逆变电路课程设计

湖南工学院电力电子技术课程设计课程名称: 三相PWM逆变器控制电路设计姓名：专业名称：自动化班级：学号：指导老师：课程设计的目的及要求一、设计要求及技术指标主要技术数据输入交流电源：三相380V，f=50Hz交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流：电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=20Ω，L=15mH二、课程设计背景随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，和此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。

对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。

因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。

目录第一章整流和逆变电路原理及路图.................................................................................... - 0 -1.1．电容滤波的三相不可控整流电路原理..................................................................... - 0 - 第二章三相无源PWM逆变电路及原理................................................................................ - 2 -2.1 三相无源逆变电路及原理......................................................................................... - 2 - 第三章驱动电路........................................................................................................................ - 3 - 第四章保护电路设计.............................................................................................................. - 4 -4.1 过电流保护电路........................................................................................................ - 4 -4.2 过电压保护电路........................................................................................................ - 4 - 第五章仿真电路和波形.......................................................................................................... - 4 -5.1 三相桥式整流仿真电路及波形................................................................................. - 4 - 参考文献 .................................................................................................................................... - 6 - 课程设计的心得.......................................................................................................................... - 6 -第一章整流和逆变电路原理及路图1.1．电容滤波的三相不可控整流电路原理三相桥式不可控整流电路是由三相半波不可控整流电路演变而来的阴极连接在一起的3个二极管（VD1，VD3，VD5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VD4，VD6，VD2）称为共阳极组。

方波逆变电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握方波逆变电路的基本原理和电路组成；2. 掌握方波逆变电路中各个元器件的作用及相互关系；3. 学会分析方波逆变电路的工作过程及其特点；4. 了解方波逆变电路在实际应用中的优缺点及其改进方法。

技能目标：1. 能够正确绘制并搭建方波逆变电路；2. 能够运用所学知识分析和解决方波逆变电路中存在的问题；3. 能够通过实验验证方波逆变电路的性能，并进行简单的优化调整；4. 能够运用相关软件（如Multisim、Proteus等）进行方波逆变电路的仿真。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术领域的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作意识和沟通能力，学会在团队中分享和交流；3. 培养学生勇于探索、积极创新的精神，敢于面对挑战，善于克服困难；4. 引导学生关注方波逆变电路在节能环保、新能源等领域的重要应用，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为电子技术专业课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础，具有较强的动手能力和学习兴趣，但对方波逆变电路的了解尚浅。

教学要求：注重理论与实践相结合，强化学生动手实践能力，提高学生的分析和解决问题能力。

通过课程学习，使学生能够全面掌握方波逆变电路的相关知识，为后续专业课程打下坚实基础。

二、教学内容1. 方波逆变电路基本原理：介绍逆变电路的定义、分类及其应用，重点讲解方波逆变电路的工作原理和特点。

教材章节：第三章第四节“逆变电路及其工作原理”2. 方波逆变电路组成与元器件：分析方波逆变电路的组成，介绍各元器件的功能及选型。

教材章节：第三章第五节“逆变电路的组成与元器件”3. 方波逆变电路分析与设计：讲解方波逆变电路的分析方法，引导学生进行电路设计及优化。

教材章节：第三章第六节“方波逆变电路分析与设计”4. 方波逆变电路实验操作：指导学生进行方波逆变电路的搭建、调试及性能测试。

方波逆变电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解方波逆变电路的基本原理，掌握其工作流程及关键参数的计算。

2. 使学生掌握方波逆变电路在不同应用场景中的设计与实现方法。

3. 帮助学生了解方波逆变电路在实际工程中的应用，提高学生理论联系实际的能力。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决方波逆变电路相关问题的能力。

2. 提高学生动手实践能力，学会使用相关软件及仪器设备进行方波逆变电路的设计与调试。

3. 培养学生团队协作能力，通过小组讨论、实践等形式，共同完成方波逆变电路的设计。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养其主动学习的热情。

2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规程。

3. 引导学生关注我国电子技术的发展，树立为国家和民族科技事业贡献力量的信念。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够阐述方波逆变电路的原理，并正确计算关键参数。

2. 学生能够根据实际需求，设计出符合要求的方波逆变电路。

3. 学生能够运用所学知识和技能，解决方波逆变电路在实际应用中遇到的问题。

4. 学生能够通过团队协作，完成方波逆变电路的设计与调试，提高实践操作能力。

5. 学生能够树立正确的价值观，关注我国电子技术的发展，培养良好的学习态度。

二、教学内容本课程依据课程目标，选择以下教学内容：1. 方波逆变电路原理：讲解方波逆变电路的基本工作原理，包括电路结构、关键元件的作用及其工作过程。

2. 方波逆变电路关键参数计算：介绍方波逆变电路中关键参数的计算方法，如输出电压、输出功率、开关频率等。

3. 方波逆变电路设计方法：分析不同应用场景下方波逆变电路的设计方法，结合教材相关章节，进行实例讲解。

4. 方波逆变电路应用案例分析：通过分析实际工程中的方波逆变电路案例，使学生了解其在实际应用中的优势和局限。

5. 方波逆变电路实践操作：指导学生使用相关软件和仪器设备进行方波逆变电路的设计与调试，提高学生动手实践能力。

有源逆变电路 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解有源逆变电路的基本概念、工作原理及电路构成；2. 掌握有源逆变电路中主要元件的功能及相互关系；3. 学会有源逆变电路的参数计算和性能分析。

技能目标：1. 能够正确绘制有源逆变电路图，并进行电路仿真；2. 学会使用相关仪器、仪表对有源逆变电路进行性能测试；3. 能够运用所学知识解决实际应用中的有源逆变电路问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和爱好，激发学生的创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，提高学生的团队合作能力和问题解决能力；3. 引导学生关注有源逆变电路在新能源、电力电子等领域的应用，增强学生的社会责任感。

课程性质：本课程属于电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生为高中年级学生，具有一定的电子技术基础知识和实验操作能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 有源逆变电路基本概念：介绍有源逆变电路的定义、功能及其在电力电子领域的应用。

- 教材章节：第二章第五节- 内容列举：逆变电路的定义、类型、基本原理及应用场景。

2. 有源逆变电路工作原理：分析有源逆变电路的工作原理，包括开关元件、控制策略等。

- 教材章节：第二章第六节- 内容列举：开关元件的工作原理、控制策略、逆变电路的调制方法。

3. 有源逆变电路的电路构成：讲解有源逆变电路的主要组成部分，包括开关器件、滤波器、控制器等。

- 教材章节：第二章第七节- 内容列举：开关器件的种类、滤波器的设计、控制器的功能。

4. 有源逆变电路参数计算：学习有源逆变电路主要参数的计算方法。

- 教材章节：第二章第八节- 内容列举：输出电压、输出电流、开关频率等参数的计算。

5. 有源逆变电路性能分析：分析影响有源逆变电路性能的因素，包括效率、稳定性等。

《电力电子技术》课程设计（工业电气自动化）姓名专业班级学号指导教师2011年12月21日成绩：优良合格电力电子技术课程设计任务书1 设计目的积极开展素质教育，努力提高大学生的工程意识，理论联系实际，培养学生的创新能力和工程设计能力。

使学生掌握电力电子变流装置的方案设计、参数计算方法，制定实验方案技术路线，提高实验技能。

并为后续课“自动控制系统”、“交流调速系统”等课程打下良好基础，进一步提高学生设计、实验、调试和应用各种变流装置的能力。

2设计题目三相全控桥逆变电路设计3 设计内容与要求设计三相全控桥逆变实验电路。

掌握三相全控桥逆变电路的工作原理和分析方法。

根据不同控制角，分析三相全控桥逆变电路所对应的波形及相关参数的变化。

3．1 电路设计主电路整流变压器组别为D,Y11,采用锯齿波同步的触发电路或KC04集成电路触发器。

1）画出三相全控桥逆变电路主电路电路图。

标明相关电压极性。

2）画出三相全控桥逆变电路控制电路电气原理图。

3）画出同步分析相量图，选择同步变压器组别。

完成与控制电路接线。

3．2 电路工作原理分析1）分别画出β=30o, β=60o, β= 90o时的输出电压U d波形和U T1波形。

2）写出逆变状态时的输出电压表达式U d=f（β）, I T= f（β）, I2= f（β）. 3．3 参数计算设U d=400V，I d=100A,选择晶闸管元件的型号和变压器容量。

3．4 书写认真，图表清晰，实验验证，独立完成。

4 实验结果用示波器观察并记录β=30o, β=60o, β=90o时的U d、U T1、I T波形。

观察逆变失败现象，分析逆变失败原因。

5 设计总结设计题目三相全控桥逆变电路设计1 设计目的积极开展素质教育，努力提高大学生的工程意识，理论联系实际，培养学生的创新能力和工程设计能力。

使学生掌握电力电子变流装置的方案设计、参数计算方法，制定实验方案技术路线，提高实验技能。

并为后续课“自动控制系统”、“交流调速系统”等课程打下良好基础，进一步提高学生设计、实验、调试和应用各种变流装置的能力。

IGBT单相桥式无源逆变电路是一种常见的电力电子变换器拓扑结构，广泛应用于各种领域的电力控制和调节中。

本文将详细介绍IGBT单相桥式无源逆变电路的设计原理、电路结构、控制策略以及性能评估等方面，并通过课程设计来深入理解和实践这一电路的工作机制。

一、设计原理IGBT单相桥式无源逆变电路是一种将直流电压转换为交流电压的电力电子变换器。

其基本工作原理是通过控制IGBT管的导通和关断，调节输出电压的大小和频率，实现对负载端的功率调节。

在正半周和负半周分别通过两个IGBT管来实现电压的逆变，从而产生交流输出。

二、电路结构IGBT单相桥式无源逆变电路主要由四个IGBT管和四个二极管组成，其中两个IGBT管和两个二极管串联构成半桥，两个半桥串联形成全桥结构。

通过PWM控制方法，控制IGBT管的导通和关断，实现对输出电压的调节。

三、控制策略1. PWM控制：采用脉冲宽度调制（PWM）控制方法，通过改变PWM信号的占空比来调节输出电压的大小。

2. 电压闭环控制：通过采集输出电压信号，与设定的参考电压进行比较，控制PWM信号的占空比，实现稳定的输出电压控制。

3. 过流保护：设计合适的过流保护电路，当负载过大时及时切断IGBT 管的导通，以保护设备和负载不受损坏。

四、性能评估1. 效率评估：通过测量输入功率和输出功率，计算电路的效率，评估电路的能量转换效率。

2. 谐波分析：通过示波器等工具对输出波形进行谐波分析，评估谐波含量，检查输出波形的质量。

3. 动态响应：测试电路的动态响应特性，如瞬态响应时间、稳定性等，评估电路的动态性能。

五、课程设计内容1. 电路仿真：使用仿真软件搭建IGBT单相桥式无源逆变电路模型，进行电路仿真分析。

2. 硬件设计：根据电路原理图设计PCB电路板，选取合适的元器件进行电路搭建。

3. 控制程序编写：编写微控制器控制程序，实现对IGBT管的PWM 控制和电压闭环控制。

4. 性能测试与优化：进行电路性能测试，如效率测试、谐波分析、动态响应测试等，根据测试结果进行电路性能优化。

车载逆变电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解车载逆变电路的基本工作原理，掌握其关键元件的功能和特点；2. 学会分析车载逆变电路的电路图，并能进行简单电路的计算；3. 掌握车载逆变电路在实际应用中的性能要求及其在新能源汽车中的作用。

技能目标：1. 能够运用所学知识，设计并搭建简单的车载逆变电路；2. 学会使用相关仪器设备对车载逆变电路进行性能测试，并能分析测试结果；3. 提高团队协作能力，通过小组讨论和实验，解决车载逆变电路设计与实施中的问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对新能源汽车及车载逆变电路的兴趣，提高学习的积极性和主动性；2. 培养学生具备良好的实验操作习惯和安全意识，尊重事实，严谨求实；3. 增强学生的环保意识，认识到新能源汽车在可持续发展中的重要性。

本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

课程要求学生在理解车载逆变电路基本原理的基础上，通过动手实践，培养创新意识和实际操作技能，同时注重培养学生的团队协作能力和情感态度价值观。

通过本课程的学习，使学生能够达到课程目标，并为后续相关课程的学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 车载逆变电路基本原理：包括逆变器的定义、工作原理、关键元件介绍（如IGBT、MOSFET等），以及车载逆变电路的应用场景。

教材章节：第一章 车载逆变电路概述2. 车载逆变电路的设计方法：介绍车载逆变电路的设计步骤，包括电路拓扑的选择、元件参数的计算、控制策略的设计等。

教材章节：第二章 车载逆变电路设计方法3. 车载逆变电路的仿真与实验：利用相关软件（如MATLAB/Simulink）进行车载逆变电路的仿真分析，通过实验验证设计方案的可行性。

教材章节：第三章 车载逆变电路仿真与实验4. 车载逆变电路的性能测试与分析：学习性能测试方法，对实际搭建的车载逆变电路进行测试，分析测试结果，并提出优化方案。

教材章节：第四章 车载逆变电路性能测试与分析5. 车载逆变电路在实际应用中的案例分析：分析新能源汽车中车载逆变电路的应用实例，探讨其发展趋势。

电力电子技术课程设计题目：设计一个电压型spwm控制的负载性负载逆变电路姓名：学号：院系：班级：指导老师：日期：目录一前言1.1 电力电子简介 (2)1.2 课题目的 (3)1.3 课题内容及要求 (3)1.4 课题意义 (3)二单相桥式逆变电路2.1 电压型逆变电路 (4)2.2 电流型逆变电路 (6)三单相桥式PWM逆变主电路设计3.1 逆变控制电路的设计 (9)3.2 正弦波输出变压变频电源调制方式 (11)3. 3种调制方式下逆变器输出电压谐波分析 (13)四驱动和保护电路的设计4.1 过电流保护 (14)4.2 驱动电路的设计 (14)五使用的元件 (16)六仿真实验 (19)七心得体会 (24)八参考文献 (24)一前言1.1 电力电子简介随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。

对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。

因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。

电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。

目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。

IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。

它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。

尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外绝缘材料的缺陷也是一个问题。

单项逆变电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握单项逆变电路的基本原理和电路组成。

2. 学生能够准确描述逆变电路中各个组件的作用，如二极管、晶体管和变压器。

3. 学生能够解释逆变电路工作过程中的电压和电流变化规律。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确绘制单项逆变电路的原理图。

2. 学生能够通过实验操作，搭建并测试单项逆变电路，观察并分析电路性能。

3. 学生能够运用相关公式，计算逆变电路的输出电压和输出功率。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对待科学实验的严谨态度，注重实验安全，养成良好的实验操作习惯。

2. 激发学生探索电子技术的兴趣，提高学生对电力电子技术在实际应用中的认识。

3. 培养学生的团队协作能力，学会与他人共同分析问题、解决问题，共同完成学习任务。

课程性质分析：本课程为电子技术基础课程，旨在帮助学生掌握单项逆变电路的基本原理和实际应用。

学生特点分析：学生为初中年级，具有一定的电子技术基础知识和实验操作能力，对电力电子技术有一定的好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过实验和实际操作，使学生更好地理解和掌握单项逆变电路的知识。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续教学设计和评估。

二、教学内容1. 逆变电路基本原理：包括逆变电路的定义、工作过程及其在电力电子技术中的应用。

- 教材章节：第三章“逆变电路及其应用”2. 逆变电路的组成及各组件作用：- 教材内容：二极管、晶体管、变压器等组件在逆变电路中的作用及其相互关系。

3. 单项逆变电路的原理图绘制：- 教材章节：第三章图3-2“单项逆变电路原理图”4. 实验操作与电路测试：- 教材内容：实验3-1“单项逆变电路的搭建与测试”5. 逆变电路输出电压和输出功率的计算：- 教材章节：第三章“逆变电路的输出电压和输出功率的计算”6. 电力电子技术在实际应用中的案例分析：- 教材内容：第三章“逆变电路应用案例分析”教学内容安排与进度：第一课时：介绍逆变电路基本原理，讲解教材第三章相关内容。

方波逆变电路课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解方波逆变电路的基本原理和应用，掌握方波逆变电路的主要组成部分和工作原理，能够分析方波逆变电路的性能和特点。

通过本节课的学习，使学生能够运用所学知识解决实际问题，培养学生的动手能力和创新能力。

二、教学内容1.方波逆变电路的基本原理和应用2.方波逆变电路的主要组成部分和工作原理3.方波逆变电路的性能和特点4.方波逆变电路的设计和应用实例三、教学方法1.讲授法：讲解方波逆变电路的基本原理、主要组成部分、工作原理、性能和特点。

2.案例分析法：分析方波逆变电路的应用实例，使学生更好地理解方波逆变电路的实际应用。

3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手搭建方波逆变电路，观察其工作过程，培养学生的动手能力和实际操作技能。

四、教学资源1.教材：选用《电子技术》等相关教材，为学生提供系统、科学的理论知识。

2.参考书：提供《现代电子技术》等参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作PPT、flash动画等多媒体资料，形象生动地展示方波逆变电路的工作原理和应用。

4.实验设备：准备方波逆变电路实验套件，让学生亲自动手实践，提高实际操作能力。

五、教学评估本节课的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和积极性。

2.作业：布置相关的习题和实验报告，评估学生对方波逆变电路理论知识的掌握程度。

3.考试：安排一次期中考试，测试学生对方波逆变电路的理解和应用能力。

评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。

通过评估，了解学生的学习情况，及时调整教学方法和策略。

六、教学安排1.教学进度：按照教材的章节安排，合理安排每个章节的教学内容和时间。

2.教学时间：安排每周两次课，每次90分钟，确保在有限的时间内完成教学任务。

3.教学地点：选择多媒体教室和实验室，方便学生观看演示和进行实验操作。

教学安排应合理、紧凑，确保在有限的时间内完成教学任务。