課程設(shè)計列車變頻空挪用直流電源系統(tǒng)的設(shè)計

電力電子技術(shù)課程設(shè)計報告題目列車變頻空挪用直流電源系統(tǒng)的設(shè)計專業(yè)電氣工程及其自動化班級電氣學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師伍文俊吳江峰 20 年春學(xué)期起止時刻：200年6月22日至200年6月27日平時〔10%〕任務(wù)完成〔50%〕答辯〔20%〕課設(shè)報告〔20%〕總評成績設(shè)計任務(wù)書12列車變頻空調(diào)用直流電源系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計任務(wù)在列車上，擬采用三相變頻式空調(diào)，變頻器采用AC-DC-AC電路型式，且AC-DC變換采用三相二極管橋式整流器。但是，列車上只有直流220V電源，試設(shè)計一個電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來滿足空調(diào)的供電要求。設(shè)計條件與指標(biāo)直流電源，額定電壓220V；空調(diào)：額定功率，額定電壓380VAC，三相；電路簡單可靠，體積小，功耗?。辉O(shè)計要求分析題目要求，提出2~3種實現(xiàn)方案，比擬并確定主電路結(jié)構(gòu)和控制方案；設(shè)計主電路原理圖、觸發(fā)電路的原理框圖，并設(shè)置必要的保護(hù)電路；參數(shù)計算，選擇主電路元件參數(shù)；利用PSPICE、PSIM或MATLAB等進(jìn)行電路仿真優(yōu)化；撰寫課程設(shè)計報告。參考文獻(xiàn)王兆安，《電力電子技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社；陳國呈譯，《電力電子電路》，日本電氣學(xué)會編，科學(xué)出版社。一、整體設(shè)計1．主電路的選型〔方案設(shè)計〕必要保護(hù)電路由于設(shè)計給出來的電源為直流220V，可是空挪用的是三相交流，而且額定電壓為380V，假設(shè)是直接采納逆變電路來實現(xiàn)，那么輸出的三相線電壓的有效值小于220V〔一樣小于330V〕,如此不符合空調(diào)的額定電壓380v的要求，為此，應(yīng)先采納直流斬波電路把220V直流電壓升高，再采納三相逆變電路把DC轉(zhuǎn)換成AC必要保護(hù)電路電路模型：三相逆變電路直流斬波電路M三相逆變電路直流斬波電路MDCE=220V DC:QUOTE AC380控制電路控制電路說明：=1\*GB3①直流斬波電路能夠采納升壓斬波電路〔調(diào)劑占空比來調(diào)劑輸出直流電壓的大小〕、起落壓斬波電路和cuk電路〔這二者的通過調(diào)劑來到達(dá)實現(xiàn)升壓，由于后二者不需知足才能實現(xiàn)升壓，如此調(diào)劑電壓電壓的幅度沒有升壓斬波電路的大，因此一樣采納升壓斬波電路來實現(xiàn)升壓。=2\*GB3②關(guān)于三相逆變電路能夠采納電壓源型逆變電路，也能夠采納電流源型逆變電路。由于電流源型逆變電路輸出的電壓和一些脈沖疊阻礙輸出電壓，而且輸出電壓的波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，如此無益于操縱輸出的線電壓有效值為380v，而電壓源型逆變電路輸出的電壓與負(fù)載無關(guān)，如此利于操縱輸出電壓知足空調(diào)額定電壓380V,因此選擇電壓源型逆變電路。=3\*GB3③操縱電路中斬波電路能夠采納一樣的寬脈沖，也能夠采納PWM，可是出于簡單考慮一樣才采納寬脈沖；逆變電路中采納寬脈沖簡單，可是輸出的電壓波形沒有PWM接近正弦波，出于設(shè)計簡單，體積小的要求采納寬脈沖完全能夠到達(dá)空調(diào)電壓需求。=4\*GB3④愛惜電路，能夠采納快速熔斷器、短路器、緩沖電路。本設(shè)計采納di/dt愛惜電路，能夠限制器件開通是的電流快速轉(zhuǎn)變，同時又能夠減小開關(guān)損耗。2.整體實現(xiàn)框架二、要緊參數(shù)及電路設(shè)計1.主電路參數(shù)設(shè)計=1\*GB3①負(fù)載模擬：空調(diào)額定電壓為380V，功率為,假設(shè)是采納Y負(fù)載接法，那么每一相等效電阻R為：=2\*GB3②確信升壓斬波電路的占空比：由電壓源型逆變電路可明白線電壓：QUOTEQUOTE線電壓有效值：為輸入逆變電路的電壓〕為了把E=220v升壓為，而在升壓斬波電路中(其中為操縱寬脈沖的占空比)因此在原理電路圖中給出寬脈沖長度占一個周期前%×360=寬度，因此設(shè)置寬脈沖G0屬性中設(shè)置Points為：2；SwitchingPoints為：0.190.=3\*GB3③確信逆變電路的操縱電路：本電路采納T1-T6六個IGBT管子的每一個橋臂的導(dǎo)通角為，同一相上下兩個橋臂交替導(dǎo)通，各相開始導(dǎo)電的角度依次相差，如此，在任何一剎時，將有三個橋臂同時導(dǎo)通，可能是上面的一個橋臂和下面兩個橋臂，也有可能是上面兩個橋臂和下面橋臂同時導(dǎo)通。為此逆變電路中T1-T6六個IGBT管的操縱信號別離為G1-G6的給法屬性設(shè)置為：G1G4G3G6G5G2Points222442SwitchingPoints180.180.360.120.300.0.120.300.360.0.60.240.360.60.180.三、仿真驗證=1\*Arabic1．方案測試結(jié)果：為了給逆變電路提供的直流電壓，先驗證升壓斬波電路輸出的電壓是不是知足要求，以下是升壓斬波電路的模塊和嚴(yán)峻結(jié)果：斬波電路模塊斬波電路觸發(fā)操縱寬脈沖斬波后電壓為,符合升壓要求升壓斬波電路已經(jīng)符合要求，此刻測試三相電壓源型逆變電路在直流電壓情形下是不是輸出額定電壓為380V逆變電路模塊的寬脈沖操縱輸出的相電壓、相電流和線電壓的有效值符合要求升壓斬波電路、逆變電路輸出的電壓已經(jīng)知足要求能夠把二者連接，連接后并參加必要的愛惜、濾波電路后電路圖為：斬波電路和逆變電路組成的電源系統(tǒng)=1\*GB3①逆變電路六個IGBT管子T1-T6觸發(fā)電路的給定別離為個G1-G6(測試的元件別離為V1-V6)：逆變電路觸發(fā)操縱寬脈沖=2\*GB3②逆變電路輸出測未參加濾波電感L二、L3、L4前逆變后輸出的其中一相電壓和電流〔如A相線電壓為Va,電流為IA,A,B兩相的線電壓為Vab〕=3\*GB3③逆變電路輸出測參加濾波電感L二、L3、L4前逆變后輸出的其中一相電壓和電流〔如A相線電壓為Va,電流為IA,A,B兩相的線電壓為Vab〕濾波后的輸出電壓、電流波形〔波形變得圓滑〕=2\*Arabic2.結(jié)果分析：=1\*GB3①定性分析：通過測試和分析輸出的電壓，電流波形，在沒有串入濾波電感L二、L3、L4前輸出的波形與三相電壓源逆變電路理論輸出波形一樣，可見設(shè)計的逆變電路正確，而且給定的IGBT管子的寬脈沖符合設(shè)計前需要實現(xiàn)的在任何一剎時，將有三個橋臂同時導(dǎo)通，可能是上面的一個橋臂和下面兩個橋臂，也有可能是上面兩個橋臂和下面橋臂同時導(dǎo)通的結(jié)果。參加濾波電感的作用是減少諧波成份，是輸出波形盡可能的圓滑，有測試結(jié)果能夠看出輸出的電壓，電流波形再也不是棱角的波形，而是把原先有棱角的地址通過濾波作用已經(jīng)變成圓弧形狀的，使波形盡可能逼近正弦波。=2\*GB3②定量分析：設(shè)計要求輸出的三相電源額定電壓必需知足空調(diào)額定電壓為380V，額定功率為，通過逆變電路輸出線電壓Uab波形計算：輸出的額定電壓為380V，輸出的相電流有效值的計算近似為:由于負(fù)載的接法為‘Y’型接法，因此QUOTE，輸出的額定功率為:由測試結(jié)果的定量分析可知：斬波電路的寬脈沖的占空比設(shè)計正確，使升壓后輸出的電壓Ud=，為逆變電路的輸入電壓提供了正確的電壓，總的設(shè)計大體上已經(jīng)符合設(shè)計要求了。=3\*Arabic3.碰到的問題和解決方法=1\*GB3①在測試升壓斬波電路輸出的電壓Ud，開始的時候超調(diào)專門大，而且要好久才能到達(dá)穩(wěn)固的輸出電壓〔調(diào)劑時刻比擬長〕，這兩個方面都阻礙負(fù)載的正常運行，因此要使輸出的電壓暫態(tài)的時候盡可能的電壓不要超過穩(wěn)態(tài)值〔沒有超調(diào)〕，好要盡可能使輸出的電壓盡可能快速到達(dá)穩(wěn)態(tài)值〔調(diào)劑時刻很小〕。解決方法：由于負(fù)載已是設(shè)計好了，固定的，阻礙輸出的超調(diào)的量確實是斬波電路中電感L1，L1越小就超調(diào)就越大，因此應(yīng)該把L1的值設(shè)計的比擬大，可能在3H,阻礙輸出電壓調(diào)劑時刻的是斬波電路中的電容C1,C2，它們的容量越大就越容易發(fā)生震蕩，調(diào)劑時刻就越長，為此C1,C2都設(shè)置為，如此輸出的電壓就比擬好了。=2\*GB3②在沒有參加濾波電感前輸出的波形是“品〞字波，波形棱角嚴(yán)峻，呈現(xiàn)階梯形的，諧波充分比擬大，對負(fù)載運行也產(chǎn)生阻礙。解決方法：能夠在三相負(fù)載前面串入電感L二、L3、L4，起到濾波和改善輸出波形，盡可能的是輸出的波形再也不為階梯形，而是緩慢轉(zhuǎn)變到下一個值，如此對空調(diào)負(fù)載可不能產(chǎn)生輸出電壓快是躍變的沖擊阻礙，空調(diào)就能夠夠?qū)ｉT好的運行了。四、小結(jié)設(shè)計大體上符合了設(shè)計條件和要求，可是假設(shè)是采納三相逆變電路的多重化，即幾個逆變電路能夠采納并聯(lián)的方式，再通過變壓器把每一個逆變電路依照必然方式連接輸出電壓，能夠是輸出的波形比擬圓滑，盡可能接近正弦波，而且能夠排除特定的諧波成份，對空調(diào)的運行會加倍穩(wěn)固。通過本次設(shè)計，了解了電力電子設(shè)計的一樣進(jìn)程，熟悉開發(fā)仿真環(huán)境，進(jìn)一步的加深了