電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣131221

電力電子課程設(shè)計(jì)-15秋-電氣1312-22023/12/26電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]1、把從電力電子技術(shù)及其它先修課程（電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)等）中所學(xué)到的理論和實(shí)踐知識(shí)，在課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中全面綜合的加以運(yùn)用，使這些知識(shí)得到鞏固、提高，并使理論知識(shí)與實(shí)踐技能密切結(jié)合起來。2、初步樹立起正確的設(shè)計(jì)思想，掌握一般電力電子電路設(shè)計(jì)的基本方法和技能，培養(yǎng)觀察、分析和解決問題及獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，訓(xùn)練設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新能力。3、培養(yǎng)具有查閱參考文獻(xiàn)和技術(shù)資料的能力，能熟悉或較熟悉地應(yīng)用相關(guān)手冊(cè)、圖表、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為今后成為一名合格的電氣工程技術(shù)人員進(jìn)行必須的基本技能和基本素質(zhì)訓(xùn)練。課程設(shè)計(jì)目的電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]1、根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求正確選擇控制方案，查閱參考資料（注：具體的題目設(shè)計(jì)要求見各設(shè)計(jì)題）；2、繪制電氣控制原理圖，包括主電路圖及觸發(fā)電路圖(或驅(qū)動(dòng)電路圖)，正確選擇或設(shè)計(jì)元器件，訂列元器件目錄清單；3、設(shè)計(jì)部分工藝圖紙（電氣控制圖，電器元件布置圖，安裝接線圖）；4、編制完整的設(shè)計(jì)說明書。課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]封面目錄1、設(shè)計(jì)目的2、設(shè)計(jì)任務(wù)3、主要技術(shù)參數(shù)；4、設(shè)計(jì)內(nèi)容（包括電路的框圖、工作原理、元器件選擇和設(shè)計(jì)，繪制相關(guān)圖紙）5、設(shè)計(jì)小結(jié)6、參考文獻(xiàn)附錄（電路圖、波形圖、元器件清單）設(shè)計(jì)說明書要求電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]系統(tǒng)說明設(shè)計(jì)過程中所考慮的問題及一切計(jì)算，包括與計(jì)算有關(guān)的必要簡(jiǎn)圖。計(jì)算正確完整，文字簡(jiǎn)潔流暢，書寫整齊清晰。設(shè)計(jì)說明書用16開報(bào)告紙，按規(guī)范的順序與格式書寫，注明頁(yè)次并編寫目錄，最后加封面裝訂成冊(cè)。設(shè)計(jì)說明書中的圖用鉛筆繪制，電氣符號(hào)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，波形圖注意對(duì)應(yīng)關(guān)系。元器件清單包括名稱、型號(hào)。設(shè)計(jì)說明書不少于35頁(yè)，總字?jǐn)?shù)為6000～8000字。設(shè)計(jì)說明書裝訂，材料袋裝。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]一、直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1.技術(shù)參數(shù)：裝置輸入電源為三相UL=380V工頻交流電源，輸出直流電壓0～200V，輸出電流100A，當(dāng)電流降為5A時(shí)電流開始斷續(xù)，LB=1mH。2.設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)主電路及電氣控制電路，建議主電路為三相橋式全控整流電路；選擇主電路所有圖列元件，并給出清單；選擇觸發(fā)電路及其同步信號(hào)；繪制裝置總體電路原理圖，繪制電路所有點(diǎn)電壓、電流及元器件(晶閘管等)兩端電壓波形（匯總繪制，注意對(duì)應(yīng)關(guān)系）；編制設(shè)計(jì)說明書。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]已知條件：輸入電源：三相UL=380V工頻交流電源，主電路結(jié)構(gòu)：三相橋式全控整流電路負(fù)載性質(zhì)：電動(dòng)機(jī)負(fù)載輸出：直流電壓0～200V，電流100A當(dāng)電流降為5A時(shí)電流開始斷續(xù)，LB=1mH。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電路結(jié)構(gòu)、工作原理和波形主電路的設(shè)計(jì)電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]整流變壓器額定參數(shù)計(jì)算整流元件的計(jì)算和選擇晶閘管保護(hù)電路的計(jì)算電抗器的參數(shù)計(jì)算主電路計(jì)算電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]計(jì)算變壓器二次側(cè)電壓和電流U2和I2計(jì)算變壓器變比晶閘管的選擇（額定電壓、額定電流）考慮裕量晶閘管保護(hù)環(huán)節(jié)，包括交流側(cè)過電壓保護(hù)和晶閘管兩端的過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)等。過電壓保護(hù)：阻容保護(hù)；過電流保護(hù)：熔斷器保護(hù)電抗器的參數(shù)計(jì)算電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)對(duì)觸發(fā)電路的要求KC04集成移相觸發(fā)器可分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成，脈沖輸出等幾部分電路

電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]KC04組成的移相式觸發(fā)電路電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]KC41C原理圖及其外部接線圖六路雙脈沖發(fā)生器KC41C①～⑥腳是六路脈沖輸入端(如三片KC04的六個(gè)輸出脈沖)，每路脈沖由輸入二極管送給本相和前相，再由T1～T6組成的六路電流放大器，分六路輸出。T7組成電子開關(guān)，當(dāng)控制端⑦腳接低電平時(shí)，T7截止，⑾～⒃腳有脈沖輸出。當(dāng)⑦腳接高電平時(shí)，T7導(dǎo)通，各路輸出脈沖被封鎖。

電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]三相全控橋整流電路的集成觸發(fā)電路電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]三相同步變壓器的接法與鐘點(diǎn)數(shù)（12種）同步變壓器選擇電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]輔助電源設(shè)計(jì)（+15V，-15V）電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]反饋控制電路電壓負(fù)反饋U*(-)Uf(+)-++R0R0R0R1C1控制電壓,接KC04的UCO端電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]技術(shù)參數(shù)：裝置輸入電源為單相工頻交流電源（220V+20％），輸出電壓Vo=24V，輸出電流Io=5A，最大輸出紋波電壓100mV，工作頻率f=100kHz。二、直流開關(guān)電源的設(shè)計(jì)

電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]2、設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)主電路，建議主電路為：整流部分是橋式二極管整流，大電容濾波，DC/DC部分采用半橋變換器，主功率管用MOSFET；選擇主電路所有圖列元件，并給出清單；設(shè)計(jì)MOSFET驅(qū)動(dòng)電路及控制電路；繪制裝置總體電路原理圖，繪制：①單相橋式整流電路各點(diǎn)電壓波形；②MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓、全橋電路中各元件的電壓、電流以及輸出電壓波形（將①②波形分別匯總繪制，注意對(duì)應(yīng)關(guān)系）；編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)小結(jié)。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]1、確定變比KVo是輸出電壓，VD是輸出整流二極管的通態(tài)壓降，VLf是輸出濾波電感上的直流壓降。VLf=0.5V電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]2、濾波電感的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)算法一般選擇輸出濾波電感電流的脈動(dòng)為最大輸出電流的20%，這樣本模塊電源的輸出濾波電感電流的脈動(dòng)可選為Io*20%=

A，也就是當(dāng)輸出電流在IOmin=Io*10%=

A時(shí)應(yīng)保證輸出濾波電感電流連續(xù)，輸出濾波電感可按下式計(jì)算：電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]規(guī)定輸出電壓的最大紋波值為ΔV=

mV，則可由下式確定輸出濾波電容的大?。?、濾波電容的計(jì)算電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]三、直流變換器的設(shè)計(jì)(1)：技術(shù)參數(shù)：輸入直流電壓Vin=42V，輸出電壓Vo=12V，輸出電流Io=3A，最大輸出紋波電壓50mV，工作頻率f=100kHz。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]2、設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)主電路，建議主電路為：采用BUCK變換器，主功率管用MOSFET；選擇主電路所有圖列元件，并給出清單；設(shè)計(jì)MOSFET驅(qū)動(dòng)電路及控制電路；繪制裝置總體電路原理圖，繪制：MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓、BUCK電路中各元件的電壓、電流以及輸出電壓波形（波形匯總繪制，注意對(duì)應(yīng)關(guān)系）；編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)小結(jié)。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]濾波電容的計(jì)算濾波電感的計(jì)算電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]四、直流變換器的設(shè)計(jì)(2)

技術(shù)參數(shù)：輸入直流電壓24V，輸出電壓Vo=54V，輸出電流Io=10A，最大輸出紋波電壓200mV，工作頻率f=100kHz。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]2、設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)主電路，建議主電路為：采用BOOST變換器，主功率管用MOSFET；選擇主電路所有圖列元件，并給出清單；設(shè)計(jì)MOSFET驅(qū)動(dòng)電路及控制電路；繪制裝置總體電路原理圖，繪制：MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓、BOOST電路中各元件的電壓、電流以及輸出電壓波形（波形匯總繪制，注意對(duì)應(yīng)關(guān)系）；編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)小結(jié)。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]五、直流變換器的設(shè)計(jì)(3)：技術(shù)參數(shù)：脈寬調(diào)制型橋式直流變換器中，輸入直流電壓Vin=300V，副邊電路為全波整流方式，輸出電壓Vo=54V，額定輸出電流Io=5A，主功率管為MOSFET，工作頻率f=50kHz。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)主電路，主功率管用MOSFET，選擇主電路所有圖列元件，并給出清單；設(shè)計(jì)輸出濾波電感（或設(shè)計(jì)高頻變壓器）采用鐵氧體材料的EE型磁芯；確定磁芯型號(hào)、尺寸；計(jì)算繞組匝數(shù)，選定導(dǎo)線線徑，校核窗口系數(shù)；繪制主電路圖、磁芯結(jié)構(gòu)圖，繪制橋式直流變換器所有點(diǎn)電壓、電流波形及元件的電壓、電流波形；編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)小結(jié)。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]濾波電感的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)算法一般選擇輸出濾波電感電流的脈動(dòng)為最大輸出電流的20%，這樣本模塊電源的輸出濾波電感電流的脈動(dòng)可選為Io*20%=2A，也就是當(dāng)輸出電流在IOmin=Io*10%=1A時(shí)應(yīng)保證輸出濾波電感電流連續(xù)，輸出濾波電感可按下式計(jì)算：電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]規(guī)定輸出電壓的最大紋波值為ΔV=100mV，則可由下式確定輸出濾波電容的大?。?、濾波電容的計(jì)算電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]磁芯型號(hào)和尺寸選擇繞組計(jì)算校驗(yàn)窗口電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]注意：原副邊的匝數(shù)應(yīng)取整。變壓器設(shè)計(jì)1、確定變比K2、初選磁芯尺寸鐵氧體材料Ae為磁芯的有效導(dǎo)磁面積（m2）Vo是輸出電壓，VD是輸出整流二極管的通態(tài)壓降，VLf是輸出濾波電感上的直流壓降。VLf=0.5V電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電感的設(shè)計(jì)3、確定繞組線徑

考慮高頻時(shí)導(dǎo)線的集膚效應(yīng)，導(dǎo)線的穿透深度將銅導(dǎo)線的電導(dǎo)率

=58

106/·m，磁導(dǎo)率=

0=410-7H/m，工作頻率fs=50kHz代入上式，得：繞組線徑應(yīng)小于2△=0.591mm。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]原副邊電流的有效值原副邊導(dǎo)線的截面積導(dǎo)線電流密度J=(3-5)A/mm2

計(jì)算導(dǎo)線直徑d電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]4、窗口校核

電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]電感設(shè)計(jì)1、初選磁芯尺寸

2.初選氣隙

初選氣隙δ=1mm，計(jì)算繞組匝數(shù)。根據(jù)下列公式計(jì)算電感量：匝數(shù)應(yīng)取整實(shí)際氣隙電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]3、核算磁芯最高工作磁通密度Bm

4、計(jì)算繞組的線徑和股數(shù)

5、窗口校核

同變壓器設(shè)計(jì)電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]（六）、損耗分析1、技術(shù)參數(shù)：脈寬調(diào)制型橋式直流變換器，輸入直流電壓Vin=310Ｖ，副邊電路為全波整流方式，輸出電壓Vo=54V，額定輸出電流Io=10A，主功率管為MOSFET，工作頻率f=50kHz。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]2、設(shè)計(jì)要求：分析變換器的工作原理計(jì)算各元器件承受的電壓、電流，選擇合適的元器件，列出清單；給出主功率管、整流二極管的損耗計(jì)算公式；計(jì)算各元器件的損耗及變換器的效率；繪制橋式直流變換器所有點(diǎn)電壓、電流波形及元件的電壓、電流波形；編制設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)小結(jié)。電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]MOSFET的損耗計(jì)算Rds(ON)：場(chǎng)效應(yīng)管FET漏極D與源極S之間導(dǎo)通時(shí)D、S之間的電阻電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]Krr—二極管電流反向恢復(fù)系數(shù)，Krr=0.4trr—二極管電流反向恢復(fù)時(shí)間。二極管損耗計(jì)算電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]開關(guān)電源組成框圖電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]控制芯片SG3525TL494TL1451MC34060UCC3842UCC3895等電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]SG3525內(nèi)部框圖電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]SG3525工作波形圖電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]SG3525及外圍電路電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]驅(qū)動(dòng)電路電力電子課程設(shè)計(jì)15秋電氣13122[1]推薦參考書及相關(guān)網(wǎng)站1．《直流開關(guān)電源的軟開關(guān)技術(shù)》阮新波嚴(yán)仰光編著，科學(xué)出版社；2．《電力電子技術(shù)》丁道宏主編，航空工業(yè)出版社；3．《電力電子技術(shù)》任國(guó)光主編，上?？萍嘉墨I(xiàn)出版社；4．《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》何希才主編，國(guó)防工業(yè)出版社；5．《晶閘管變流技術(shù)》