電力電子課程設計-三相交直交變換

1、整流變壓器的設計1. 根據(jù)負載的實際需要，確定變壓器的輸出功率P2及輸出電流I22. 計算變壓器的輸入功率P1及輸入電流I13. 確定變壓器磁芯截面積S和選用硅鋼片尺寸：變壓器磁芯材料選用硅鋼片，磁芯形狀選用E型4. 計算初次級繞組匝數(shù)W1、W2由電磁感應定律，沒匝線圈上的感應電動勢整流變壓器是Y型接法為保證初次級繞組相電壓均為220v，次級繞組匝數(shù)為：5. 計算初次級繞組的導線截面積q及選用導線：主電路設計（1）主電路結構（2）主要器件參數(shù)計算（3）軟啟動和緩沖電路設計軟啟動電路工作原理：剛剛接通電源時，比較器輸出高電平，反相后輸出低電平，三極管截止，繼電器不工作，整流輸出端電阻與電容構成充

2、電電路，端電壓緩慢上升，直到軟啟動電路中的R2、C1充電后，電位高于比較器正輸入端電位，輸出低電平反相后輸出高電平，三極管導通，繼電器工作，整流輸出端電阻被短路。緩沖電路工作原理：右圖給出了關斷時的負載曲線。關斷前的工作點在A點，無緩沖電路時，uce迅速上升，負載線從A移動到B，之后ic才下降到漏電流的大小，負載線隨之移動到C。有緩沖電路時，由于C的分流使ic在uce開始上升的同時就下降，因此負載線經(jīng)過D到達C?？梢钥闯?，負載線在到達B是很可能超出安全區(qū)，使V損壞，而負載線ADC是很安全的，而且ADC經(jīng)過的都是小電流、小電壓區(qū)域，器件的關斷損耗也大大降低。（4）分析工作原理，繪制主要波形三相交

3、流電經(jīng)整流變壓器輸出相電壓為220v的三相交流電，再經(jīng)過三相橋式整流電路后，向電容C充電，使輸出端電容C兩端電壓值穩(wěn)定為530v，再經(jīng)三相電壓型逆變電路輸出有效值200v，f=60Hz的三相交流電。電壓型逆變電路主要有以下特點：直流側為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當于電壓源。直流側電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗；由于直流電壓源的鉗位作用，交流側輸出電壓波形為矩形波，且與負載阻抗角無關。而交流側輸出電流波形和相位因負載阻抗的情況的不同而不同；當交流側為阻感負載時需要提供無功功率，直流側電容起緩沖無功能量的作用，為了給交流側向直流側反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。在三相逆變

4、電路中，應用最廣的是三相橋式逆變電路。本設計中采用IGBT作為開關器件的電壓型三相橋式逆變電路，如主電路圖中所示。 主要波形逆變器控制技術采用SPWM雙極性控制方式SPWM技術：輸出脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效雙極性控制：在調(diào)制波的半個周期內(nèi)，三角載波有正有負，所得PWM波也是有正有負。1.調(diào)制原理：三個互差120°的正弦波與高頻三角載波進行比較，每路結果再經(jīng)反相器產(chǎn)生與原信號相反的控制波，分別控制上下橋臂IGBT的導通與關斷。這樣產(chǎn)生的六路SPWM波分別控制六個IGBT的通斷，從而在負載端產(chǎn)生與調(diào)制波同頻的三相交流電。圖2-4是采用雙極性控制方式的三相橋式PWM逆變電路，

5、ABC三相的PWM控制通常公用一個三角載波uc，三相的調(diào)制信號 urA urB urC依次相差120°，ABC各相功率開關器件的控制規(guī)律相同。當urA > uc給V1導通信號，給V4關斷信號，uAN=Ud/2 ;當urA < uc時，給V4導通信號，給V1關斷信號, uAN=-Ud/2 。V1、V4的驅動信號始終是互補的，當給V1(V4)加導通信號時，可能是V1(V4)導通，也可能是VD1(VD4)導通。B相和C相的控制方式都和A相相同。uAN uBN uCN的PWM波形只有±Ud/2兩種電平。當1和6通時，uAB= Ud，當3和4通時，uAB =-U

6、d，當1和3或4和6通時，uAB =0。輸出線電壓PWM波由±Ud和0三種電平構成。負載相電壓PWM波由(±2/3) Ud、(±1/3) Ud和0共5種電平組成。2.三角載波發(fā)生器3.三相正弦波的產(chǎn)生（1）單相正弦波的產(chǎn)生：選用ICL8038波形發(fā)生器輸出B相正弦波（2）三相正弦波的產(chǎn)生A相可由 ( B+60°)產(chǎn)生C相可由( A+B)產(chǎn)生驅動電路設計1.IGBT的驅動部分選用專用驅動器M57962LM57962L的電路組成：放大隔離電路；定時復位電路； 過流檢測電路； 過流輸出電路2.M57962L驅動器的特點：1） 在驅動模塊內(nèi)部

7、裝有2500V高隔離電壓的光電耦合器實現(xiàn)電氣隔離，適合20kHz左右的高頻開關運行。光電耦合器原邊已串聯(lián)限流電阻（約185）可將5v的電壓直接加到輸入側。2） 采用雙電源供電方式，以確保IGBT可靠通斷，如果采用雙電源驅動技術，其輸出負柵壓比較高，電源電壓的極限值為+18v/-15v，一般取+15v/-10v。3）內(nèi)部集成短路和過流保護電路，具有封閉性短路保護功能。4）輸入端為TTL門電平，適用于單片機控制，驅動信號延遲時間短，低電平轉換為高電平的傳輸延遲時間以及高電平轉換為低電平的傳輸延遲時間都在1.50s以下。M57962L工作程序:當電源接通后，首先自檢，檢測IGBT是否過載或短路。若過載或短路， IGBT 的集電極電位升高，經(jīng)外接二極管流入檢測電路的電流增加，柵極關