电力电子课程设计交直变频调速

现代电力电子技术课程设计介绍电力电子技术被广泛应用于现代工业生产、家庭用电和交通运输等方面。

因此，现代电力电子技术课程设计是电力工程专业的核心课程之一。

本文将介绍一种基于硬件和软件的电力电子课程设计，学生可以在课程中了解电力电子技术的基本原理和应用。

实验目的通过课程设计，学生应能掌握以下知识和能力：•了解电力电子技术的基本原理和应用；•熟悉电力电子硬件设备的搭建和使用；•掌握基于软件的电力电子控制方法；•能够完成基于电力电子技术的实际工程项目。

实验设备本次课程设计所需硬件设备如下：•变频调速控制器；•电机模拟负载；•相变器；•电容电压采样电路；•行波管电磁管；软件设备：•MATLAB/Simulink仿真软件。

实验内容选定一个具体的电力电子应用场景，例如交流电机的调速控制。

根据实际需求，设计和实现一个电力电子系统，包括硬件和软件两部分。

其中，硬件部分主要包括变频调速控制器、电机模拟负载、相变器、电容电压采样电路和行波管电磁管等，软件部分主要包括基于MATLAB/Simulink的控制算法设计。

实验具体步骤如下：1.搭建硬件设备搭建电力电子硬件设备，连接好所有器件，确定所有元件的工作状态。

变频调速器的输出需要用直流电压给相变器，经过相变器相位控制后，得到所需的交流电压输出给模拟电机负载。

电容电压采样电路与控制板需要连接好，以获取控制信号并输出到行波管电磁阀控制端口。

完成硬件连接后进行设备检测，确保所有器件均正常工作。

2.编写Simulink模型根据实际场景和需求，设计一个Simulink模型，使用PID控制算法为变频调速器提供控制信号。

在Simulink中分别设置输入、输出和控制算法，确保所有参数设定正确，且控制算法具有良好的控制效果。

3.模型仿真将Simulink模型与搭建好的硬件设备连接，进行系统仿真。

通过调整PID参数，检验仿真效果与控制性能。

如果仿真结果不理想，则重复调整控制算法和参数，以达到更好的控制效果。

交直流调速系统简介交直流调速系统是一种广泛应用于电机调速的控制系统。

它通过控制电机输入的电压或电流，实现对电机输出转速的精确控制。

交直流调速系统在工业领域中的应用非常广泛，可以用于机械设备、电梯、风机、泵站等各种场合。

原理交直流调速系统的基本原理是采用电力电子技术，将交流电转换为直流电，并通过控制器对直流电进行调节，再将调节后的直流电供给电机，从而实现对电机的转速控制。

交直流调速系统的核心部件是变频器，它通过改变电压或频率的大小，控制电机的转速。

变频器通常由整流器、滤波器、逆变器和控制器组成。

•整流器：将交流电转换为直流电，通过整流和滤波过程，将交流电的波形变换为平滑的直流电。

•逆变器：将调节后的直流电转换成交流电，逆变器可以改变输出的频率和电压大小，从而实现对电机转速的控制。

•控制器：控制系统的大脑，接收输入的控制信号，根据设定的转速要求对逆变器进行控制。

优势交直流调速系统相比传统的电阻调速和磁阻调速有以下几个优势：1.节能高效：交直流调速系统可以根据负载的需求调节电机的转速，避免了不必要的能耗，提高了能源利用效率。

2.转速范围广：通过控制器的精确调节，交直流调速系统可以实现广范围的转速调节，满足不同应用场景的需求。

3.控制精度高：交直流调速系统具有良好的转速控制性能，可实现对电机的精确控制，提高生产过程的稳定性和产品质量。

4.可靠性强：交直流调速系统采用先进的电力电子技术，具有较高的可靠性和抗干扰能力，可以适应恶劣的工作环境。

5.维护成本低：交直流调速系统的维护成本相对较低，设备运行稳定可靠，减少了维修和更换的频率。

应用领域交直流调速系统广泛应用于各个领域，特别适用于以下场合：1.机械设备：交直流调速系统可以应用于各种机械设备的转速调节，如印刷机、纺织机、切割机等。

2.电梯：交直流调速系统可以实现电梯的平稳起动和停止，提高电梯运行的安全性和舒适性。

3.风机：交直流调速系统可以应用于风机的转速调节，根据风量需求自动调节风机的运行速度，降低能耗。

前言《电力电子技术》是普通高等工科学校电气自动化专业和电气技术专业的主要课程，而本次电力电子技术课程设计是在学习完《电力电子技术》这门课程后一个重要性的实践性教学环节，通过把理论知识运用于实践，加深对这门课程的理解和掌握其精髓，通过实践巩固理论知识，实现理论与实践的完美结合，为此后解决实际问题打下坚实的基础。

同时也增强实践意识，培育迅速把理论知识运用于实践的能力。

在《电力电子技术》理论课程中，咱们学习了电力电子器件，整流电路，直流斩波电路，交流电力控制电路，交交变频电路，逆变电路，PWM控制技术，软开关技术，组合变流电路等方面的知识。

通过该课程设计能够进一步对所学知识的掌握，了解各类变流电路的大体原理和设计方式，培育独立分析问题和解决问题的能力。

并对电力电子的相关常识取得了解，同时对电力电子技术的各类器件具进行深层次的掌握，训练作为一名电气工程师在方方面面的综合能力，为此后在工作职位上奠定扎实的基础。

本次课程设计是交-直-交PWM变频电源的设计，按照设计要求，并适当考虑到理论与实际情形的误差，依照安全靠得住、技术先进、经济合理的要求，肯定变频电源方案论证及设计，选择主回路元件，肯定驱动电路，保护电路，缓冲电路的设计，采取PWM控制策略，肯定逆变变压器的设计等。

在本次课程设计中，前后取得了老师的大力帮忙，并与本课题同窗多次进行商讨，在此表示真挚的谢意！本次课程设计涉及面超级广，查阅了大量资料，由于很多方面的知识都是临时去学习，对所查阅的资料的正确性也没有一一考证，另外，这是本人第一次系统性进行电力电子方面课题的设计，限于在此方面知识的欠缺，设计当中不免存在并非最优方案和不完善的地方，因此，错误与疏漏的地方再所不免，望老师批评指正。

目录第一章概论 ......................................................................................................................................... - 4 -设计要求 . (4)设计内容 (4)第二章变频电源方案论证及设计 ................................................................................................... - 5 -交流-直流部份设计方案.. (5)直流-交流部份设计方案 (6)第三章主回路元件选择..................................................................................................................... - 7 -电容滤波的三相不可控整流电路 (8)双极性调制控制方式的三相桥式PWM电压型逆变电路 (10)第四章驱动电路设计.................................................................................................................... - 11 -驱动电路概述 (11)驱动电路选取 (11)第五章保护电路设计................................................................................................................... - 12 -短路保护 (12)过电压保护 (13)第六章缓冲电路设计................................................................................................................... - 13 -缓冲电路的作用 (13)缓冲电路具体设计 (14)第七章 PWM控制策略.................................................................................................................... - 15 -PWM控制技术简介 (15)PWM控制策略 (16)第八章滤波电路设计................................................................................................................... - 18 -第九章逆变电压器设计............................................................................................................... - 18 -总结................................................................................................................................................... - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 20 -[1]电力电子技术（第四版）.王兆安,黄俊.机械工业出版社.2000 ......................................... - 20 -[2]电力电子器件及其应用.李旭葆,赵永健.机械工业出版社.1996 ......................................... - 20 -附录一元件清单............................................................................................................................. - 21 -附录二电路图................................................................................................................................. - 22 -第一章概论PWM控制技术在逆变电路中的应用最为普遍，对逆变的影响也最为深刻。

电气工程及其自控化专业电力电子技术课程设计报告姓名：学号：专业班级：题目：交直交变频实验装置设计电气与电子工程学院二〇一四年XX月XX日目录一、设计的技术数据 (2)二、方案论证及选择 (2)三、主电路设计 (4)四、控制电路设计 (6)五、驱动电路设计 (9)六、保护电路设计 (10)七、总结及心得体会 (12)八、参考文献 (13)九、电路原理图 (14)十、仿真图 (16)一、设计的技术数据1、交流电源：单相220V。

2、为了IGBT的安全，中间直流电压最大为50V。

3、输出交流电压约45V。

4、输出最大电流2A。

5最大功率：100W。

二、方案论证及选择单相交-直-交变频电路主要是通过整流滤波得到直流电，再通过控制逆变电路将直流电变成某个频率的交流电。

根据实验任务要求，对控制电路部分可以采用多种方案，具体方案如下：方案一：用可控整流调压、逆变器调频的交-直-交变频器。

调压和调频分别在两个环节上，由控制电路进行协调。

由于输入环节采用可控整流，当电压和频率调得较低的时候，晶闸管整流器的控制角较大，电网端的功率因素较低。

输出环节较多采用晶闸管组成的逆变器，输出电压的谐波分量较大，一般用于较大功率的变频器。

方案二：用斩波器调压的交-直-交变频器。

整流环节采用二极管不可控整流，增设斩波器进行调压，再用逆变器调频。

虽然多了一个中间调压环节，但是输入的功率因数提高了。

输出仍然采用晶闸管逆变器，所以仍然存在谐波问题。

方案三：用PWM逆变器同时调压调频的交-直-交变频器。

由于采用二极管不可控整流产生恒定直流电源，功率因数问题用这种方法就可以解决。

用PWM逆变器，输出电压是一系列脉冲，调节脉冲宽度就可以调节输出电压值。

假如脉冲宽度按正弦分布，则输出电压中谐波可以大大减少。

谐波减少的成度还取决于逆变器功率开关的开关频率。

因此，PWM逆变器中很少采用像晶闸管之类开关频率低的半控型器件作为开关器件，而是采用开关频率高的全控型器件如GTR、GTO、MOSFET、IGBT 等。

<变频调速技术>课程标准一. 课程概述（一）课程性质变频调速技术是机电一体化专业、电气自动化专业必修课，是针对电气维修工艺员、电气设备安装维护工从事的机电设备的维护检修和试验、故障排除及维护管理工作等岗位需要的实际工作能力而设置的一门核心课程。

通过本课程的学习要求学生能够熟练掌握交流变频系统的工作原理、实现方法、机械特性、运行特点及适用场合，使学生在掌握本课程的基础上，经过实验环节有能力分析和设计交流变频系统。

本课程要求学生必须掌握本专业的必备基础理论知识和专业知识,掌握从事机电一体化专业领域实际工作的基本能力和基本技能,具有对交流变频系统的安装、调试、电气控制设备的运行与维护及故障检修等能力。

（二）课程设计思路《变频调速技术》是3年制机电类专业学生必须掌握的一门理论性和实践性都很强的专业基础课，该课程的主要目标是为了提高学生选择、使用和维护变频器及电气控制设备的能力；使学生掌握变频器的结构、基本工作原理、运行特性；熟悉变频器电气控制设备的分析调试维护方法，培养学生培养学生辩证唯物主义观点、实事求是的科学态度、逻辑思维能力、分析生产实际问题和解决实际问题的能力，培养学生的团队协作、勇于创新、敬业乐业的工作作风。

在对按照工作任务要求后，设定了认识变频器、变频器的的基本运行、变频器与继电器组合控制、变频器运行与分析、变频调速应用五个学习情境。

这五个学习情境按照基于工作过程的教学模式展开教学，用六步法（资讯、计划、决策、实施、检查、评估）对每一个情境进行教学实施，有助于提高学生的动手能力、自学能力、创新能力以及岗位能力等各项素质。

二. 培养目标根据3年制中职电类专业教学计划的要求，本课程应该达到以下教学目标：（一）知识目标：1、掌握异步电动机变频调速的控制方法和机械特性2、变频器的分类与特点3、晶闸管变频器、脉宽调制型变频器4、掌握转速开环的晶闸管变频调速系统、转差频率控制的转速闭环变频调速系统的组成和工作原理5、了解矢量变换控制的基本思想。

电力电子课程设计交直交变频器的设计电力电子技术课程设计- 1 -综述交-直-交变频器由主要由AC-DC、DC-AC两类基本电路组成，先经过AC-DC整流电路将交流电转换为直流电，经过滤波等处理后，再经过DC-AC逆变电路，将直流电转换为交流电。

整流电路采用三相全控桥整流，输出的整流电压脉动小、易于滤波；经过滤波处理后的直流电进入逆变电路，逆变电路采用PWM 控制电压式逆变电路，经过PWM技术控制逆变电路中IGBT的通断时间，实现对输出交流电的控制，以更好的满足电机对供电电源的要求。

主电路的驱动与控制，主要是对各部分开关器件的控制，即对晶闸管和IGBT的驱动与控制。

晶闸管是半控型器件，门极收到脉冲触发才能够导通，IGBT是全控型器件，门极电压触发导通，由芯片控制生成的PWM信号给IGBT触发信号，控制IGBT的通断，从而实现对主电路的精确控制。

交-直-交变频器的设计- 2 -1 主回路单元电路分析与设计1.1 变频器概述交-直-交变频器是由AC-DC、DC-AC两种基本变流电路组成，先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，因此，此类电路又称为间接交流变流电路。

交-直-交变频器与普通交-交变频器相比，最主要的优点是输出频率不再受输入电源频率的制约。

国内应用的低压变频器几乎全是电压源型，中间直流是用电容平波，整流后面可加电容滤波，再经过逆变输出理想交流电压，能够做交流电机的电压源。

1.2 整流部分整流电路AD-DC的作用是将交流电变为直流电。

按组成器件能够分为不可控、半控、全控三种；按电路结构能够分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数能够分为单相电路和三相电路。

三相整流电路输出直流电压脉动较小，易于滤波处理，故采用三相整流电路。

常见的三相整流电路有三相半波可控整流电路与三相桥式全控整流电路。

1.2.1 三相半波可控整流电路三个晶闸管阴极连接在一起，为三相半波共阴极接法，为了得到零线，变压器二次侧接成星形，一次侧连成三角形，避免三次谐波流入电网。

目录一、课程设计任务 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (2)1.3设计内容 (2)二、方案论证 (3)2.1整流电路方案 (3)2.2中间滤波电路方案 (4)2.3逆变电路方案 (4)三、主回路系统组成 (7)四、元件参数计算及选择 (8)五、单元电路设计 (10)5.1驱动电路设计 (10)5.2保护电路设计 (11)5.3缓冲电路设计 (13)5.4输出滤波设计 (15)5.5逆变变压器选择 (15)六、PWM控制策略 (17)七、总结 (20)八、参考文献 (20)附录 (21)附录一元件清单................................................................... 错误!未定义书签。

附录二原理图 (21)一、课程设计任务1.1设计目的电力电子技术课程设计是电气自动化工程专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节，复习和巩固本课程及其他课程的有关内容，对学生的实践能力的培养和实践技能分训练具有相当重要的意义。

通过设计使得获得电力电子技术必要的基本理论、基本分析方法以及基本技能的培养和训练，为学习后续课程以及从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础，也便于学生加深理解和灵活运用所学的理论，提高学生独立分析问题、解决问题的能力，为毕业后的工程实践打下良好的基础。

1.2设计要求要求交流输出额定相电压220V,额定相电流为240A，频率变化范围2~50Hz，其交流输入相电压为380V，电压波动频率为为±10％。

1.3设计内容(1)变频电源方案论证及设计(2)主回路元件选择(3)驱动电路设计(4)保护电路设计(5)缓冲电路设计(6)PWM控制策略(7)滤波电路设计(8)逆变变压器设计二、方案论证2.1整流电路方案整流电路是将交流电变为直流电，实现AC/DC的转换。

在实际应用中，一般使用桥式整流电路。

目录一、课程设计任务 (2)1.1设计目的 (2)1.2设计要求 (3)1.3设计内容 (3)二、方案论证 (3)2.1整流电路方案 (3)2.2中间滤波电路方案 (4)2.3逆变电路方案 (5)三、主回路系统组成 (5)四、元件参数计算及选择 (6)五、单元电路设计 (6)5.1驱动电路设计 (6)5.2保护电路设计 (6)5.3缓冲电路设计 (6)5.4输出滤波设计 (6)5.5逆变变压器选择 (6)六、PWM控制策略 (7)七、总结 (7)八、参考文献 (7)附录 (7)附录一元件清单 (7)附录二原理图 (7)一、课程设计任务1.1设计目的电力电子技术课程设计是电气自动化工程专业学生在整个学习过程中一项综合性实践环节,复习和巩固本课程及其他课程的有关内容,对学生的实践能力的培养和实践技能分训练具有相当重要的意义。

通过设计使得获得电力电子技术必要的基本理论、基本分析方法以及基本技能的培养和训练,为学习后续课程以及从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础,也便于学生加深理解和灵活运用所学的理论,提高学生独立分析问题、解决问题的能力,为毕业后的工程实践打下良好的基础。

1.2设计要求要求交流输出额定相电压220V,额定相电流为240A,频率变化范围2~50Hz,其交流输入相电压为380V,电压波动频率为为±10％。

1.3设计内容(1)变频电源方案论证及设计(2)主回路元件选择(3)驱动电路设计(4)保护电路设计(5)缓冲电路设计(6)PWM控制策略(7)滤波电路设计(8)逆变变压器设计二、方案论证2.1整流电路方案整流电路是将交流电变为直流电,实现AC/DC的转换。

在实际应用中,一般使用桥式整流电路。

常用的桥式整流电路可以分为：不可控整流、全控整流、半控整流。

所以有以下两种种方案：方案一：不可控整流。

三相桥式不可控整流电路中整流器件是普通的二极管,是不可控器件,当它承受正向电压时会立即自然导通,承受反向电压时会立即阻断电路。

电力电子实训课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电力电子器件的基本原理，掌握其工作特性和应用范围。

2. 学生能掌握常见电力电子电路的组成、工作原理及电路分析方法。

3. 学生能了解电力电子装置在实际应用中的注意事项，如散热、电磁兼容等。

技能目标：1. 学生能正确使用电力电子器件，进行简单电路的搭建与调试。

2. 学生能运用所学知识，分析和解决实际电力电子电路中存在的问题。

3. 学生能通过实训课程，提高动手能力，培养实际操作技能。

情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对电力电子技术的兴趣，提高科技创新意识。

2. 学生能够认识到电力电子技术在节能减排、可持续发展等方面的重要作用，增强环保意识。

3. 学生能够在团队合作中发挥积极作用，培养沟通、协作、解决问题的能力。

本课程针对高年级学生，具有较强的实践性和应用性。

课程设计紧密联系实际，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。

在教学过程中，教师应充分关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，引导学生主动探究，提高学生的综合素质。

课程目标的设定旨在使学生在掌握电力电子技术基本知识的基础上，能够将其应用于实际工作中，为我国电力电子行业的发展做出贡献。

通过对课程目标的分解，有助于教学设计和评估的实施，确保课程目标的达成。

本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电力电子器件原理及其特性：介绍常见的电力电子器件如二极管、晶体管、晶闸管等的工作原理、特性参数及应用场合。

2. 常见电力电子电路：分析整流电路、斩波电路、逆变电路、变频电路等典型电路的组成、工作原理及电路分析方法。

3. 电力电子装置的散热与电磁兼容设计：讲解散热技术、电磁兼容原理，分析实际应用中应注意的问题及解决方法。

4. 电力电子电路的仿真与实验：运用相关软件进行电力电子电路的仿真分析，开展实际电路的搭建、调试与性能测试。

具体教学安排如下：第一周：电力电子器件原理及其特性第二周：整流电路第三周：斩波电路第四周：逆变电路第五周：变频电路第六周：电力电子装置的散热与电磁兼容设计第七周：电力电子电路仿真与实验（上）第八周：电力电子电路仿真与实验（下）教学内容与教材紧密关联，按照教学大纲逐步展开，旨在确保学生能够系统地掌握电力电子技术的基本知识和实践技能。

电力电子课程设计报告设计题目三相电压型交直交变频器设计与仿真指导老师设计者专业班级学号摘要目前国际形势纷乱复杂、能源危机日益突出，能源瓶颈已经逐渐成为了制约国民经济持续发展的主要因素之一，迫切需要提高工农业生产中的能源利用率。

本课程设计正是基于目前我国交流电气传动系统的现状，设计了一台电压源型通用变频器。

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流变频调速技术得到了迅速发展，其显著的节能效益，高精确的调速精度，宽泛的调速范围，完善的保护功能，以及易于实现的自动通信功能，得到了广大用户的认可，在运行的安全可靠、安装使用、维修维护等方面，也给使用者带来了极大的便利。

因此，研究交—直—交变频调速系统的基本工作原理和作用特性意义十分重大。

本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

使用Matlab/Simulink搭建交—直—交变频调速系统的仿真模型，通过试验对该交—直—交变频器的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频器的影响有了一定的了解。

关键词：交—直—交变频，整流，逆变，simulink仿真，谐波目录摘要 .................................................................................................................... I I 第1章绪论. (5)1.1课程设计的目的 (5)1.2课程设计的任务与要求 (5)1.3课程设计的内容 (5)1.4控制方式 (6)1.5M ATLAB的原理应用及S IMULINK仿真 (7)第2章三相电压型交直交变频器的组成及基本原理 (8)2.1三相电压型交直交变频器的基本构成 (8)2.2交直交变频器的工作原理 (10)2.3使用变频器要注意的问题 (11)2.4交直交变频的基本工作特性 (11)2.5PID控制器的参数整定 (11)第3章主电路设计及仿真 (12)3.1设计方案 (12)3.2主电路结构原理图 (13)3.3电路类型选择依据 (13)3.4整流器的工作原理及设计 (14)3.4.1 整流器的基本工作原理 (14)3.4.2 整流元件的选择 (16)3.4.3 电抗器参数计算 (16)3.4.4 整流器的设计与仿真 (16)3.5逆变器的工作原理及设计 (21)3.5.1 逆变器的基本工作原理 (21)3.5.2 逆变器的设计与仿真 (24)3.5.3 PI控制电路的设计与仿真 (28)3.5.4 PWM波的产生设计与仿真 (30)第4章驱动保护电路的设计 (33)4.1过电压保护： (33)4.2过电流保护 (34)4.3IGBT驱动电路 (34)4.4触发电路选择与设计 (35)第5章综合设计与仿真 (37)5.1.1 交直交变频器模型 (37)5.1.2 检验是否满足性能指标的要求。

课程设计名称：电力电子技术课程设计题目：单相交直交变频电路设计学期：2015-2016学年第1学期专业：自中职班级：13-2班姓名：赵鸿伟学号：1326560223指导教师：辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表课程设计任务书一、设计题目单相交直交变频电路设计二、设计任务1、掌握单相交直交变频电路的原理；2、采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路；三、设计计划电力电子技术课程设计共1周。

第1天：选题，查资料；第2天：方案分析比较，确定设计方案；第5天：编写整理设计报告书。

四、设计要求1. 画出整体电路图。

2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。

3. 写出符合设计格式要求的设计报告书。

指导教师：王巍时间：2015年12月30日摘要随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的快速发展，单相交-直-交变频系统也得到了迅速发展，它显著的变频能力，广泛的应用范围，完善的保护效力，和易于实现的变频功能，获到了广大使用者的认可，在运行的安全可靠、安装使用以及维修维护等方面，也给使用者带来了极大的益处。

课题研究的单相交-直-交变频电路设计主要分为主电路和控制电路两部分，其中主电路还分为整流电路、滤波电路和单相桥式PWM逆变电路，而逆变部分则需要用到控制电路，控制电路分为控制电路、驱动电路和保护电路。

课题的整流部分选用不可控的桥式整流电路；滤波部分则选用LC低通滤波，活的高频率的交流正弦波输出；逆变部分选用四个IGBT管组成的单相桥式逆变电路。

控制电路主要以单片集成函数发生器ICL8038为核心设计的，生成两路PWM 信号用来分别控制两队IGBT管。

用MATLAB软件仿真出设计的电路，其中对纯电阻负载以及电阻电感负载分别进行数据和波形的分析，并采取相关措施使最后输出的波形接近正弦波。

关键词：整波；滤波；逆变；IGBT；PWM；MATLAB目录1总体原理图 (1)1.1 方框图 (1)1.2 电路原理图 (1)1.2.1 主回路电路原理图 (1)1.2.2 整流电路 (1)1.2.3 滤波电路 (2)1.2.4 逆变电路 (3)2 电路组成 (5)2.1 控制电路 (5)2.2 驱动电路 (6)2.3 主电路 (7)小结心得 (9)参考文献 (10)1 总体原理图1.1 方框图图1 总体方框图1.2 电路原理图1.2.1 主回路电路原理图图2 主回路原理图如图所示，交直流变换电路为不可控整流电路，输入的交流电通过变压器和桥式整流电路转化为直流电，滤波电路用电感和电容滤波，逆变部分采用四只IGBT 管组成单项桥式逆变电路，采用双极性调制方式，输出经LC 低通滤波器滤波，滤除高次谐波，得到频率可调的交流电输出。

《电力电子技术》课程标准（完整版）资料(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）《电力电子技术》课程标准一、教学对象电气技术应用专业、机电技术应用专业的学生二、课程的性质和定位电力电子技术课程是电气技术、机电技术专业的一门专业必修课程，也是一门实践应用性强的专业技术课。

根据该本专业的人才培养目标，学生通过对本课程的学习，了解各种电力电子器件的结构、型号、分类、符号和工作特性，了解电力电子器件的驱动和保护电路。

熟悉可控整流电路的结构、工作原理、性能特点和简单计算，学会可控整流电路的安装接线、通电调试和故障处理的技能；了解有源逆变的条件和无源逆变的用途；熟悉PWM技术在各种电力电子变换电路的应用；熟悉交流变频电路的种类、结构和工作原理；了解交流调压电路的工作原理，学会交流调压电路的安装接线和通电调试技能。

了解开关电源、UPS、中频电源等典型电力电子设备的工作原理、性能特点和应用场合。

了解电力电子技术的新器件、新电路和新用途，为今后从事专业工作打下较坚实的基础。

它以《电气安装与实施》课程的学习为基础，也是进一步学习《PLC控制系统的设计与维护》、《交直流调速系统运行与维护》课程的基础。

三、教学目的1. 了解电力电子技术的应用领域，电力电子器件和电力电子新技术的发展方向。

2. 掌握各种电力电子器件的结构、型号、符号、性能特点和用途的有关知识。

3. 掌握电力电子器件的驱动和保护方法。

4. 掌握可控整流电路电气原理、工作波形和性能特点的分析方法，可控整流电路的简单计算方法。

5. 掌握有源逆变的电路和使用条件，无源逆变电路的分类、特点和应用的有关知识。

6. 掌握SPWM技术的有关知识。

7. 掌握交流调压电路的应用知识。

8. 掌握典型电力电子设备的电路和技术参数。

9. 具有创新精神、实践能力和学习、掌握新技术的能力。

四、课程内容和教学要求这门学科的知识与技能要求分为了解、理解、掌握、学会四个层次。

教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 交流/交流变频器设计初始条件：输入三相交流电：380V，50HZ。

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、输出单相交流电，100V，1200HZ。

2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。

3、设计出完整电路图。

时间安排：课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。

第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。

第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。

约占总时间的40%。

第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日交流/交流变频器设计1 设计任务及要求设计一个交流/交流变频器设计初始条件：输入三相交流电：380V，50HZ。

要求完成的主要任务:1、输出单相交流电，100V，1200HZ。

2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。

3、设计出完整电路图2 总体设计方案根据设计要求，本次设计的交流/交流变换器需要采用两级电路，即先采用AC/DC的整流电路，把380V的三相交流电变成直流电，再采用DC/AC的变电路，把直流电变成单相交流电输出。

结构原理图如图2-1所示：图2-1 总体结构原理图2.2 整流滤波电路方案选择方案一：采用三相半波整流电路。

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，输出电压和输出电流的波形是断续的。

当两个晶闸管同时导通时，即在换向重叠角部分，晶闸管承受的最大反向电压为线电压的峰值，而承受的最大正向电压为相电压的峰值。

方案二：三相桥式整流电路。

该整流电路是由一组共阴极和一组共阳极电路串联而成的。

三相桥式的整流电压为三相半波的两倍。

毕业设计（论文）论文题目：交流变频调速电路课程设计系部：自动控制系专业：电气自动化班级：自动化151学生姓名：学号：指导教师：2016 年 12 月30 日目录摘要 (1)第1章绪论 (1)1.1课题在国内外的发展 (2)1.2课程的性质、目的与任务 (2)1.3课程设计内容及基本要求 (2)第2章交流变频调速技术 (3)2.1变频技术简介 (3)2.2交流变频调速基本原理 (3)2.3变频调速的特点 (4)第3章交流变频调速的设计 (5)3.1交流变频调速的主电路图 (6)3.2控制电路 (7)第4章实验步骤及数据 (8)4.1变频调速实验目地 (9)4.2仪器、器材或环境 (9)4.3原理、过程及结论 (10)第5章总结与展望 (10)参考文献 (10)摘要：本课程设计介绍了异步电动机调压调速系统的几大组成部分，并着重讲述了三相异步电动机（M）、测速发电机（TG）、晶闸管交流调压器（TVC）的简单的工作原理。

在了解异步电动机调压调速的基本原理的基础上，设计了异步电动机单闭环调压调速系统的结构原理图。

还将调压调速与其他的调速方法相比，所具有的优点以及不足之处。

第1章绪论1.1课题在国内外的发展20世纪70年代后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得交流电力拖动系统逐步具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动态响应以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面可以与直流电力拖动媲美。

在交流调速技术中，变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调速节电效果明显，而且易于实现过程自动化，深受工业行业的青睐。

变频调速电机简称变频电机，是变频器驱动的电动机的统称。

实际上为变频器设计的电机为变频专用电机，电机可以在变频器的驱动下实现不同的转速与扭矩，以适应负载的需求变化。

变频电动机由传统的鼠笼式电动机发展而来，把传统的电机风机改为独立出来的风机，并且提高了电机绕组的绝缘性能。

电力电子单相交—直—交变频装置设计一、概述随着电力电子技术的发展，交—直—交变频装置在工业和家庭用途中得到了广泛应用。

本文将设计一种单相交—直—交变频装置，用于实现电能的高效转换和调节。

二、设计原理单相交—直—交变频装置由三个部分组成：整流器、逆变器和控制系统。

1.整流器：将交流电转换为直流电。

采用整流桥式电路，由四个二极管组成，能够将输入的交流电转换为恒定的直流电。

2.逆变器：将直流电转换为交流电。

采用全桥逆变电路，由四个开关管组成，能够将输入的直流电转换为可调频率和可调幅度的交流电。

3.控制系统：用于控制和调节逆变器的输出。

采用微处理器控制，通过测量输入信号和反馈信号，对开关管的开启和关闭时间进行调节，从而实现对逆变器输出电压和频率的精确控制。

三、设计要点1.整流器设计：根据输入电压和负载电流确定整流器的参数，选择合适的二极管并进行散热设计，以保证整流器的正常工作。

2.逆变器设计：选择合适的开关管并进行散热设计，以满足逆变器输出电压和频率的要求。

通过改变开关频率和占空比，实现对输出电压和频率的调节。

3.控制系统设计：选用适当的微处理器和控制算法，对逆变器进行精确的控制。

设计辅助电路，包括AD转换和PWM模块等，以实现对输入和反馈信号的测量和处理。

四、设计步骤1.确定输入电压和负载电流，计算整流器和逆变器的参数。

2.设计整流器电路，选择合适的二极管和散热器。

3.设计逆变器电路，选择合适的开关管和散热器。

4.设计控制系统电路，选用适当的微处理器和控制算法。

5.组装和调试整个系统，测试输入和输出电压、频率等参数。

6.进行系统优化和改进，提高系统的稳定性和效率。

五、应用场景1.工业应用：适用于各种电动机的变频调速，如风机、泵等。

2.家庭应用：适用于家电产品的电能调节和控制，如变频空调、变频洗衣机等。

3.新能源应用：适用于太阳能、风能等新能源的变频利用。

六、总结本文设计了一种单相交—直—交变频装置，通过整流器、逆变器和控制系统实现电能的高效转换和调节。

综述
1主回路单元电路分析与设计
1.1 变频器概述
1.2 整流部分
1.2.1 三相半波可控整流电路
图1-1 三相半波可控整流电路共阴极接法
图1-2 输入电压与输出电压波形1.2.2三相桥式全控整流电路
图1-3 三相桥式全控整流电路
图1-4输入电压与输出电压波形
1.3.1 逆变电路的基本工作原理
图1-5 逆变电路基本原理图与输出电压波形1.3.2电压型逆变电路
图1-6 三相电压型桥式逆变电路1.3.3电流型逆变电路
图1-7 电流型三相桥式逆变电路
1.4 PWM控制逆变电路
1.4.1 PWM控制的基本原理
图1-8 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
a）矩形脉冲b）三角形脉冲c）正弦半波脉冲d）单位脉冲函数
图1-9
图1-10 用PWM波代替正弦半波
1.4.2PWM逆变电路
图1-11 三相桥式PWM逆变电路
图1-12 三相桥式PWM逆变电路波形
2主电路的设计
图2-1 主电路图
3控制电路
3.1 晶闸管触发电路
图3-1 晶闸管的触发电路
3.2IGBT的驱动与控制
图3-2 光耦隔离双电源IGBT驱动电路
图3-3 SA868 PWM波发生电路
4总结与体会
电气信息学院课程设计评分表
指导教师签名：________________
日期：________________。

摘要近些年来，随着现代电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。

变频调速技术的迅速发展被越来越多的应用于电机控制领域中，是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。

变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，以及广泛的适用范围和调速时因转差功率不变而无附加能量损失等优点而被国内外公认为是最有发展前途的高效调速方式。

所以，对交直交变频调速系统的基本工作原理和特性的研究是十分有积极意义的。

本文主要研究了变频调速系统的基本组成部分，主要包括三部分：一是将工频电源变换为直流电源的整流模块电路；二是由整流模块和逆变模块回路产生的电压脉动的滤波回路，也称储能回路；三是将直流电源变换为交流电源的逆变模块电路。

以Matlab/Simulink为仿真工具，搭建交直交变频调速系统的各部分的.仿真模型，并对仿真结果进行分析研究。

了解交直交变频调速系统的基本工作原理、特性以及分析谐波对交直交变频调速系统的影响。

关键词：交直交变频，整流，逆变，异步电机，仿真，谐波。

AbstractIn recent years, with the development of modern power electronic technology, computer technology and the rapid development of automatic control technology, AC drive and control technology has become one of the most rapidly developing technology at present, the electric transmission technology is being faced with a history of revolution, namely the AC speed regulation system replaces DC speed and computer digital control technology to replace the analog control technology has become the trend of development. The rapid development of inverter technology has been applied more and more in the field of motor control, is the energy-saving, improve the process to improve an important means of product quality and improving the environment, promoting technological progress. Frequency of its superior speed and braking performance, high efficiency, high power factor and energy saving effect, as well as the scope and speed applied widely due to the slip power unchanged and no additional energy loss has been recognized as the governing party is the most promising type. Therefore, study on the basic working principle and characteristics of AC-DC-AC VVVF system is very helpful.This paper mainly studies the basic part of variable frequency speed regulation system, mainly includes three parts: one is the frequency power conversion for the rectifier module circuit of DC power supply; the two is the loop filter voltage pulse generated by the circuit rectifier module and inverter module, also known as energy storage circuit; three is the circuit of inverter module DC power converter for AC power supply. Taken Matlab/Simulink as the simulation tool, to build simulation model of each part of AC DC AC speed regulation system, and the simulation results were analyzed. To understand the basic working principle, direct AC variable frequency speed regulation system characteristics and harmonic analysis on AC-DC-AC variable-frequency adjustable speed system.Keywords：AC-DC-AC converter, rectifier, inverter,Asynchronous motor, simulation, harmonic.1.绪论1.1 交流调速技术发展的概况与趋势在很长的一个历史时期内，直流调速系统以其所具有优良的静、动态性能指标垄断调速传动应用领域。