電力電子課程設(shè)計(jì)方案三相交直交變換

1、整流變壓器的設(shè)計(jì)1. 根據(jù)負(fù)載的實(shí)際需要，確定變壓器的輸出功率 P2 及輸出電流 I22. 計(jì)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(jì)算初次級繞組匝數(shù) W1 、 W2 由電磁感應(yīng)定律，沒匝線圈上的感應(yīng)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(jì)算初次級繞組的導(dǎo)線截面積 q 及選用導(dǎo)線：主電路設(shè)計(jì)(1)主電路結(jié)構(gòu)(2)主要器件參數(shù)計(jì)算(3 )軟啟動和緩沖電路設(shè)計(jì)軟啟動電路VCC5VVCCK15V R1VCC10k QKey=A 50 %5VD2轟

2、1DH62(KEMRl51A08R2-Wv10k QR3WV10k QR4.10k Q371612U1AU2A74HC04D_2V LM339ADR5 -AAAr10k QQ12N1711C1豐220訴工作原理：R2、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(gòu)成充電電路，端電壓緩慢上升，直到軟啟動電路中的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(dǎo) 通，繼電器工作，整流輸出端電阻被短路。工作原理:右圖給出了關(guān)斷時的負(fù)載曲線。關(guān)斷前的工作點(diǎn)在A點(diǎn)，無緩沖電路時，uce迅速上升，負(fù)載線從A移動到B,之后ic

3、才下降到漏電流的大小，負(fù)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(fù)載線經(jīng)過D到達(dá)C?？梢钥闯?，負(fù)載線在到達(dá) B是很可能超出安全區(qū)，使 V損壞，而負(fù)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(guān)斷損耗也大大降低。(4)分析工作原理，繪制主要波形三相交流電經(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(diǎn)：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相當(dāng)于電壓

4、源。直流側(cè)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(cè)輸出電壓波形為矩形波，且與負(fù)載阻抗角無關(guān)。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗的情況的不同而不同；當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用，為了給交流側(cè)向直流側(cè)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。在三相逆變電路中，應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路。本設(shè)計(jì)中采用IGBT作為開關(guān)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Uuv軸Y軸Y軸YUNN逆變器控制技術(shù)采用 SPWM 雙極性控制方式SPWM 技術(shù)：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

5、半個周期內(nèi)，三角載波有正有負(fù)，所得 PWM 波也是有正有負(fù)。1.調(diào)制原理：三個互差 120 °的正弦波與高頻三角載波進(jìn)行比較，每路結(jié)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(dǎo)通與關(guān)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(fù)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， 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(guān)器件的控制規(guī)律相同。當(dāng)urA > uc 給V1導(dǎo)通信號，給 V4

6、關(guān)斷信號，uAN '=Ud/2 ;當(dāng)urA < uc時，給 V4導(dǎo)通信號，給V1關(guān)斷信號,uAN '-Ud/2。VI、V4的驅(qū)動信號始終是互補(bǔ)的，當(dāng)給V1(V4)加導(dǎo)通信號時，可能是 V1(V4)導(dǎo)通，也可能是 VD1(VD4)導(dǎo)通。B相和C相的 控制方式都和 A相相同。uAN 'BN 'uCN '的PWM波形只有土 Ud/2兩種電平。當(dāng)1和6 通時， uAB= Ud ，當(dāng) 3和 4通時， uAB =-Ud ，當(dāng) 1和 3或4和 6通時， uAB =0。輸 出線電壓PWM波由土 Ud和0三種電平構(gòu)成。負(fù)載相電壓 PWM波由(±2/3) U

7、d、(±1/3) Ud和0共5種電平組成。rxj5 誹負(fù)載2-4王電路UNVWUra三相正弦波發(fā)生器UrbUrc器驅(qū)動逆 變器的 開關(guān)元 件三角波發(fā)生器2-5控制電路氣U2.三角載波發(fā)生器3.三相正弦波的產(chǎn)生波形發(fā)生器輸出B相正弦波正孜湘節(jié)一-NC版正弦披著出213NC三刪出一» 12一正栽鼻節(jié)2解/占空岀調(diào)節(jié)411_負(fù)電糾/GND1辭佔(zhàn)密比*節(jié)一510一松電容陰正電豪V69一疏鳩出1瀬178¥KL8O3810W20k<l(1)單相正弦波的產(chǎn)生：選用ICL8038Ra _4亦Bl10kQICL808310 11 L J010k<10M100k<（

8、2）三相正弦波的產(chǎn)生A相可由一（B+60 °產(chǎn)生VCCR150 %15V42178VEE-15VC相可由一（A+B）產(chǎn)生驅(qū)動電路設(shè)計(jì)1.IGBT的驅(qū)動部分選用專用驅(qū)動器 M57962LM57962L的電路組成：放大隔離電路；定時復(fù)位電路； 過流檢測電路； 過流輸出電路2.M57962L驅(qū)動器的特點(diǎn)：1）在驅(qū)動模塊內(nèi)部裝有 2500V 高隔離電壓的光電耦合器實(shí)現(xiàn)電 氣隔離，適合20kHz左右的高頻開關(guān)運(yùn)行。光電耦合器原邊已 串聯(lián)限流電阻（約185Q ）可將5v的電壓直接加到輸入側(cè)。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(qū)動技術(shù)，其輸出負(fù)柵壓比較高，電源電壓

9、的極限值為+ 18v/-15v, 般取 +15v/-10v。3）內(nèi)部集成短路和過流保護(hù)電路，具有封閉性短路保護(hù)功能。4）輸入端為TTL門電平，適用于單片機(jī)控制，驅(qū)動信號延遲時間短， 低電平轉(zhuǎn)換為高電平的傳輸延遲時間以及高電平轉(zhuǎn)換為低電平的傳輸延遲時間都在1.50卩s以下。M57962L工作程序：當(dāng)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(guān)斷電路動作，切斷 IGBT的柵極驅(qū)動信號，同時在“ 8” 腳輸出低電平“過載/短路”指示信號。IGBT正常時，輸入信號經(jīng)光 電耦合接口電路，再經(jīng)驅(qū)動級功率放大后驅(qū)動

10、IGBT。3驅(qū)動電路設(shè)計(jì)如圖附:M57962LnroromrI 2345678<?1013 14圖12 M579I52L曬動器的外形斷引解排列圖盍#5M57962L 動器的別腳功能引詢號符號功能種號功豳1檢測電壓瑞eVue】8¥電灑電壓竭iV圧-15V電醸電壓瑞8Tro故障箍岀電就瑞5vft壇出電圧輸13, 14V,輸人電壓端表46M57962L的主裳爭數(shù)聘號參玻條件范1S單位Sr、U圧電加電壓DC1&、-15VV.巔人電壓.腳幣人1+7VU輸岀電壓聲柵出%V/OHP箱出電流脈惠為如頻率為20Hz-5AMr輸岀電流豚寬為2呻.頓率為20Hz5Ag隔離電壓正弦電壓.60H

11、zt Imin2500 f有效營）VJ工作溫度-2 + 1W)V口條療曬度-2+100VJcH輸出電流DC0.5A局故章輸出電翫腳榆出20mAUse輸人41壓腳輸人5VTrestt保護(hù)像復(fù)吋聞從開始過電捎階輸人 信號為高電平）12mA櫓劃電壓15V死區(qū)控制電路Q9R532N1132AR52RVCCR1 Q10egICL803810veeR2310k50 %vee10k50 %U2AR5D21DH62vee5'vee10d R36wU6ALF353110k R2QLF35R2gQVDDR3D3D1R391BH62Qvee k2N1132AR2VEE1BH621BH622jF5550 %LF353)74He04D_2V2N171150 %=!221BH62D6D4AU11AD77400N U12A1BH62R320他 R3CQ5 QALU10ATdR7U23Ase1D27-15 VF七1F kc4R575 QR34訟U30M57962IFe23卜dU39A,I卜D3502BZ2.2R64*D32D3302BZ2.：)2BZ2.202BZ2.2 02BZ2.2dM57962L1D23*M57.62I-i5/J115 V10 R14 R13R12C28C29D394mD19Q502BZ2.：-15 V02BZ2.：R58R54