南京工程学院自动化学院电力电子课程设计.docx

有京工程写院学生班级：

有京工程写院

学生班级：自动化131

学生学号：203130123

学生姓名：佘飞

指导教师：赵涛

成绩

南京工程学院

自动化学院

电力电子技术课程设计报告

课设题目：单相双极性DC-AC逆变电源的设计

学生专业：自动化(自动化)

起迄日期：2015.12.28-2015.12.31

设计地点：电力电子技术实验室4-207

二〇一五年

单相双极性DC-AC逆变电源的设计

一、引言

1.1课程研究现状

电力电子技术是一门应用于电力领域的电子技术，更具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。目前所用的电力电子器件均由半导体制成，故也称电力半导体器件。电力电子技术所变换的“电力”,功率可以大到

数百兆瓦甚至吉瓦，也可以小到数瓦甚至毫瓦级。

通常所用的电力有交流和直流两种。从公用电网直接得到的电力是交流，从蓄电池和干电池得到的电力是直流。从这些电源得到的电力往往不能直接满足要求，需要进行电力变换。电力变化通常可分为四大类，即交流变直流(AC-DC)、直流变交流(DC-AC)、直流变直流(DC-DC)和交流变交流(AC-AC)。交流变

直流称为整流，直流变交流称为逆变。

现代逆变技术是一门实用技术，随着电力电子技术的高速发展，大量高功率开关器件相继出现，可以满足各行各业对逆变技术的需求，逆变技术的应用领域越来越广泛，逆变电源的应用深入到各个领域。在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外，交流电动机调速用变频器、不间断电源(UPS)、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。有人甚至

说，电力电子技术早期曾处在整流器时代，后来则进入逆变器时代。

1.2背景及研究意义

今后，随着工业和科学技术的发展，对电能质量的要求越来越高，包括市电在内的原始能量的质量可能满足不了设备的要求，必须经过电力电子装置的变换后才能使用，而DC-AC逆变技术在这种变换中将起着非常重要的作用。另外，这种能量的变换对节能、减小环境污染、改善工作条件、节省原材料、降低成本和

提高产量等方面均有着很大的贡献。

本次单相双极性DC-AC逆变电源的课程设计将采用双极性SPWM脉宽调制的

方式，并结合Matlab仿真软件进行电路参数的选择和优化。

二、设计任务

2.1设计任务

设计一单相DC-AC逆变电源，采用双极性控制方式。

2.2技术指标及要求

1)输入直流电源：DC18～30V

2)输出交流，频率为50Hz,THD不大于5%,输出额定电流为1A。

2.3设计内容

1)主电路的设计，输出滤波器的设计，器件的选型；

2)驱动电路、检测电路和保护电路的设计；

3)辅助电源设计，要求提供DC15V驱动电源和5V控制电源；

4)控制电路的设计，包括双极性SPWM脉冲的实现；

5)制作驱动和主电路；并利用提供的控制信号，完成单相双极性DC-AC逆变

的驱动和主电路的调试；

6)利用PSPICE、PSIM或MATLAB等仿真软件进行电路仿真优化。

其中5、6可以选择一项。

2.4设计成果(应完成的工作)

1)完整的单相双极性DC-AC逆变电源的原理图；

2)器件的清单(BOM表);

3)主电路和驱动电路的PCB;

4)焊装和调试完毕的控制电路板或电源仿真模型；

5)课程设计报告。

三、设计方案选择及论证

3.1主电路的设计方案选择及论证

1)方案一：单相电压型半桥逆变电路

半桥逆变电路有两个桥臂，每个桥臂由一个可控器件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的连接点便成为直流

电源的中点。负载连接在直流电源中点和两个桥臂连接点之间。

当V?或V?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VD,或VD?为通态时，负载电流和电压反向，负载电感中储存的能量向直流侧

反馈，即负载电感将其吸收的无功能量反馈回直流侧。反馈回的能量暂时储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。VD?、VD,起着使

负载电流连续的作用，因此又称为续流二极管。

图1.单相半桥逆变电路

优点：半桥逆变电路的优点是电路结构简单，使用器件少。

缺点：半桥逆变电路的输出交流电压的幅值U.仅为输入直流电压的一半，即U,=U/2,且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器电压的

均衡。

2)方案二：单相电压型全桥逆