电力电子技术课程设计高频交流电源的设计

电力电子课程设计报告------陈晋杰----赵栗杰电力电子课程设计报告设计题目：静电除尘器高频高压电源的设计学生姓名：陈晋杰专业：电气工程及其自动化班级：12电气一班指导教师：凌禹设计时间：目录一、设计题目 (2)二、报告正文 (3)摘要 (3)2.1 高频开关电源供电简介 (3)2.2 高频高压电源主要电路拓补的选择 (4)2.3 整流电路的设计 (7)2.4 波形分析 (10)三、设计总结 (11)四、参考文献................一、设计题目单相、三相可控桥式整流的工程应用————静电除尘高频高压电源的设计随着工业的发展，生产规模的日益扩大，环境污染如水污染、空气污染、废物污染、化学污染、噪音污染、热污染等有日趋严重之势。

粉尘是造成空气污染的主要污染物之一。

支撑我国工业基础的煤炭加工、采矿、电力、冶金、炼油、化工、造纸等工业都是粉尘的排放源。

工业粉尘的大量排放，不仅会危及人体健康和自然环境，在某些情况下还会造成大量贵重材料的流失。

在诸多除尘设备中，静电除尘器不仅具有除尘效率高，处理烟气量大，阻力损失小，能耗小及运行费用低等优点，还可以用来回收有用材料和能源。

因此静电除尘器在工业应用上的研究得到了越来越多的重视。

静电除尘器是当今世界公认的高效除尘设备，对于环境的保护具有及其重要的意义。

高压直流电源作为静电除尘器的核心部件，对于除尘的效率和效果有着决定性的影响。

人们在其基础上做了许多改进，比如研制输入为三相相控整流以提高功率因数；在工频整流供电基础上研制调幅式LC恒流供电电源、间歇电源和脉冲电源以提高除尘器对某些粉尘或除尘环境的除尘能力。

但基于晶闸管调压的低频工作方式的除尘电源，由于其低频工作的本质具有的许多缺点，已成为限制进一步提高除尘器除尘效果的瓶颈。

静电除尘电源高频化的发展也已成为国内外除尘行业的共识，这一方面国外走在了前列。

国内已有中小功率高频静电除尘电源的产品，但目前国内绝大多数主流静电除尘设备所配套的电源功率需要在60—100kW。

电班级：自061班姓名：王妃学号：20060000一、设计要求○1电源132V—264V，50HZ交流电，设计一个稳压电源，输出24Vdc，最大输出电流为5A，电压调整率为1%，纹波1%○2选用单端双管正激变换器二、设计电路原理图三、元器件选择1、输入电容计算输出满载时的输出功率：P out=24×5=120W每个线路周期能量为：E in=P out/f =120/0.8×50=3J(设功率传递效率为80%)因为每个周期内，电网为电源提供的能量为：E in=1/2C in V pk2-1/2C in V inmin2又最小整流电压为 132×1.2=158.4V C in=2inmin2pkinVVE 2- =F 6.7321304.1583222μ=-⨯其中V pk ——整流电压的最小值 V inmin —输入最小直流电压值所以，输入电容可选大小为750μF 的电容。

2、开关管的选择最大整流电压为264×1.2=316.8V 初级等效平顶电流幅值I dcopft V P 13.3=当P omax =W 4.122501.101.124=⨯⨯⨯时，A95.21304.12213.3I pft =⨯=可选MTH7N45型号的MOSFET 管（7A ，450V ）3、变压器选择○1选磁心（设窗口系数为0.4） P o =cmamax D AeAbf B 00050.0⋅⋅⨯ =W 6.219500718.5102416000005003=⨯⨯⨯⨯。

查表知，可选型号为ETD49的铁芯，开关频率选24KHZ 其中Ae=2.110㎝2，Ab=2.710㎝3，体积24.2㎝ 3 ○2初级线圈匝数与线径选择 由法拉第定律的得N p =dB Ae T ⋅⨯⋅-8dc 102/8.02V ）（=6.313200110.210102428.0213083=⨯⨯⨯⨯⨯-）（）（故初级线圈匝数选32匝如果线径的选择基于500圆密耳每有效值安培，则需要的圆密耳为 9.16631306.219985V P 97.1500dco=⨯=⨯⨯○3次级线圈匝数与线径选择 由TT V N N V on D p m dc ⋅-⋅-=])2[(V o 得，25.154.0]132)2130[(24=⇒⨯-⨯-=m m N N故次级线圈匝数选16匝若电流密度为500圆密耳每有效值安培，则每个次级线圈所需圆密耳为 dc dc 5000.632I 316I 316 5.91940.22⨯==⨯=（因为p dc pft mN 32I I 2.95 6.0AN 16=⋅=⨯=）○4输出滤波器设计 输出电感设计电感的选择应使最小直流输出电流和电感电流保持连续 3o o on3V T 32412410L 0.8m HI 4⋅⨯⨯⨯=== (I on 为额定输出电流，选4A)输出电容设计电容的选择要满足规定的最小输出纹波电压66-66ononoutororor65100.2I 65100.2I dI 65100.24C6510218.4FV V V 0.24μ--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⋅==== 题中要求纹波为输出的1%，即24.0%124V or =⨯= 所以 Ω=⨯⨯=--3.0107.2161065R 66o○5对于反馈回路控制MOSFET 管的芯片选用UC3842型号 UC3842芯片的内阻约为30k Ω，启动电压为16V 接口7为电源端，电压为8—40V ，现由分压电压可得cc 2211A V R R RRR R U ⋅++=令A cc 21U 16V V 130V R 10k R 1.2k ==Ω⇒=Ω，，取UC3842引脚3端电压一般小于1.5V ，当整流出最大电压时即316.8V ， 78.316R 7〉 故可选7R 选大些，在此近似选10k Ω，F 10C 4μ选。

电力电子技术课程设计报告一、引言电力电子技术是现代电力系统中不可或缺的一部分。

它涉及到将电能转换为不同形式以满足不同需求的技术。

本文将介绍一个基于电力电子技术的课程设计报告，旨在帮助读者了解该设计的步骤和思考过程。

二、设计目标我们的设计目标是实现一个具有高效能转换和可靠性的电力电子系统。

该系统能够将直流电能转换为交流电能，并能够在不同负载条件下提供稳定的电力输出。

三、系统设计1. 选取合适的电力电子器件为了实现电能的转换，我们需要选取合适的电力电子器件。

在这个设计中，我们选择使用开关管作为主要的电力电子器件。

开关管具有快速开关和可控的特性，适合用于电能转换。

2. 设计电力电子控制电路为了控制开关管的工作，我们需要设计一个电力电子控制电路。

这个电路主要由控制芯片、传感器和驱动电路组成。

控制芯片用于生成控制信号，传感器用于监测电流和电压等参数，驱动电路用于控制开关管的导通和关断。

3. 进行系统建模和仿真在进行实际电路设计之前，我们需要对系统进行建模和仿真。

这可以帮助我们验证设计的正确性，并且可以提前发现潜在的问题和改进的空间。

我们可以使用电路仿真软件来进行系统建模和仿真。

4. PCB设计和元器件选型在完成系统建模和仿真后，我们需要进行PCB设计和元器件选型。

PCB设计是将电路设计转化为实际电路板的过程。

在PCB设计中，我们需要考虑电路的布局和走线，以及选择适当的元器件。

5. 制作和调试电路板在完成PCB设计后，我们可以开始制作电路板。

制作电路板可以通过将电路设计转移到电路板上，并使用电路板制作设备进行制作。

制作完成后，我们需要进行电路板的调试，以确保电路的正常工作。

6. 测试和优化系统性能在完成电路板的制作和调试后，我们需要对系统进行测试和优化。

测试可以帮助我们评估系统的性能，并发现潜在的问题。

根据测试结果，我们可以进行优化，以提高系统的效率和可靠性。

四、总结本文介绍了一个基于电力电子技术的课程设计报告的步骤和思考过程。

第1章概述................................................................................................................ - 2 -第2章系统总体方案 .................................................................................................... - 4 -2.1高频开关稳压电源的基本原理 (4)2.2高频开关稳压电源总方案 (4)2.3高频开关稳压电源的组成电路及功能 (5)2.3.1 主电路.............................................................................................................. - 5 -2.3.2 控制电路.......................................................................................................... - 6 -2.3.3 保护电路.......................................................................................................... - 7 -2.3.4 驱动电路.......................................................................................................... - 7 -第3章主电路设计........................................................................................................ - 8 -3.1主电路形式选择 (8)3.2高频变压器的参数 (8)3.2.1原副边电压比n .............................................................................................. - 8 -3.2.2磁芯的选取及变压器的结构........................................................................... - 8 -3.2.3 变压器初、次级匝数.................................................................................... - 9 -3.2.4 确定绕组的导线线径和导线股数 ................................................................ - 9 -3.3开关管的选择 (10)第4章控制电路设计................................................................................................... - 11 -4.1主电路 (11)4.2控制电路的设计 (12)4.2.1SG3525结构和功能介绍 ................................................................................ - 12 -4.2.2 控制电路的设计............................................................................................ - 13 -4.3驱动电路的设计.. (14)第5章系统性能测试与结果 ...................................................................................... - 16 -5.1负载调整率测试 (16)5.2电压调整率测试 (16)5.3效率测试 (17)5.4输出纹波电压及噪音测试 (17)第6章心得体会............................................................................................................ - 18 -附录：总电路图............................................................................................................ - 19 -参考文献.......................................................................................................................... - 20 -电气与信息工程系课程设计评分表 ...................................................... 错误!未定义书签。

一、一、 教学课题学课题: : 电力电子技术课程设计电力电子技术课程设计 二、教学目的和任务二、教学目的和任务 电力电子技术是研究利用电力电子器件、电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，电路理论和控制技术，实现对电能的控制、实现对电能的控制、变换和传输的科学，其在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。

电力电子技术不但本身是一项高新技术，力电子技术不但本身是一项高新技术，而且还是其它多项高新技术发展的基础。

而且还是其它多项高新技术发展的基础。

而且还是其它多项高新技术发展的基础。

因此，因此，提高学生的电力电子领域综合设计和综合应用能力是教学计划中必不可少的重要一环。

通过电通过电力电子技术的课程设计达到以下几个目的：力电子技术的课程设计达到以下几个目的：1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Intel 网检索需要的文献资料。

网检索需要的文献资料。

2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。

、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。

4、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。

、提高学生的电力电子装置分析和设计能力。

5、提高学生课程设计报告撰写水平。

、提高学生课程设计报告撰写水平。

三、课程设计的基本要求三、课程设计的基本要求1. 教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目教师确定方向，在教师的指导下，学生自立题目注意事项：注意事项： ① 所立题目必须是某一电力电子装置或电路的设计，题目难度和工作量要适应在一周内完成，题目要结合工程实际。

学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、调光灯、镇流器、如开关电源、调光灯、镇流器、UPS UPS 电源等，但不允许选择其他班题目方向的内容设计（复合变换除外）。

② 通过图书馆和Intel 网广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计题目。

电力电子技术课程设计范例电力电子技术课程设计是电气工程专业的一门重点课程，该课程设计主要涉及到电力电子变流器的设计、控制和应用。

此外，该课程还包括功率半导体器件的选型、电路设计、控制系统设计以及电磁兼容等方面的内容。

本文主要介绍一种电力电子技术课程设计的范例，以期为电力电子技术课程设计的读者提供一些参考和借鉴。

1. 课程设计目标电力电子技术课程设计的主要目标是培养学生的电气设计能力、模拟仿真能力、实验操作能力和团队合作意识，以及使学生掌握电力电子变流器的设计和控制技术。

2. 课程设计主题设计具有稳定输出电压的电力电子变流器。

具体包括：（1）设计一个交流输入、直流输出的电力电子变流器。

（2）根据实际需要选择并计算所需的功率半导体装置。

（3）设计适当的电路保护和故障检测系统。

（4）编写控制程序实现变流器的开关控制。

（5）进行电路仿真和实验验证。

其中，电力电子变流器可以采用全桥式、半桥式、双向直流-直流变换器等常用拓扑结构。

3. 课程设计步骤（1）确定项目的范围和目标。

明确所需完成的技术任务和各个环节的时间计划，提前预估和解决可能遇到的技术问题。

（2）收集相关的技术资料。

包括相关电路设计资料和器件规格书等。

（3）根据设计需求进行选型计算，选择满足要求的元器件。

（4）进行电路仿真验证。

采用MATLAB/Simulink软件搭建电路模型，对所设计的电路进行仿真，进一步验证电路的性能和可靠性。

（5）设计控制系统。

采用单片机或FPGA等控制芯片，编写控制程序实现变流器的开关控制，并对控制程序进行仿真和验证。

（6）进行实验验证。

制作样品电路，进行实际测试和验证。

实验过程中，需要注意电路稳定性和安全性，防止短路等电路故障。

（7）编写课程设计报告。

对整个设计过程进行总结和评估，包括设计思路、设计过程、实验结果等方面内容。

4. 课程设计评分电力电子技术课程设计评分主要包括以下几个方面：（1）方案设计（20分）。

设计方案的完备性、实现难度、适用性和创新性等方面考虑。

设计任务书1 舞台灯光控制电路的设计与分析√一、设计任务设计一个舞台灯光控制系统，通过给定电位器可以实现灯光亮度的连续可调。

灯泡为白炽灯，可视为纯电阻性负载，灯光亮度与灯泡两端电压（交流有效值或直流平均值）的平方成正比。

二、设计条件与指标1.单相交流电源，额定电压220V；2.灯泡：额定功率2kW，额定电压220V；3.灯光亮度调节范围（10~100）%；4.尽量提高功率因数，并减小谐波污染；三、设计要求1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较并确定主电路结构和控制方案；2.设计主电路原理图和触发电路的原理框图；3.参数计算，选择主电路元件参数；4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化；5.典型工况下的谐波分析与功率因数计算；6.撰写课程设计报告。

四、参考文献1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学出版社。

设计任务书2 永磁直流伺服电机调速系统的设计√一、设计任务设计一个永磁直流伺服电机的调速控制系统，通过电位器可以调节电机的转速和转向。

电机为反电势负载，在恒转矩的稳态情况下，电机转速基本与电枢电压成正比，电机的转向与电枢电压的极性有关。

电机的电枢绕组可视为反电势与电枢电阻及电感的串联。

二、设计条件与指标1.单相交流电源，额定电压220V；2.电机：额定功率500W，额定电压220V dc，额定转速1000rpm，Ra=2Ω，La=10mH；3.电机速度调节范围±（10~100）%；4.尽量减小电机的电磁转矩脉动；三、设计要求1.分析题目要求，提出2~3种实现方案，比较确定主电路结构和控制方案；2.设计主电路原理图、触发电路的原理框图，并设置必要的保护电路；3.参数计算，选择主电路元件参数分析主电路工作原理；4.利用PSPICE、PSIM或MATLAB等进行电路仿真优化；5.撰写课程设计报告。

四、参考文献1.王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；2.陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学出版社；3.余永权，《单片机在控制系统中的应用》，电子工业出版社；设计任务书3 PWM开关型功率放大器的设计√一、设计任务常用的功率放大器为线性功放，功率管工作于线性放大区域，性能好，但功耗大。

电力电子技术课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握电力电子技术的基本概念、原理和应用，培养学生分析和解决电力电子技术问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：–了解电力电子技术的基本原理和特性；–掌握电力电子器件的工作原理和选用方法；–熟悉电力电子电路的分析和设计方法。

2.技能目标：–能够分析简单的电力电子电路；–能够选用合适的电力电子器件进行电路设计；–能够进行电力电子设备的安装、调试和维护。

3.情感态度价值观目标：–培养学生的创新意识和团队合作精神；–增强学生对电力电子技术领域的兴趣和自信心；–培养学生对电力电子技术应用的的责任感和使命感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括电力电子技术的基本原理、电力电子器件、电力电子电路的分析与设计以及电力电子技术的应用。

具体安排如下：1.电力电子技术的基本原理：–电力电子器件的工作原理；–电力电子电路的特性与分类。

2.电力电子器件：–晶闸管及其驱动电路；–整流器、逆变器及其控制电路。

3.电力电子电路的分析与设计：–电力电子电路的基本分析方法；–电力电子电路的设计原则与步骤。

4.电力电子技术的应用：–电力电子设备的功能与结构；–电力电子技术的应用领域。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。

主要包括：1.讲授法：通过教师的讲解，让学生掌握电力电子技术的基本概念和原理；2.讨论法：通过小组讨论，培养学生分析问题和解决问题的能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解电力电子技术的应用；4.实验法：通过实验操作，让学生熟悉电力电子器件和电路的工作原理。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。

教材选用《电力电子技术》一书，参考书包括《电力电子器件》和《电力电子电路设计》。

多媒体资料包括教学PPT、视频动画等。

实验设备包括晶闸管、整流器、逆变器等实验装置。

这些资源能够支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。

电力电子高频化课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电力电子器件在高频工作条件下的基本原理和特性。

2. 学生能够掌握高频电力电子电路的设计方法和分析技巧。

3. 学生能够解释高频电力电子技术在现代电力系统中的应用及其优势。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的高频电力电子电路。

2. 学生能够通过仿真软件对高频电力电子电路进行模拟和优化。

3. 学生能够运用实验设备进行高频电力电子电路的搭建和测试，解决实际操作中遇到的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对电力电子技术研究的兴趣，增强探索精神和创新意识。

2. 学生能够认识到高频电力电子技术在我国电力行业发展中的重要性，增强社会责任感和使命感。

3. 学生在学习过程中能够体会到团队合作的力量，培养沟通协调能力和团队精神。

课程性质：本课程为电力电子技术专业课程，以实践性和应用性为主，结合理论教学和实验操作。

学生特点：学生已具备基础电力电子知识，具有较强的学习能力和动手能力，对新技术和新应用有较高的兴趣。

教学要求：注重理论与实践相结合，通过案例分析和实验操作，使学生掌握高频电力电子技术的基本原理和应用方法。

同时，关注学生的个体差异，提供个性化指导，提高学生的自主学习能力和创新能力。

在教学过程中，注重培养学生的团队协作能力和职业素养。

二、教学内容1. 高频电力电子器件原理与特性- 硅控整流（SCR）和门极关断晶闸管（GTO）的高频工作特性- 电力MOSFET和IGBT的高频开关特性分析2. 高频电力电子电路设计- 高频整流、逆变和DC-DC变换电路的设计原理- 高频电路的阻抗匹配和功率因数校正技术3. 高频电力电子技术应用- 高频电力电子技术在电力系统中的应用案例- 高频电力电子器件和电路在现代电力电子设备中的应用4. 仿真与实验操作- 使用PSPICE、MATLAB等软件进行高频电力电子电路的仿真- 实验设备操作：搭建和测试高频电力电子电路教学大纲安排：第一周：高频电力电子器件原理与特性第二周：高频电力电子电路设计第三周：高频电力电子技术应用第四周：仿真与实验操作教材章节关联：《电力电子技术》第四章：高频电力电子器件《电力电子技术》第五章：高频电力电子电路《电力电子技术》第六章：高频电力电子技术应用实例教学内容进度：第一周：完成第四章的学习，进行相关习题练习第二周：学习第五章内容，进行电路设计练习第三周：学习第六章内容，分析实际应用案例第四周：结合前三周学习内容，进行仿真和实验操作实践三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，旨在激发学生的学习兴趣，提高学习主动性和实践能力：1. 讲授法：教师通过生动的语言和丰富的教学资源，系统讲解高频电力电子器件原理、电路设计及应用等理论知识。