技術(shù)也日益完善。PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻。現(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路中，絕大部分都是PWM逆變電路?？梢哉fPWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才發(fā)展得比較成熟，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位?，F(xiàn)對雙PWM