三相正弦波变频电源裘寒青.doc

试题编号：G --------------------------------------------------------------------- 试题编号：G 三相正弦波变频电源 学校：哈尔滨工程大学 姓名：裘寒青 姓名：苏畅 姓名：王良军 目　　　　　录 1 设计任务及要求……………………………………………………………1页 1 设计任务……………………………………………………………1页 2 设计要求……………………………………………………………1页 基本要求………………………………………………………1页 发挥部分………………………………………………………1页 2 方案比较与论证……………………………………………………………2页 2. 1 总体方案及论证 …………………………………………………2页 2. 2 基于SPWM的产生方案比较与论证 ……………………………2页 3 系统的总体设计……………………………………………………………3页 3. 1系统硬件设计思想 ……………………………………………3页 3.1.1 变频电源核心控制DSP ………………………………3页 3.1.2 变频电源 ………………………………………3页 3. 2 系统硬件设计步骤…………………………………………………3页 3.3 单元电路功能及电路原理分析…………………………………………4页 3.3.1 全桥电路………………………………………………………4页 3.3.2线电压反馈电路………………………………………………5页 3. 4 发挥部分的设计与实现…………………………………………………6页 3. 5 系统软件设计思想…………………………………………………7页 参考文献………………………………………………………………………11页 附录1……………………………………………………………………………12页 附录2……………………………………………………………………………26页 1、设计任务及要求 1.1设计任务 设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y接法）。变频电源框图如下图1所示。 图1 变频电源框图 1.2设计要求 1.2.1基本要求 输出频率范围为20～100HZ的三相对称交流电，各项电压有效值之差小于0.5V； 输出电压波形应尽量接近正弦波，用示波器观察无明显失真； 当输入电压为198～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于5%； 具有过流保护（输出电流有效值达3.6A时动作）、负载缺相保护及负载不对称保护（三相电流中任意两相电流之差大于0.5A时动作）功能，保护时自动切断输入交流电源。 1.2.2发挥部分 当输入电压为198V～242V，负载电流有效值为0.5～3A时，输出线电压有效值应保持在36V，误差的绝对值小于1%； 设计制作具有测量、显示该变频电源输出电压、电流、频率和功率的电路，测量的误差的绝对值小于5%； 变频电源输出频率在50HZ以上时，输出相电压的失真度小于5%； 其他。 1.2.3题目评析 此次全国大学生电子设计竞赛所选题目《三相正弦波变频电源》，首先我们根据题目要求可知我们索要设计的对象是要求对输出正弦波有较小失真度的变频电源，其难点在于，低压小信号如何放大才能够使变频电源输出大功率信号。 2方案比较与论证 2.1总体方案比较与论证 变频电源主要应用于电机转速控制。通常应用于电机转速控制的变频电源称之为变频器，它对正弦波的失真度没有过高的要求，变频器更注重效率。而对正弦波失真度要求较高的三相变频电源通常称为变频电源。本次全国大学生电子设计竞赛的三相正弦波变频电源题目要求变频电源的正弦波的失真度在平衡阻性负载条件下小于5%，所以我们理解该题目要求是制作变频电源，而不是变频器。 目前对于实现较大功率的变频电源，采用的方法有三种： 方案一：经过模拟电路的功率来放大正弦波小信号从而获得功率型的正弦波。但是这种方法最大缺点是效率低，而且输出功率要受到功率器件的严重限制；另外在大一点输出功率条件下正弦波的失真度会更为严重，达不到本次竞赛所要求的失真度。 方案二：采用SPWM变换的方法，也就是说先将正弦波小信号进行脉冲宽度变换，然后经过脉冲功率放大器的输出给出功率型的SPWM脉冲；功率SPWM脉冲在经过滤波器便可以获得功率型的正弦波信号。采用SPWM方法的变频器的优点是效率高，电路方案简单；可以实现大功率变频电源。 方案三：采用可变频率的方波的方法同样也可以实现变频。方法