2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p><b>  目 錄</b></p><p>  第1章 變頻電源方案論證及設(shè)計(jì)1</p><p>  1.1設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容1</p><p>  1.2交流-直流部分設(shè)計(jì)方案1</p><p>  1.3直流-交流部分設(shè)計(jì)方案2</p><p>  1.4驅(qū)動(dòng)電路設(shè)

2、計(jì)方案2</p><p>  第2章主回路元件選擇4</p><p>  2.1電容濾波的三相不可控整流電路4</p><p>  2.2雙極性調(diào)制控制方式的三相橋式PWM電壓型逆變電路5</p><p>  第3章保護(hù)電路、緩沖電路設(shè)計(jì)7</p><p>  3.1 短路保護(hù)7</p>

3、<p>  3.2過電壓保護(hù)7</p><p>  3.3緩沖電路具體設(shè)計(jì)8</p><p><b>  總 結(jié)9</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)10</b></p><p>  附錄1 元件清單11</p><p>  附錄2

4、電路圖12</p><p>  第1章 變頻電源方案論證及設(shè)計(jì)</p><p>  1.1 設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容</p><p>  輸出交流額定相電壓220V,額定相電流240A,頻率變化范圍2-50Hz,其交流輸入線電壓為380V,電壓波動(dòng)率為±10%。</p><p>  (1)變頻電源方案論證及設(shè)計(jì);</p>

5、<p> ?。?)主回路元件選擇;</p><p> ?。?)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì);</p><p> ?。?)保護(hù)電路設(shè)計(jì);</p><p> ?。?)緩沖電路設(shè)計(jì);</p><p> ?。?)PWM控制策略;</p><p> ?。?)濾波電路設(shè)計(jì);</p><p>  (8)逆變變壓器設(shè)

6、計(jì);</p><p>  1.2 交流-直流部分設(shè)計(jì)方案</p><p>  圖1 交-直-交PWM變頻電源設(shè)計(jì)方案</p><p>  對(duì)于AC-DC部分,由于三相交流輸入線電壓為380V,電壓波動(dòng)率為±10%,故此采用電容濾波的三相不可控整流電路,電路圖如下:</p><p>  圖2 主電路AC-DC部分</p&g

7、t;<p>  加入電容C,濾平全波整流后的電壓紋波,另外當(dāng)負(fù)載變化時(shí),使直流電壓保持平穩(wěn),即濾波作用。</p><p>  直流-交流部分設(shè)計(jì)方案</p><p>  對(duì)于DC-AC部分,由于指定用PWM控制技術(shù)進(jìn)行逆變,故此采用三相橋式PWM電壓型逆變電路,電路圖如下:</p><p>  圖3 主電路DC-AC部分</p><

8、;p>  電路中的兩個(gè)電容即為總體框圖中的Ca和Cb。</p><p>  1.4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)方案</p><p>  圖4 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>  由于本交-直-交PWM變頻電源的逆變電路采用三相橋式PWM電壓型逆變電路,根據(jù)其特點(diǎn),要求逆變電路中采用全控型電力電子器件,然而電力電子器件中的全控型器件種類較多,有電力MOSFET、GTR、GT

9、O等。其中GR、GTO的關(guān)斷速度較差,會(huì)影響輸出波形,效果會(huì)很差。而IGBT則綜合了電力MOSFET以及GTR的特點(diǎn),所以本設(shè)計(jì)中選擇IGBT作為逆變電路中的開關(guān)器件。從而驅(qū)動(dòng)電路為IGBT的驅(qū)動(dòng)電路。</p><p><b>  主回路元件選擇</b></p><p>  電容濾波的三相不可控整流電路</p><p>  圖5 電容濾波的三

10、相不可控整流電路</p><p> ?。?)輸出電壓平均值 </p><p>  空載時(shí),輸出電壓平均值最大,為Ud=√6U2=2.45U2。隨著負(fù)載加重,輸出電壓平均值減小,至wRC=√3進(jìn)入id連續(xù)情況后,輸出電壓波形成為線電壓的包絡(luò)線,其平均值為Ud=2.34U2??梢?,Ud在2.34U2到2.45U2之間變化。</p><p> ?。?)電流平均值 輸出

11、電流平均值IR為</p><p><b>  IR=Ud/R</b></p><p>  與單相電路情況一樣,電容電流iC平均值為零,因此,</p><p><b>  Id=IR</b></p><p>  在一個(gè)電源周期中,id有六個(gè)波頭,流過每一個(gè)二極管的是其中的兩個(gè)波頭,因此二極管電流平均值

12、為</p><p><b>  IVD=Id/3</b></p><p> ?。?)二極管承受的電壓 二極管承受的最大反向電壓為線電壓的峰值,為√6U2。</p><p><b> ?。?)電容的選定</b></p><p>  對(duì)于電容濾波的三相不可控整流電路,負(fù)載電流存在著連續(xù)與不連續(xù)的問題,

13、本設(shè)計(jì)中確定負(fù)載電流連續(xù),即滿足條件wRC=√3。由于交流輸入電源的工頻為50HZ,所以w=314rad/s,R取1KΩ(本濾波整流電路右側(cè)為三相橋式PWM型逆變電路,其輸入電阻比較大,故整定本濾波整流電路負(fù)載為1 KΩ)。所以,電容C=5.516μF。</p><p>  電容的電壓值以及電流值選取 : </p><p>  由于Ud在2.34U2到2.45U2之間變化,故此電容兩

14、端的電壓值的范圍也為2.34U2到2.45U2之間。因此,可以得到</p><p>  2.34X(380/√3)V≤Ud≤2.45(380/√3)V</p><p>  514.8V≤Ud≤550V</p><p>  在整個(gè)整流過程中,電容的電流平均值為零。</p><p>  根據(jù)上面計(jì)算,選擇電容參數(shù)如下:</p>&l

15、t;p>  型號(hào):鋁電解電容 CD71C</p><p><b>  品牌:雅斯特</b></p><p>  參數(shù):額定電壓750V ,</p><p><b>  電容值:100UF</b></p><p><b>  (5)二極管的選定</b></p>

16、<p><b>  電壓值選取</b></p><p>  本電容濾波的三相不可控整流電路中各個(gè)二極管承受的最大反向電壓為√6U2,即537.40V。</p><p>  選取一定的安全裕量,即取UVD為所承受的最大反向電壓的1到2倍</p><p>  UVD=537.40~1074.8V</p><p>

17、<b>  電流值選取</b></p><p>  Id=IR=Ud/R=0.5148A</p><p>  考慮到安全裕量,取ic=1A</p><p>  IVD=Id/3=0.1716A</p><p>  考慮到安全裕量,取ic=0.2A</p><p>  根據(jù)上述計(jì)算,所以選擇二極管參

18、數(shù)如下:</p><p><b>  型號(hào):2CP29</b></p><p><b>  峰值電流:0.3A</b></p><p>  最大電壓:1000V</p><p><b>  數(shù)量:6</b></p><p>  雙極性調(diào)制控制方式的三相橋

19、式PWM電壓型逆變電路</p><p> ?。?)IGBT的選擇</p><p>  由于逆變電路直流側(cè)電壓為左側(cè)整流電路id連續(xù)時(shí)的電壓,即Ud=2.34U2=514.8V。在IGBT導(dǎo)通時(shí),管壓降可忽略不計(jì),電感在充放電的過程中平均電流為零,因此,電路中流過的電流為</p><p>  I=Ud/R=514.8÷1000=0.5148A</p&g

20、t;<p>  考慮一定的裕量,則IGBT的耐流值取I的1.5倍,即0.7722A</p><p>  IGBT承受的電壓為Ud/2,即257.4V,考慮一定的裕量,則IGBT的耐壓值772.2V。</p><p>  根據(jù)上述計(jì)算,選擇IGBT參數(shù)如下:</p><p>  型號(hào):GTl53101</p><p>  最高耐壓

21、值:1000V</p><p>  最高電流值;200A</p><p><b>  數(shù)量:6個(gè)</b></p><p><b> ?。?)二極管的選擇</b></p><p>  二極管承受的電壓同為257.4V,考慮一定的裕量,則二極管耐壓值取1.5倍,即386.1V;二極管流過的電流為0.51

22、48A,考慮一定的裕量,則二極管耐流值取1.5倍,即0.7722A。</p><p>  根據(jù)上述計(jì)算,選擇二極管參數(shù)如下:</p><p>  型號(hào):BY550-1000</p><p><b>  峰值電流:1A</b></p><p>  額定最大電壓:1000V</p><p> ?。?)

23、電阻電容電感的選擇</p><p>  選擇三個(gè)1千歐姆的CF50碳膜電阻器,兩個(gè)鋁電解電容 CD71C,三個(gè)SDRH62繞線貼片功率電感。</p><p>  保護(hù)電路、緩沖電路設(shè)計(jì)</p><p><b>  3.1 短路保護(hù)</b></p><p>  利用死區(qū)生成電路進(jìn)行短路保護(hù),其作用是防止逆變橋同一相上下兩

24、個(gè)橋臂直通而造成短路。電路形式如下:</p><p>  圖6 短路保護(hù)電路</p><p><b>  器件選擇:</b></p><p>  在電壓型逆變電路的PWM控制中,同一相上下兩個(gè)臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)都是互補(bǔ)的。但實(shí)際上為了防止上下兩個(gè)臂直通而造成短路,在上下兩臂通斷切換時(shí)要留一小段上下臂都施加關(guān)斷信號(hào)的死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短主要由功率

25、開關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間來決定。這個(gè)死區(qū)時(shí)間將會(huì)給輸出的PWM波形帶來一定影響,使其稍微偏離正弦波。</p><p>  由于死區(qū)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間,而經(jīng)過滯回比較器輸出的信號(hào)最大幅值約為5V,低電平為0.5V</p><p>  根據(jù)電容充放電特性UC=US(1-e-t/RC) UCmax=5V</p><p>  令t=7Μs,則兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù),得出結(jié)果為

26、RC=4.3X10-6s,取C=104pF,R=394.6KΩ</p><p>  所以選擇一個(gè)50V-104PF-Z瓷片電容,一個(gè)394.6 KΩ的CF50碳膜電阻器。</p><p><b>  過電壓保護(hù)</b></p><p>  (1)、在IGBT中加上緩沖電路,吸收浪涌電壓。在緩沖電路的電容器中使用薄膜電容,并配置在IGBT附近,使

27、其吸收高頻浪涌電壓。具體方案在第六章 緩沖電路的設(shè)計(jì)中將會(huì)說明。</p><p> ?。?)、調(diào)整IGBT的驅(qū)動(dòng)電路的-VGE和RG,減小di/dt</p><p> ?。?)、為了減小主電路和緩沖電路的配線電感,配線要更粗、更短。在配線中使用銅條。另外進(jìn)行并列平板配線(分層配線),使用配線低電感化將有很大的效果。</p><p><b>  緩沖電路具體

28、設(shè)計(jì)</b></p><p>  本次用到的IGBT型號(hào)為Tl53101,高耐壓值為1000V,高電流值為200A,根據(jù)情況選擇緩沖電路結(jié)構(gòu)如下所示:</p><p>  圖7 緩沖電路設(shè)計(jì)</p><p>  如圖所示,逆變電路中采用了充放電型RCD緩沖電路。</p><p>  在無緩沖電路的情況下,逆變電路中的IGBT開通

29、時(shí)電流迅速上升,di/dt很大,關(guān)斷時(shí)du/dt很大,并出現(xiàn)很高的過電壓。在有沖放型RCD緩沖電路的情況下,開通時(shí)緩沖電容先通過R向IGBT放電,使電流先上一個(gè)臺(tái)階,以后因?yàn)橛衐i/dt抑制電路的緣故,電流上升速度減慢。緩沖電路中的電阻和二極管是在IGBT關(guān)斷時(shí)提供放電回路而設(shè)置的。</p><p><b>  總 結(jié)</b></p><p>  經(jīng)過這么久的努力,

30、終于做完了這次課程設(shè)計(jì)。通過這段時(shí)間的學(xué)習(xí),發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足,無論是對(duì)知識(shí)的理解還是實(shí)踐能力以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。</p><p>  開始做課程設(shè)計(jì)時(shí),因?yàn)椴恢獜哪南率?,就不假思考的照著同學(xué)給的模板做,后來發(fā)現(xiàn)模板里存在一些問題,于是不得不在一些地方返工。后來就是自己先系統(tǒng)知識(shí),然后自己一步一步腳踏實(shí)地的做了。所以一個(gè)很深的感觸就是,做好一件事情,首先要對(duì)這方面的知識(shí)系統(tǒng)化,然后在頭腦里理清思路

31、,哪里開始,怎樣一步步做下去,怎樣結(jié)束。然后再按這個(gè)計(jì)劃一步步認(rèn)真做。這樣每天做一些東西接近目標(biāo)的小小成就感,就促使著自己認(rèn)真做完。</p><p>  此次設(shè)計(jì)使我對(duì)電力電子技術(shù)有了新的認(rèn)識(shí),更深的了解,基本掌握了基本變流電路的設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)對(duì)我們的鍛煉是多方面的,除了對(duì)設(shè)計(jì)過程熟悉外,我們還進(jìn)一步提高了作圖,編輯,各種信息的查閱和分析,也大大的提高了自己的計(jì)算能力,及對(duì)WORD文檔的使用等多方面的進(jìn)一步的了解

32、。</p><p>  本次課設(shè)應(yīng)該感謝學(xué)院的安排,讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)課本知識(shí)的同時(shí),能夠有這樣良好的機(jī)會(huì)實(shí)踐,加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解,掌握工程設(shè)計(jì)的方法。因?yàn)檎J(rèn)真對(duì)待所以感覺學(xué)到了東西。更應(yīng)該感謝導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo),要不然靠我們自己不可能那么順利完成。通過這次課程設(shè)計(jì),我深深懂得要不斷的把所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用,還需通過自身不斷的努力,不斷提高自己分析問題,解決問題的能力!</p><p><

33、b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1]電力電子技術(shù)(第四版).王兆安,黃俊.機(jī)械工業(yè)出版社.2000</p><p>  [2]電力電子器件及其應(yīng)用.李旭葆,趙永健.機(jī)械工業(yè)出版社.1996</p><p>  [3]電力電子技術(shù).邵丙衡.中國(guó)鐵道出版社.1997</p><p>  [4]現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)

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