电力电子课程设计--交流，交流变频器设计.docVIP

课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师 工作单位： 题 目: 交流/交流变频器设计 初始条件： 输入三相交流电：380V，50HZ。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、输出单相交流电，100V，1200HZ。 2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。 3、设计出完整电路图。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。约占总时间的40%。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 交流/交流变频器设计 1 设计任务及要求 1.1设计任务 设计一个交流/交流变频器设计 1.2设计要求 初始条件： 输入三相交流电：380V，50HZ。 要求完成的主要任务: 1、输出单相交流电，100V，1200HZ。 2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。 3、设计出完整电路图 2 总体设计方案 2.1总体结构原理图 根据设计要求，本次设计的交流/交流变换器需要采用两级电路，即先采用AC/DC的整流电路，把380V的三相交流电变成直流电，再采用DC/AC的变电路，把直流电变成单相交流电输出。 结构原理图如图2-1所示： 图2-1 总体结构原理图 2.2 整流滤波电路 2.2.1方案选择 方案一：采用三相半波整流电路。该整流电路在控制角小于30°时，输出电压和输出电流波形是连续的，每个晶闸管按相序依次被触发导通，同时关断前面已经导通的晶闸管，每个晶闸管导通120°；当控制角大于30°时，输出电压和输出电流的波形是断续的。当两个晶闸管同时导通时，即在换向重叠角部分，晶闸管承受的最大反向电压为线电压的峰值，而承受的最大正向电压为相电压的峰值。 方案二：三相桥式整流电路。该整流电路是由一组共阴极和一组共阳极电路串联而成的。三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。三相桥式整流电路在任何时候都有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的，他们同时导通，形成导电回路。晶闸管承受的最大反向电压和方案一中一样，均为线电压的峰值，但是晶闸管承受的最大正向电压为相电压峰值的一半。 比较以上两种方案，方案二整流输出电压高，纹波电压较小而且不存在断续现象，同时因电源变压器在正、负半周内部有电流供给给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率高，而且对晶闸管的要求较低，可以减小在整流过程中的功率损耗，提高利用率，因此选用方案二。滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。 2.2.2整流滤波电路设计图 根据选择的方案，采用三相桥式全控整流电路。 电路图如图2-2所示： 图2-2 三相桥式全控整流电路 2.2.3 整流滤波电路工作原理 当晶闸管的触发角=0°时，各个晶闸管均在自然换向点处换向。对于共阴极组的三个晶闸管，阳极所接交流电压只最大的一个导通，而对于共阴极组的三个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最小（或者说负的最多）的一个导通。 通过触发脉冲的控制，六个晶闸管按VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6的顺序导通，相位依次相差60°；共阴极组按VT1—VT3—VT5的顺序导通，相位依次相差120°；共阳极组按VT4—VT6—VT2的顺序导通，相位也是依次相差120°；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2导通相差180°。 通过改晶闸管变触发角，整流输出的波形也随之改变。当带电阻性负载时，三相桥式全控整流电路的角移相范围为120°；当带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的角移相范围为90°。 三相桥式全控整流电路在=0°时的输出波形图如图2-3所示： 图2-3 三相桥式全控整流电路在=0°时的输出波形图 2.2.4 整流滤波电路定量分析 根据三相桥式全控整流电路的工作原理，整流输出电压的波形在一个周期内脉动六次，而且每次的波形相同，结合图2-3，对三相桥式全控整流电路的定量分析只须针对一个脉波进行计算即可。 阻感性负载时，由于电流连续，故有整流输出电压平均值为： 电阻性负载时，由于电流可能断续，故有以下两种计算方法： 当≤60°时，有 当60°时，有 2.3 逆变电路设计 2.3.1 方案选择 方案一：采用电流型全桥逆变电路。在电流型逆变电路中，直流输入时交流整