《电力电子装置及系统》 课程设计 题目：基于UC3842的单端反激 开关电源的设计 学院电力学院 专业电子科学与技术 姓名 学号 指导教师 完成时间2016.11.25
目录 摘要 (1) 第一章：开关电源的概述 1.1：开关电源的发展历史 (2) 1.2：开关稳压电源的优点 (2) 1.2.1：内部功率损耗小，转换效率高 (2) 1.2.2：体积小，重量轻 (3) 1.2.3：稳压范围宽 (3) 1.2.4：滤波效率大为提高，滤波电容的容量和体积大为减小 (3) 1.2.5：电路形式灵活多样，选择余地大 (3) 1.3：开关稳压电源的缺点 (3) 1.3.1：开关稳压电源存在着较为严重的开关噪声和干扰 (4) 1.3.2：电路结构复杂，不便于维修 (4) 1.3.3：成本高，可靠性低 (4) 第二章：UC3842的原理及技术参数 2.1：UC3842的工作原理 (5) 2.2：UC3842的引脚及技术参数 (6) 第三章：单端反激开关电源 3.1：单端反激开关电源的原理 (7) 3.2：反激式开关电源设计 (9) 3.2.1：输出直流电压隔离取样反馈外回路 (9) 3.2.2：初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路 (11) 总结 (13) 参考文献 (13)
基于UC3842的单端反激开关电源的设计 摘要 开关电源是一种利用现代电子技术，控制开关晶体管和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，也是一种效率很高的电源变换电路，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和MOSFET构成。具有高频率，高功率密度，高可靠性等优点。 本文主要介绍一种以UC3842作为控制核心，根据UC3842的应用特点，设计了一种基于UC3842为控制芯片，实现输出电压可调的开关稳压电源电路。 关键词：开关电源脉冲宽度调制 UC3842
概念部分（小题） 1、电力电子装置的主要类型：AC/DC、DC/DC、DC/AC、AC/AC、静态开关 通信电源交流稳压电源 充电电源通用逆变电源 3、直流电源装置电解电镀直流电源交流电源装置不间断UPS电源 开关电源 4、缓冲电路的主要作用：抑制开关器件的di/dt 、du/dt，改变开关轨迹，减少开关损耗 ，使之工作在安全工作区内。 5、常用耗能式缓冲电路：无极性、有极性、复合型注：p14电路模型区分。 6、过电流保护方法：（1）利用参数状态识别对单个期间进行自适保护 （2）利用常规方法进行最终保护。 7、为防止桥臂中两个开关器件直通，通常对两个开关器件的驱动信号进行互锁并设置死区 8、缓冲电路类型（判断或者填空） 无源功率因数校正（在电源输入端加入低频大电感） 9、功率因数校正有源滤波器无功谐波补偿 有源功率因数校正 功率因数校正电路(单项有源校正装置主要是 boost，可分为不连续电流模式和连续电流模式) 10、UPS典型结构：稳压器整流器逆变器转换开关 UPS主要分类：后备式、双变换在线式、在线互动式、双变换电压补偿在线式（delta 变换式） 其中：后备式是以市电供电为主的UPS，一般后备式UPS功率多在2kV A以下。其工作原理图见书P95图4.2 双变换在线式是以逆变器为主的工作方式，原理图书P95图4.3 11此外，在相同开关频率下，单极性的波动频率较双极性波提高一倍。 13、无源的功率因数校正是在输入端加电容电感进行被动补偿这是一种预补偿 有源的是主动补偿比如我们讲的Boost功率因数校正器 14、逆变类型：全桥半桥推挽 15、开关电源结构， 16、功率因数校正概念， 17、逆变器结构， 18、感应加热电源 （这些有的没有写出答案的大家自己对着书看一下啊，要断电了，来不及找了）
第五章电力电子装置的设计知识 1、电力电子装置的设计概念、设计流程、设计依据。 2、用电流互感器和霍尔传感器进行电流信号检测各有什么特点。 3、对输入瞬态电压可采取什么措施进行抑制？ 4、可采取何措施对电压控制型功率晶体管进行控制极保护？ 5、试说明电磁兼容的概念，其包含哪些内容？ 6、试说明差模干扰、共模干扰概念；常用的差模干扰、共模干扰滤波电路，试说明其原理； 7、说明热学的欧姆定律；如何设计功率半导体器件的散热器？ 8、缓冲电路有哪些类型？试说明RCD缓冲电路工作原理及各元器件的作用及其参数确定。 9、如何对电力电子装置进行过流保护？ PWM直流电源装置 1、直流电源装置有哪些类型？ AC/DC DC/DC DC/AC/DC 2、AC/DC变换器中输入源电流谐波与输出电压波纹的含义是什么。 输入源电流谐波是指输入源电流除了基波外还有高次谐波，输出电压文波是指输出直流电压中含有的工频交流成分。 3、为什么SCR整流电路不能用大电容滤波电路；对于二极管整流电路，在采用大电容滤波电路时，必须在电路上采取什么措施，为什么？ 晶闸管采用相控方式，由于大电容阻碍电压变化，所以不能用大电容滤波电路：二极管整流电路，在采用大电容滤波会产生启动冲击电流问题，因此要在电路中采用启动限流电路，会产生高脉冲电流峰值，谐波电流大，污染电网，降低功率因数，因此要加功率因数校正电路。二极管整流的缺陷及措施 输出中交流分量高滤波（大L C 大L,C） 启动时浪涌电流带NTC（负温度系数热敏电阻） 输入电流呈窄脉冲状，谐波含量高，PF低 4、简述AC/DC整流器功率因数校正的意义与校正原理。传统的整流器为什么会使电网电流产生畸变？进行APFC的必要条件是什么？可采用哪些DC/DC变换器电路进行APFC？ AC侧虽然输入交流电压是正玄的，但输入的交流电流的波形却严重畸变，由于谐波电流的存在，使整流电路输入端功率因数下降，负载课得到的实际功率减少，在电网中产生畸变的电流，其谐波电流对电网有危害作用。 有源功率因数校正控制技术原理有源功率因数校正技术主要采用一个变换器串入整流滤波与变换器之间, 通过特殊的控制, 一方面强迫输人电流跟随输人电压, 从而实现单位功率因数,另一方面反馈输出电压使之稳定, 从而使变换器的输人实现预稳。 传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式。采用二极管整流方式的整流器存在电网吸取畸变电流，造成电网的谐波污染。采用相控的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低，因换流引起电网电压波形畸变。 APFC的必要条件一、能高频离散化处理输入电流脉冲二、使输入电流强迫工作在正弦
第一章绪论 1、电力电子技术的核心是电能形式的变换和控制，并通过电力电子装置实现其应用。 2、电力电子装置定义：以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制的装置。 3、电力电子控制系统：电力电子装置和负载组成的闭环控制系统称为电力电子控制系统。 4、电力电子装置的主要类型： AC/DC变换器（整流器） DC/DC变换器（采用PWM控制的变换器也叫直流斩波器） AC/AC变换器（输入输出频率相同叫做交流调压器，频率变化叫变频器） DC/AC变换器（逆变器） 静态开关（静态开关通、断时没有触点动作，从而消除了电弧的危害。且静态开关由电子电路控制，自动化程度高。） 5、电力电子装置的应用 （1）直流电源装置：通信电源、充电电源、电解电镀直流电源、开关电源 （2）交流电源装置：交流稳压电源、通用逆变电源、不间断电源UPS （3）特种电源装置：静电除尘用高压电源、超声波电源、感应加热电源、焊接电源 （4）电力系统用装置：高压直流输电、无功功率补偿装置和电力有源滤波器、电力开关（5）电机调速用电力电子装置：直流、交流 （6）其他实用装置：电子整流器和电子变压器、空调电源、微波炉、应急灯等电源 6、电力电子装置的发展前景：交流变频调速、绿色电力电子装置、电动车、新能源发电、信息来源 7、半导体电力电子开关器件：电力二极管、晶闸管、电力晶体三极管、电力场效应晶体管、绝缘门极双极型晶体管IGBT 8、电力转换模块：把同类或不同类的一个或多个开关器件按一定的拓扑结构及转换功能连接并封装在一起的开关器件组合体。 功率集成电路PIC：将电力电子开关器件与电力电子变换器控制系统中的某些环节制作在一个整体上，就叫功率集成电路。 电源管理集成电路：可以提供各种方式来控制电源转换并管理各种器件的集成电路。 9、散热： （1）为什么要散热？答:PN结是电力电子器件的核心，PN结的性能与温度密切相关，因而每种器件都规定最高允许结温，器件运行不得超过这个温度，否则许多特性参数改变，甚至使器件永久性烧坏，不散热，100A的二极管长时间流过50A也可能被烧坏。 （2）散热的原理。散热途径有三种，但电力电子器件采用热传导和热对流两种方式。（3）散热措施：减少器件损耗：采用软开关电路，增加缓冲电路等措施。 散热措施：提高接触面光洁度，涂导热硅脂，施加合适安装压力。 选择有效散热面积大的散热器。 结构设计注意风道的形成，可以用水、油等介质管道帮助冷却。 10、缓冲电路： （1）作用：抑制开关器件的di/dt、du/dt，改变开关轨迹，减少开关损耗，使之工作在安全工作区域内。 （2）普通晶闸管用无极性缓冲电路，GTO、BJT、IGBT等自关断器件，工作频率比SCR高得多，用有极性缓冲电路。
电力电子文献综述 姓名：范毅光 班级：14电气2班 学号：1405130221
电力有源滤波器 电力电子装置自身所具有的非线性导致了电网中含有大量谐波，这些谐波给电力系统带来了严重的污染，严重危害了用电设备和通信系统的稳定运行。虽然传统的无源电力滤波器具有结构简单、成本低、技术成熟、运行费用低等优点，但同时也有一些缺点，例如只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会与电网阻抗产生谐振反而而使谐波放大。目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器，有源电力滤波器也是一种电力电子装置，且相关技术的研究也日渐成为研究的热点。本文阐述了几种常见APF的拓扑结构及各自的优缺点，详细分析了基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法，比例控制和前馈控制两种电流环控制策略以及SPWM和SVPWM两种调制策略。介绍了电力有源滤波器的基本原理和结构，并设计了并联型有源电力滤波器的控制系统，实验结果表明,其谐波抑制和无功补偿可以达到良好的效果,在技术上是可行的。 随着现代科技的发展，一方面，危害电能质量的因素不断增加，例如，以电力电子装置为代表的非线性负荷的使用、各种大型用电设备不断普及，如高性能办公设备、精密实验仪器、计算机、通信及数据处理系统、精密生产过程的自动控制设备等。上述问题的矛盾越来越突出，这使得电能质量问题对电网和配电系统造成直接危害和可能对人类生活造成的损失也越来越大，因此电能质量的好坏直接关系到国民经济的总体效益。 一．谐波对电力系统主要危害： 1.谐波增加了公共电网的附加输电损耗，降低了发电、输电设备的利用率。 2.在电缆输电的情况下，谐波以正比于其电压幅值的形式增加了介质的电场强度，缩短了电缆的使用寿命，还增加了事故概率和修理费用。 3.谐波会影响甚至严重影响用电设备的正常工作。 4.谐波还引起某些继电器、接触器的误动作。 5.谐波使得常规电气仪表测量不准确。 6.谐波对周围环境产生电磁干扰，影响通信、电话等设备的正常工作。 7.谐波容易使电网产生局部的并联或串联谐振，而谐振导致的谐波放大效应又进一步恶化和加剧了所有前述问题。 国家标准GB/T14549—1993对电能质量公用电网谐波作出了限定，因此减小谐波影响是电力工程必须考虑的重要问题。 二．抑制谐波的方法： 无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点。 目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用电力有源滤波器APF。有源电力滤波器也是一种电力电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生与该
电力电子装置及系统概述 张密李静怡牟书丹李子君 0 引言 在电力系统中，许多功能的实现都需要靠电力电子装置来完成。比如说可再生能源的并网发电、无功和谐波的动态补偿、储能装置的功率转换、配用电能的双向流动、交直流电网的柔性互联等。 随着科技的日益发展，大功率、高电压电力电子器件的发展，变换器单元化、模块化以及智能化水平的提高，控制策略和调制策略性能的提升，电力电子装置在电力系统中的作用会越来越大。 1 电力电子装置及系统的概念 电力电子装置是以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制的装置。 电力电子装置和负载组成的闭环控制系统称为电力电子控制系统，其基本组成如图所示。它是通过弱电控制强电实现其功能的。控制系统根据运行指令和输入、输出的各种状态，产生控制信号，用来驱动对应的开关器件，完成其特定功能。 2 电力电子装置的主要类型 电力电子装置的种类繁多，根据电能转换形式的不同，基本上可以分为5大类：交流-直流变换器（AC/DC）、直流-交流变换器（DC/AC）、直流-直流变换器（DC/DC）、交流-交流变换器（AC/AC）和电力电子静态开关。 1.AC/DC变换器 AC/DC变换器又称整流器。用于将交流电能变换为直流电能。 2.DC/DC变换器 DC/DC变换器用于将一种规格的直流电能变换为另一种规格的直流电能。采用PWM 控制的DC/DC变换器也称直流斩波器，主要用于直流电机驱动和开关电源。 3.DC/AC变换器 DC/AC变换器又称逆变器。用于将直流电能变换为交流电能。根据输出电压及频率的变化情况，可分为恒压恒频（CVCF）及变压变频（VVVF）两类，前者用作稳压电源，后者用于交流电动机变频调速系统。 4.AC/AC变换器 AC/AC变换器用于将一种规格的交流电能变换为另一种规格的直流电能。输入和输出频率相同的称为交流调压器，频率发生变化的称为周波变换器或变频器。 5.静态开关 静态开关又称无触点开关，它是由电力电子器件组成的可控电力开关。 根据需要，以上各类变换可以组合应用。此外，各类变换器正在向模块化发展，可方便地组成不同功率等级的变换器。 3 电力电子装置的应用概况 3.1发电阶段中的应用 （1）发电机组励磁。 大型发电机组应用静止励磁技术，与励磁机相比，具有调节速度快、控制简单的特点，显著提高
DJDK-1 型电力电子技术及电机控制实验装置简介及操作 1-1 控制屏介绍及操作说明 一、特点 (1)实验装置采用挂件结构，可根据不同实验内容进行自由组合，故结构紧凑、使用方便、功能齐全、综合性能好，能在一套装置上完成《电力电子技术》、《自动控制系统》、《直流调速系统》、《交流调速系统》、《电机控制》及《控制理论》等课程的主要实验。 (2)实验装置占地面积小，节约实验室用地，无需设置电源控制屏、电缆沟、水泥墩等，减少基建投资；实验装置只需三相四线的电源即可投入使用，实验室建设周期短、见效快。 (3)实验机组容量小，耗电小，配置齐全；装置使用的电机经过特殊设计,其参数特性能模拟3KW左右的通用实验机组。 (4)装置布局合理，外形美观，面板示意图明确、清晰、直观；实验连接线采用强、弱电分开的手枪式插头，两者不能互插，避免强电接入弱电设备，造成该设备损坏；电路连接方式安全、可靠、迅速、简便；除电源控制屏和挂件外，还设置有实验桌，桌面上可放置机组、示波器等实验仪器，操作舒适、方便。电机采用导轨式安装，更换机组简捷、方便；实验台底部安装有轮子和不锈钢固定调节机构，便于移动和固定。 (5)控制屏供电采用三相隔离变压器隔离，设有电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，切实保护操作者的安全，为开放性的实验室创造了安全条件。 (6)挂件面板分为三种接线孔，强电、弱电及波形观测孔，三者有明显区别，不能互插。 (7)实验线路选择紧跟教材的变化，完全配合教学内容，满足教学大纲要求。 二、技术参数 (1)输入电压三相四线制380V±10% 50Hz (2)工作环境环境温度范围为-5—40℃,相对湿度<75%,海拔<1000m (3)装置容量：＜１.5kVA (4)电机输出功率:＜200W (5)外形尺寸：长×宽×高=1870㎜×730㎜×1600㎜ 1-2 DJK01电源控制屏 电源控制屏主要为实验提供各种电源，如三相交流电源、直流励磁电源等；同时为实验提供所需的仪表，如直流电压、电流表，交流电压、电流表。屏上还设有定时器兼报警
《电力电子装置及控制》课程教学大纲 Power Electronic Devices and Control 课程编号：2000151 适用专业：电气工程及其自动化 学时数：48 学分数：3 执笔者：叶斌编写日期：2002.5 一、课程的性质和目的 课程性质：《电力电子装置及控制》是电气工程及其自动化专业的专业课、必修课，主要内容为电力电子实用技术和典型电力电子装置的控制技术。 主要任务 1．使学生了解电力电子技术在国民经济中的重大作用以及电力电子技术的发展现状，扩大学生视野，启发学生创新思维； 2．在先修课“电力电子器件”和“电力电子技术”课程的基础上，进一步介绍大功率变流电路的结构、工作原理、功能指标，理解大功率电力电子实用装置的构成、基本电量的计算方法和所有装置需解决的共同技术问题； 3．介绍几类电力电子实用装置，使学生掌握其工作原理、运行特性、以及依据装置所服务的实际负载特点所采用的控制手段，培养学生面向生产、面向实际、面向工程的实际运用能力。 4．本门课是在学生学习过多门技术基础课的基础上开设的，它涵盖知识的内容多，面广，难度大，实用性强，能培养学生融会贯通知识、提高综合应用知识解决实际问题的能力。 二、课程教学内容 第一章整流装置（6学时） 内容：介绍大功率整流电路的典型结构和控制方式；整流装置的功能指标、改善功率因数的措施；电力电子装置的谐波及其抑制、快速静止无功补偿装置的基本原则。 学习要求及重点：掌握大功率整流的典型电路结构，技术性能，功能指标、抑制谐波以及提高功率因数的措施。 作业本章作业4~6题，内容：大功率多相整流基本电量计算2题；多重化整流电路的谐波分析计算2题；功率因数的计算1题；静止无功补尝装置原理分析1题。 第二章逆变装置（6学时） 内容：重点介绍逆变器输出谐波的抑制及波形的改善、三点式逆变电路工作原理、谐振直流环节逆变器以及DC/AC变换技术的应用。 学习要求及重点：重点掌握谐波的抑制、SPWM波调制技术、三电平逆变器和谐振直流环节逆变器的工作原理，以及DC/AC变换技术的应用。 作业：基本逆变电路的计算2题；逆变器的多重化技术2题；结合教学内容，查阅文献资料，写出有关逆变技术的应用论文1篇。 第三章直流传动装置（10学时） 内容：本章主要内容为由AC/DC和DC/DC变流装置供电的直流电动机系统特性及典型系统的控制技术。重点介绍V—M系统的开、闭环控制特性、直流电动机不可逆双闭环调速系统及可逆调速系统的控制技术及系统性能。
一、电力电子装置GC 1．电力电子装置是以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现和控制的装置。 2．电力电子装置和负载组成的闭环控制系统称为电力电子控制系统。3．电力电子装置及其控制系统的基本组成：它是通过弱电控制强电实现其功能的 4．电力电子装置的主要类型 （1）根据电能转换形式的不 同，基本上可以分为5大 类：交流-直流变换器(AC/ DC)、直流-交流变换器（D C/AC)、直流-直流变换器 （DC/DC)、交流-交流变换 器（AC/AC)和电力电子静 态开关。 ① AC/DC变换器又称整流器。用于将交流电能变换为直流电能。 ② DC/DC变换器用于将一种规格的直流电能变换为另一种规格的直流 电能。 ③ DC/AC变换器又称逆变器。用于将直流电能变换为交流电能。 ④ AC/AC变换器用于将一种规格的交流电能变换为另一种规格的交流 电能。 ⑤静态开关又称无触点开关，它是由电力电子器件组成的可控电力开 关。 5．电力电子装置的应用概况： （1）电力电子装置在供电电源、电机调速、电方至统'等方面都得到了广泛的应用。 ①直流电源装置通信电源充电电源电解、电镀直流电源开关电源 ②交流电源装置交流稳压电源通用逆变电源不间断电源UPS ③特种电源装置静电除尘用高压电超声波电源感应加热电源焊 接电源④电力系统用装置高压直流输电无功功率补偿装置和电力有源滤 波器电力开关 ⑤电机调速用电力电子装置交、直流调速装置 ⑥其他实用装置电子整流器和电子变压器空调电源微波炉、应急 灯等电源 6．发展前景 （1）交流变频调速绿色电力电子装置电动车新能源发电信息电源7．应用技术： （1）散热技术：PN结的性能与温度密切相关，每种电力电子器件都要规定最高允许结温Tim，器件在运行时不应超过7V和功耗的最大允许值Pm，否则器件的许多特性和参数都要有较大变化，甚至使器件被永久性地烧坏。 （2）缓冲电路：抑制开关器件的di/dt、du/d t，改变开关轨迹，减少开关损耗，使之 工作在安全工作区内。能量以热的形式 消耗在缓冲电路的电阻上。采用有极性 的缓冲电路，以便加快电容或电感的抑 制作用。 （3）保护技术 ①防止过电流的措施：为了防止桥臂中两个 开关器件直通，通常对两个开关器件的 驱动信号进行互锁并设置死区。 1）互锁就是桥臂中一开关器件有驱动信号 时，绝对不允许另一开关器件有驱动信号，可以利用门电路将桥臂中两个驱动信号进行互锁。 2）死区是指桥臂中两个开关器件都不允许开通的时间。一般元件的关断时间往往大于开通时间，当接收到开通信号后应该推迟一定的死区时间再驱动开关管，才能避免（死区t取关断t1.5~2倍） ②电流信号检测慢速型快速型；输出过压保护；输入瞬态电压抑制； 输入欠压保护；过温保护；器件控制极保护；自锁式保护电路 二、高频开关电源 1 / 4
电力电子装置与系统考试资料仅供参考 学院：机电学院 专业：应用电子 班级： 学号： 姓名：
摘要：本文简单回顾了电力电子技术及其器件的发展过程，介绍了现在主流的电力电子器件的工作原理、应用范围及其优缺点，探讨了在21世纪中新型电力电子器件的应用展望。关键词：电力电子技术；晶闸管；功率集成电路； 引言 电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。从1958年美国通用电气（GE）公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代，这标志着电力电子技术的诞生。到了70年代，晶闸管开始形成由低压小电流到高压大电流的系列产品。同时，非对称晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等晶闸管派生器件相继问世，广泛应用于各种变流装置。由于它们具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、响应快等优点，其研制及应用得到了飞速发展。 由于普通晶闸管不能自关断，属于半控型器件，因而被称作第一代电力电子器件。在实际需要的推动下，随着理论研究和工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量和类型等方面得到了很大发展，先后出现了GTR、GTO、功率MOSET等自关断、全控型器件，被称为第二代电力电子器件。近年来，电力电子器件正朝着复合化、模块化及功率集成的方向发展，如IGPT、MCT、HVIC等就是这种发展的产物。 电力整流管 整流管产生于本世纪40年代，是电力电子器件中结构最简单、使用最广泛的一种器件。目前已形成普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管等三种主要类型。其中普通整流管的特点是：漏电流小、通态压降较高（1.0～1.8V）、反向恢复时间较长（几十微秒）、可获得很高的电压和电流定额。多用于牵引、充电、电镀等对转换速度要求不高的装置中。较快的反向恢复时间（几百纳秒至几微秒）是快恢复整流管的显著特点，但是它的通态压降却很高（1.6～4.0V）。它主要用于斩波、逆变等电路中充当旁路二极管或阻塞二极管。肖特基整流管兼有快的反向恢复时间（几乎为零）和低的通态压降（0.3～0.6V）的优点，不过其漏电流较大、耐压能力低，常用于高频低压仪表和开关电源。目前的研制水平为:普通整流管（8000V/5000A/400Hz）；快恢复整流管（6000V/1200A/1000Hz）；肖特基整流管（1000V/100A/200kHz）。
目录 无功功率发生器（7000VA）设计 (2) 1 无功补偿装置概述 (2) 1.1无功补偿的作用和意义 (2) 1.2阻抗补偿方案 (5) 1.2.1 晶闸管投切电容器TSC (5) 1.2.2 晶闸管控制电抗器TCR (6) 1.2.3晶闸管控制串联电容器TSC (7) 1.3 电压源变流器型补偿方案 (7) 1.3.1 无功功率发生器 (8) 1.3.2 开关型串联基波电压补偿器 (9) 2静止无功发生器（SVG）的设计 (9) 2.1 静止无功发生器(SVG)主电路 (10) 2.2 无功电流检测电路 (13) 2.3 无功控制电路 (14) 3 系统仿真及分析 (15) 3.1 系统仿真模型 (15) 3.2 仿真结果与分析 (17) 结束语 (21) 参考文献 (22)
无功功率发生器（7000VA）设计1 无功补偿装置概述 1.1无功补偿的作用和意义 自二十一世纪以来，我国经济飞速发展，电力系统作为国民经济基础，也因需求的不断增大，其规模也越来越大。而各行各业，对电力的需求和依赖变得越来越强烈，使得电力系统得到了迅速的发展。在保证电能质量的前提下，如何保证电力系统稳定、安全、经济的运行及提高用电效率是目前面临的一个重大而迫切的问题。 电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在用电负荷和电源之间往复交换，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。无功功率反映了内部与外部往返交换能量的情况，它并不像有功功率那样表示单位时间所做的平均功率，但是它和有功功率一样是维护电力系统稳定，保证电能质量和安全运行必不可少的。 如果电网中的无功功率不足，致使用电设备没有足够的无功功率来建立和维持正常的电磁场，就会造成设备的端电压下降，不能保证电力设备在额定的技术参数下工作，从而影响用电设备的正常工作。具体表现在以下三方面：（1）降低有功功率，使电力系统内的电气设备容量不能得到充分利用。在额定电压和额定电流下，由cos =可以看出，若功率因数降低，则有功功率 P UIφ 随之降低，是设备容量不能充分利用。 （2）增加输、配线电路中的有功功率和电能损耗。设备功率因数降低，在线路输送同样有功功率时，线路中就会流过更多的电流，是线路中的有功功率损耗增加。 （3）是线路的电压损失增加。使负载端的电压下降，有时甚至低于允许值，从而严重影响电动机及其他用电设备的正常运行。特别是在用电高峰季节，功率
三相正弦波变频电源设计 1设计任务分析 设计并制作一个三相正弦波变频电源，输出频率范围为20-100Hz，输出线电压有效值为36V，最大负载电流有效值为3A，负载为三相对称阻性负载（Y型接法）。三相正弦波变频电源原理方框图如图1-1所示。 图1-1 三相正弦波变频电源原理框图 2 三相正弦波变频电源系统设计方案选择 2.1 整流滤波电路方案选择 方案一：三相半波整流电路。该整流电路在控制角小于30°时，输出电压和输出电流波形是连续的，每个晶闸管按相序依次被触发导通，同时关断前面已经导通的晶闸管，每个晶闸管导通120°；当控制角大于30°时，输出电压，电流的波形是断续的。 方案二：三相桥式整流电路。该整流电路是由一组共阴极电路和一组共阳极电路串联组成的。三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。 三相桥式整流电路在任何时候都有两个晶闸管导通，而且这两个晶闸管中一个是共阴极组的，一个是共阳极组的。他们同时导通，形成导电回路。 比较以上两种方案，方案二整流输出电压高，纹波电压较小且不存在断续现象，同时因电源变压器在正，负半周内部有电流供给负载，电源变压器得到了充分的
利用，效率高，因此选用方案二。滤波电路用于滤波整流输出电压中的纹波，采用负载电阻两端并联电容器C的方式。 2.2 逆变电路方案选择 根据题目要求，选用三相桥式逆变电路 方案一：采用电流型三相桥式逆变电路。在电流型逆变电路中，直流输入是交流整流后，由大电感滤波后形成的电流源。此电流源的交流内阻抗近似于无穷大，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电流是幅值等于输入电流的方波电流。 方案二：采用电压型三相桥式逆变电路。在电压型逆变电路中，直流电源是交流整流后，由大电容滤波后形成的电压源。此电压源的交流内阻抗近似于零，他吸收负载端的谐波无功功率。逆变电路工作时，输出电压幅值等于输入电压的方波电压。 比较以上两种方案，电流型逆变器适合单机传动，加，减速频繁运行或需要经常反向的场合。电压型逆变器适合于向多机供电，不可逆传动或稳速系统以及对快速性要求不高的场合。根据题目要求，选择方案二。 2.3 SPWM（正弦脉宽调制）波产生方案选择 在给设计中，变频的核心技术是SPWM波的生成。 方案一：采用SPWM集成电路。因SPWM集成电路可输出三相彼此相位严格互差120°的调制脉冲，随意可作为三相变频电源的控制电路。这样的设计避免了应用分立元件构成SPWM波形发生器离散性，调试困难，稳定性较差。 方案二：采用AD9851DDS集成芯片。AD9851芯片由告诉DDS电路，数据输入寄存器，频率相位数据寄存器，告诉D/A转换器和比较器组成。由该芯片生成正弦波和锯齿波，利用比较器进行比较，可生成SPWM波。 方案三：利用FPGA通过编程直接生成SPWM波。利用其中分频器来改变脉冲信号的占空比和频率，主要是可通过外部按钮发出计数脉冲来改变分频预置数，实现外部动作来控制FPGA的输出信号。
目录 1设计要求 (2) 2设计原理 (3) 2.1高频开关电源的基本组成 (3) 2.1.1开关电源的输入环节 (3) 2.1.2功率变换电路 (4) 2.1.3 控制及保护电路 (5) 2.2单端反激电源基本原理 (7) 2.2.1共同关系式 (7) 2.2.2连续工作模式 (8) 2.2.3不连续工作模式（含临界工作模式） (8) 3单端反激AC-DC-DC电源的设计 (9) 3.1 整流环节设计 (9) 3.2滤波环节设计 (12) 3.2.1滤波原理 (12) 3.2.2 RC滤波电路 (12) 3.2.3 LC滤波电路 (13) 3.2.4 滤波参数设计 (14) 3.3 主电路设计 (16) 3.3.1单端反激式开关电源电路的设计 (16) 3.3.2反馈环设计 (16) 4 模型仿真 (18) 4.1 AC DC整流滤波电路仿真 (18) 4.2开环系统仿真 (19) 4.3 闭环系统仿真 (22) 5 小结 (25) 参考文献 (26)
单端反激AC-DC-DC电源（20V，10W） 设计 1 设计要求 初始条件： 设计一个AC-DC-DC电源，具体参数如下：三相交流输入220V/50Hz，输出直流电压20V,纹波系数<5%，功率10W。 要求完成的主要任务: （1）对AC-DC-DC 电源进行主电路设计； （2）控制方案设计； （3）给出具体滤波参数的设计过程； （4）在MATLAB/Simulink搭建闭环系统仿真模型，进行系统仿真；（5）分析仿真结果，验证设计方案的可行性。
2 设计原理 2.1高频开关电源基本组成 高频开关电源主要由输入环节、功率变换电路以及控制驱动保护电路3大部分组成。 2.1.1开关电源的输入环节 1）输入浪涌电流和瞬态电压的抑制 （1）输入浪涌电流抑制 在合闸的瞬间，由于输入滤波电容的充电，在交流电源端会呈现非常低的阻抗，产生大的浪涌电流，为了将浪涌电流控制在安全范围内，根据高频开关电源功率的大小，一般采取以下两种方法：一种是限流电阻加开关，另一种是采用负温度系数热敏电阻的方法。 限流电阻加开关的方法，是将限流电阻串接于交流线路之中或整流桥之后的直流母线上，开关与限流电阻并联，当滤波电容充满电荷后，开关导通，短接电阻，因此可用晶闸管组成无触点开关。 选择具有负温度系数的热敏电阻NTC取代上述电阻，就不需要开关。在合闸的瞬间NTC电阻的阻值很大，流过电流之后，温度上升，阻值迅速变小，既可以限制浪涌电流，又可以保证输入环节在稳态工作时不消耗太大的功率。 对于功率很小的开关电源，可以直接在线路中串接电阻限制浪涌电流。 （2）输入瞬态电压抑制 通常是在交流线路间并联压敏电阻或者瞬态电压抑制二极管来抑制输入瞬态电压。瞬态电压抑制二极管简称TVS器件，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低，允许大电流听过，并将电压钳制到预定水平，它的应用效果相当一个稳压管，但TVS能承受的瞬时脉冲功率可达上千瓦，其钳位响应时间仅为1ps。在脉冲时间10ms条件下，TVS允许的正向浪涌电流可达 50A~200A。双向TVS适用于交流电路，单向TVS用于直流电路
一、简答题 1.电力电子装置的主要类型有哪几种 AC/DC转换、DC/AC转换、DC/DC转换、AC/AC转换、静态开关 2.晶闸管能否控制其关断双向晶闸管与普通晶闸管额定电流的定义 只能控制开；双向晶闸管额定电流按照有效值，普通晶闸管按照通态平均值3.电力电子器件需要散热的重要性其散热途径有哪几种 PN结是电力电子器件的核心，由于PN结的性能与温度密切相关超过规定最高值时，器件的许多特性和参数都会有较大变化，甚至使器件被永久性的烧坏。散热：热传导、热辐射、热对流 4.电力半导体器件多工作在硬开关方式下，为减小开关损耗需要增加什么电路该电路的主要作用是什么 缓冲电路；作用：抑制di/dt,du/dt,改变开关轨迹，减少开关损耗，使之工作在安全工作区内。 [ 5.电力电子开关器件防止过电流保护的措施有哪些 对两个开关器件的驱动信号进行互锁并设置死区。 6.高频开关电源的输入浪涌电流和输入瞬态电压如何抑制 浪涌：限流电阻加开关、采用负温度系数热敏电阻 瞬态电压：在交流线路间并联压敏电阻、瞬态电压抑制二极管 7.常用的功率因素校正的方法有几种分别如何实现功率因素校正的原理 无缘功率因素矫正：在电源输入端加入电感量很大的低频电感，以便减小滤波电容充电电流的尖峰。 有缘功率因素矫正：使电源的输入功率因数提高到1 8.后备式UPS的原理是什么，其优点是什么 正常情况，电网对UPS充电；故障时，UPS将蓄电池中存储的备用直流电变换为50HZ/220V电压队负载供电 - 9.锁相环包含哪几个基本部件简述锁相环的工作原理 包括：鉴相器、环路滤波器、压控振荡器 工作原理：鉴相器检测输入信号与反馈信号的相位偏差，利用相位偏差产生控
主控制屏Dk01介绍 一．电源部分 电源部分的面板如图2—2所示。在面板上布置了主电源、低压直流电源的输出端及控制开关、励磁电源输出端、交流电压表、交流电流隶、转速表、直流电压表、直流电流表等。 1．主电路电源 主电路电源由面板上部的按钮开关控制，按“闭合”按钮，则主电路电源接通，“主电路电源输出”端A2、B2、C2带电。三相交流电源电压由左上部的交流电压表指示，并由“交流电源电压指示”开关控制而分别观测Uab、Ubc、Uca
三个线电压。 主电路电源的输出电压由“调连电源选择开关”控制：当开关置“直流调速”档时，A2、B2、C 2输出线电压为220 V；当开关置“交流调速”档时，A 2、B2、C 2输出线电压为250 V 。 2．励磁电源 若开关投向“开”，则励磁电源输出为220V的直流电压，并有发光二极管指示电源是否正常，励磁电源由0.5A熔丝保护。励磁电源为直流电机提供励磁电流。由于励磁电源的容量有限，一般不要作为其他直流电源使用。 3．低压直流控制电源 低压直流控制电源由面板左上角的“低压控制电源”开关控制，“低压电源输出”端有土15V，十5V，两组十24V低压直流控制电源。其中土15V电源作为控制系统的电源，其中一组与十15V共地的十L 24v作为脉冲功放级电源，同时连线至Dk 01上的五芯插座，另一组地线单独的24V连线至Dk 01左边面板上的输出插口；十5V电源为交、直流调速系统进行微机控制实验提供了条件。4．脉冲选择及工作状态指示 在面板中间有“触发电路脉冲指示”及“Ⅱ桥工作状态指示”。 当“触发电路脉冲指示”指示为“宽”时，晶闸管上的触发脉冲为后沿固定、前沿可变的宽脉冲链；当“触发电路脉冲指示”指示为“窄”时，晶问管上的触发脉冲为互差为60°的双窄脉冲。当“Ⅱ桥工作状态指示”指示为“变频”时，Ⅱ组晶闸管上的触发脉冲来自DK06组件挂箱上环形分配器产生的逆变器触发脉冲；当“Ⅱ桥上作状态指示”指示为“其他”时，Ⅱ组晶闸管上的触发脉冲为来自GT(变流桥触发电路)板的双窄脉冲。“触发电路脉冲指示’’和“Ⅱ桥工作状态指示”由控制柜内GT板和AP2(脉冲放大器)板上的钥子开关来分别控制。5．面板仪表 电源面板下部设置有上2000 r／min的转速表、土300 V直流电压表，土2A 的直流电流表，均为中零式，能为可逆凋速系统提供转速、电压、电流指示。二．主电路与集成触发电路
第一章 电力电子装置及系统的概念 电力电子控制系统 ---电力电子装置和负载组成的闭环系统。在设计电路参数时，必须考虑负载因素(功率、特性等)。 定义：以满足用电要求为目标，以电力半导体器件为核心，通过合理的电路拓扑和控制方式，采用相关的应用技术对电能实现变换和控制的装置 电力电子装置的主要类型： AC/DC 变换器（整流器） DC/DC 变换器（采用PWM 控制的变换器也叫直流斩波器） AC/AC 变换器（输入输出频率相同叫做交流调压器，频率变化叫变频器） DC/AC 变换器（逆变器） 静态开关（静态开关通、断时没有触点动作，从而消除了电弧的危害。且静态开关由电子电路控制，自动化程度高。） 散热： 散热措施： 减少器件损耗：采用软开关电路，增加缓冲电路等措施。 散热措施：提高接触面光洁度，涂导热硅脂，施加合适安装压力。 选择有效散热面积大的散热器。 结构设计注意风道的形成，可以用水、油等介质管道帮助冷却。 缓冲电路 关断缓冲电路 开通缓冲电路 复合缓冲电路 过电流保护： 防止过电流： 互锁：桥臂中一开关器件有驱动信号时，绝对不允许另一开关器件有驱动信号，可以利用门电路将桥臂中两个驱动信号进行互锁。 死区：桥臂中两个开关器件都不允许开通的时间。时间为器件关断时间的1.5-2倍 电流信号检测
过电流保护方法： ①利用参数状态识别对单个器件进行自适应保护。当饱和压降超过限定值的时候，器件驱动电路自动封锁脉冲。②利用常规办法进行最终保护。晶闸管用快速熔断器，高频开关器件用电流检测，过流时限制电流，必要时封锁驱动脉冲。 第二章 1高频开关电源的基本组成： （1）输入环节：输入浪涌电流抑制、瞬态电压抑制、线路滤波器、输入整流滤波 浪涌电流：在合闸的瞬间，由于输入滤波电容的充电，交流电源端阻抗低，产生浪涌电流。抑制方法：限流电阻加开关（将限流电阻串接于交流线路或整流桥后的直流母线上，开关与电阻并联）、采用负温度系数热敏电阻NTC、功率很小的开关电源直接在线路中串接电阻限制浪涌电流。 瞬态电压：在交流线路间并联压敏电阻或者瞬态电压抑制二极管（TVS）抑制输入瞬态电压 （2）功率变换电路（Buck变换、Boost变换、Buck/Boost变换、正激、反激、推挽、半桥、全桥） （3）控制驱动保护电路：PWM电压控制模式、PWM峰值电流控制模式 3高频开关电源的控制模式： PWM电压控制模式：容易但响应慢（最基本的一种控制方式：单一的电压闭环） 电压控制的原理如下图所示，它只有一个电压反馈环，误差放大器的输出与恒定频率的三角波相比较，通过脉冲宽度调制，得到要求的输出电压。单一回馈的电压环使设计和调试都比较容易；但是当输入电压或负载发生突变时，要经过主电路的输出电容和电感L延时，以及电压放大器时的延时，再传至PWM比较调制脉宽，使输出电压变化，这几个延时是电压控制模式瞬时响应慢的主要因素。 改善电压模式瞬态响应慢：采用电压前馈模式控制PWM（斜坡可变化，响应快） 输入电压对电阻、电容（R ff、C ff）充电产生可变化的锯齿波，当输入电压增高，充电电流
华北水利水电大学 《电力电子装置及系统》 课程设计 题目基于STM32高频开关电源的初步设计 学院电力学院 专业电子科学与技术 姓名陶志豪 学号201312227 指导教师常继远 完成时间2016.11.25
基于STM32高频开关电源的初步设计 摘要 随着时代的进步和科技的发展，电子设备已经趋于大众化，给我们带来极大方便。在智能设备中，单片机占有很高地位，其中STM32单片机备受人们喜爱，以STM32位主控芯片的各种智能设备极其广泛。随着智能设备的发展，其对电源的需求越来越高，不仅仅要求电源质量的优越，在小型化上要求越来越高。本高频开关电压源，主要基于STM32F103芯片设计，极大利用单片机内部资源，为其他32位单片机提供电源设计方案。 本设计由主电路、驱动电路、控制电路三大部分组成。另外，为了实现高集成，本次采用高频变压器进行变压；其次，通过逆变电路得到高频矩形波，然后通过整流滤波得到的直流电压的信号质量将会更加优越。PWM控制电路采用单片机内置ADC采样模块，采集输出电压信号并将采集到的电压量与参考电压进行比较，通过调节PWM输出的占空比，实现PWM的控制。驱动电路采用IR2110驱动芯片，通过接收单片机传输过来的PWM信号，从而实现对主电路4个开关管的驱动控制，而且，IR2110芯片有光电隔离和电磁隔离，不需要再外加隔离芯片保护。 关键词：高频变压；整流逆变；光电隔离；A/D转换；PWM。
目录 摘要 (1) 第1章绪论 (4) 1.1本课题研究背景 (4) 1.2本课题研究的意义 (5) 1.3本课题主要研究内容 (5) 第2章设计方案 (7) 2.1设计思路 (7) 2.2方案论证 (7) 2.3系统方案 (8) 第3章硬件设计 (10) 3.1硬件总体框图 (10) 3.2主电路设计 (10) 3.2.1整流、滤波电路 (10) 3.2.2逆变电路 (11) 3.2.3高频变压电路 (12) 3.2.4低压整流输出电路 (13) 3.3驱动电路设计 (14) 3.4控制电路设计 (16) 3.4.1单片机系统设计 (16) 3.4.2PWM产生设计 (18) 3.4.3采样电路设计 (19) 3.5辅助电源电路 (22) 第4章软件设计 (24) 4.1PWM产生控制 (24) 4.2AD采样设计 (25) 4.3逆变控制 (26) 总结 (27)