課程設(shè)計斬控式單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計與仿真

1、_工_學院_電氣工程及其自動化_專業(yè) 姓名_張影_ 學號_2010180236_（密）（封）（線）本科課程設(shè)計專用封面設(shè)計題目：斬控式單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計與仿真 所修課程名稱： 電力電子技術(shù)課程設(shè)計 修課程時間： 2013 年 06 月 17 日至 6 月 23 日完成設(shè)計日期： 2013 年 06 月 23 日評閱成績： 評閱意見：評閱教師簽名： 年 月 日 斬控式單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計與仿真一設(shè)計要求1）通過這次課程設(shè)計熟悉斬控式單相交流調(diào)壓電路的工作原理。2）掌握斬控式單相交流調(diào)壓電路的工作狀態(tài)和了解電路圖的波形情況。3）完成斬控式單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計、仿真；給出具體設(shè)計思路和電路圖

2、，并給出必要的波形分析寫出設(shè)計報告。4）設(shè)計要求：輸入：AC220V，50Hz； 輸出：1）AC60180V ，50Hz； 二題目分析 斬控式單相交流調(diào)壓電路的原理圖如下。設(shè)電路中電感L值很大。斬控式單相交流調(diào)壓電路該電路的工作原理為：圖中Z1，D1和Z2,D2構(gòu)成一雙向可控開關(guān)，用Z1，Z2進行斬波控制，用Z3，D4和Z4，D3給負載電流提供續(xù)流通道，設(shè)斬波時間為t,開關(guān)周期為T，則導通比為a=t/T。斬控式單相交流調(diào)壓電路的輸入輸出關(guān)系為：U=aE=AC60180V輸出電流為:三主電路設(shè)計、元器件選型及計算：由于本次實驗主要要求對電路的仿真，則放棄了較為復雜精確計算的方法，而選擇先估算，再

3、在仿真中修改參數(shù)逐步調(diào)試的方法。參數(shù)的選擇：1）輸入電壓為E=AC220V，輸出電壓為U=AC60180V，有公式U=aE得=27.381.8%； 2）WLR,取R=10得L0.07957mH. 3）Z1, D1；Z2，D2；Z3，D3；Z4，D4導通時承受的最大正反向電壓為,考慮裕度，則額定電壓為(23)*311.1V=622.2933.3V4）Z1, D1；Z2，D2；Z3，D3；Z4，D4導通時實際承擔的最大電流有效值為I=,則額定電流為31.1A/1.57=19.809A，考慮裕度，放大2倍，取額定電流為39.6178A初步選擇滿足條件的L,R的值經(jīng)過多次篩選與調(diào)試最后選擇=2*20k

4、, L1=1mH, R=10.從而達到實驗的要求實驗仿真如下圖一，脈沖源的脈沖參數(shù)設(shè)置及脈沖如下：占空比a=50%時所設(shè)置的參數(shù)和脈沖波形1)V2和V3的脈沖波形2)V4的脈沖波形3)V5的脈沖波形二，占空比a=27.3%時所設(shè)置的參數(shù)和脈沖波形：1）V2和V3的脈沖波形2）V4的脈沖波形3）V5的脈沖波形三，占空比a=81.8%時所設(shè)置的參數(shù)和脈沖波形：1）V2和V3的脈沖波形2）V4的脈沖波形3）V5的脈沖波形四主電路仿真分析 電源輸出是正弦波形（頻率f=50Hz,周期T=20ms,電壓幅值為311V）,Z1(IGBT1)的開通關(guān)斷由脈沖控制信號V2決定，且為脈沖矩形波（周期PER=1ms

5、,幅值為V2=12V，幅值維持時間PW為500us,上身時間TR為1us,下降時間TF為1us）, Z2(IGBT2)的開通關(guān)斷由脈沖控制信號V3決定，且為脈沖矩形波（周期PER=1ms,幅值為V2=12V，幅值維持時間PW為500us,上身時間TR為1us,下降時間TF為1us），Z3(IGBT3)的開通關(guān)斷由脈沖控制信號V4決定，且為脈沖矩形波（T=20ms,幅值為12V，幅值維持時間PW為10ms,上身時間TR為1us,下降時間TF為1us）, Z4(IGBT4)的開通關(guān)斷由脈沖控制信號V5決定，且為脈沖矩形波（T=20ms,幅值為12V，幅值維持時間為10ms,上身時間為1us,下降時

6、間為1us）。當正弦電壓波形為正值時，Z3(IGBT)導通為原先通過電感和電阻的負值電流續(xù)流，維持輸出電流和電壓的恒定，所以要設(shè)置導通的時間為半個周期：10ms；當正弦電壓波形為過零后，Z4導通為原先通過電感和電阻的正值電流續(xù)流，設(shè)置導通的時間同樣為半個周期：10ms。 設(shè)置仿真時間為10個周期：run to 200ms1）當a=50%時，輸出U=AC110V：占空比a=50%2）a=81.8%時，輸出U=AC180V,輸出的電壓電流波形：占空比a=81.8%，3）a=27.3%時，輸出U=AC60V，輸出的電壓電流波形：占空比a=27.3%，五控制電路設(shè)計控制原理：圖四所示是該DCDC變換器

7、控制系統(tǒng)的控制。專用觸發(fā)芯片SG3525所產(chǎn)生的僅僅只是 PWM 控制信號，強度不夠，不能夠直接去驅(qū)動IGBT，中間還需要有驅(qū)動電路。另外，主電路會產(chǎn)生很大的諧波，很可能影響到控制電路中 PWM 信號的產(chǎn)生。因此，還需要對控制電路和主電路進行電氣隔離。 六設(shè)計總結(jié)此次課程設(shè)計加深了自己對理論知識了解，學會了ORCAD軟件的運用，懂得了分析問題的思路和方法，是一次讓我受益匪淺的一次課程設(shè)計。這次課程設(shè)計是我們理論聯(lián)系實踐的一個很好的機會，我們在小組的齊心協(xié)力下完成了課題。在得到課題時，首先，我們先進行了系統(tǒng)的分析，通過書籍和網(wǎng)絡(luò)整理出有用的資料。然后，通過計算，分析，總結(jié)，最后我們確定下來了方案

8、。最后通過分工合作以及集體討論思考的方法成功完成了此次課程設(shè)計。在這之中，我們也遇見了不少問題，例如，元件的選擇，最開始我選擇的二極管的型號是1N5814，IGBT的型號是IRGBC20F（其實這2個元件都是我在網(wǎng)上找的設(shè)計圖上用的，也不知道是否合理，參數(shù)怎么確認就選了，結(jié)果仿真的時候就是出不來，而且它還說我的一部分元件引腳是懸空的，致使我一直以為是我的元件選錯了，當然這里面也有控制信號的參數(shù)設(shè)置不正確的錯誤。），后來我們向湯老師請教錯誤原因，他給我們講解了設(shè)計原理和脈沖參數(shù)的設(shè)置，我們很快就改了原理圖但是還是仿真不出來，當時在實驗室仿真的有很多同學，大家都不是很懂所以我也感覺很迷茫，后來我本

9、來是想算了就用湯老師的原理圖好了，但是在大部分同學去吃飯了或者回寢室了，朋友也走了，我在想反正一個人還是再來試一下，結(jié)果我仔細看了一下我的原理圖讓我吃驚的是我竟然把第Z3,Z4個IGBT的脈沖控制信號參數(shù)給設(shè)置錯了，我實在是太粗心了，我開始和同學一起仿真就是不能出現(xiàn)正確的波形，還以為是元件或者脈沖控制參數(shù)有錯，結(jié)果仿真波形達到了預期的效果，所以我總結(jié)了以下幾點以待以后設(shè)計時注意：1， 要以一個冷靜的心態(tài)和環(huán)境氛圍做事。2， 要仔細，要堅持。通過這一周的電力電子課程設(shè)計，不僅對OrCAD 軟件有了進一步的了解，對斬控式單相交流調(diào)壓電路也有的深入的認識和理解。通過這次的課程設(shè)計仿真，對電路的原理，

10、優(yōu)缺點有了更加深刻的理解。剛開始，對很多元件的選擇都不清楚，通過老師和同學的幫助，學會了如何更好的設(shè)計電路選擇正確的元器件。經(jīng)過這次的課程設(shè)計，發(fā)現(xiàn) OrCAD 軟件功能非常強大。平時在學習中不能夠透徹理解的知識，通過動手，會有更好的認知。本次課程設(shè)計雖然不長，但是它給我們帶來了很多收獲。 最后，感謝老師的耐心指導和同組同學的大力支持，使我在本次設(shè)計中將遇到的問題都解決了，順利的完成了本次課程設(shè)計，并從中學習到了更多的知識。參考文獻： 1 王兆安編著.電力電子技術(shù).北京:機械工業(yè)出版社,2004年5月. 2 張乃國電源技術(shù)北京：中國電力出版社，1998 3 何希才新型開關(guān)電源設(shè)計與應用北京：科

11、學出版社，2001 4 陳汝全電子技術(shù)常用器件應用手冊【M】機械工業(yè)出版社設(shè)計計算（30分）仿真驗證（50分）控制電路的設(shè)計（20分）總成績教師簽名根據(jù)課題參數(shù)進行分析（10分）電路主電路設(shè)計，主開關(guān)元器件的選型等（20分）仿真模型的建立(20分)仿真參數(shù)的設(shè)置（15分）仿真的效果(15分)評分表：電力電子課程設(shè)計評分標準1、電力電子課程設(shè)計成績，按：“平時成績60%+課程設(shè)計報告40%”計算；2、平時成績包括：1）是否在教室認真獨立完成老師指定的任務(wù)；2）出勤情況：每天不定期進行抽查，缺一次扣5分；3）設(shè)計過程有無抄襲現(xiàn)象；4）仿真任務(wù)完成情況：能在教師輔導下掌握仿真軟件的使用方法并完成所選題目的仿真任務(wù)較好者，平時成績?yōu)閮?yōu)秀；根本不去學習和掌握仿真軟件，仿真任務(wù)沒有完成，或請他人完成者，平時成績一律不及格。3、設(shè)計報告評分標準：1）能條理清晰地將自己的設(shè)計內(nèi)容表達清楚，計算正確，元器件選型合理，電路模型建立正確，并有良好的仿真波形輸出，控制電路設(shè)計合理，總結(jié)恰當?？稍u為“優(yōu)”；2）能較有條理清晰地將自己的設(shè)計內(nèi)容表達清楚，計算正確，元器件選型合理，仿真波形基本正確，控制電路能達到主電路的控制要求，總結(jié)恰當。可評為“良好”；3）能將自己的設(shè)計內(nèi)容表達清楚，計算正確，元器件選型合理，但仿真波形不太正確，控制電路能滿足控制要求，