第8章电力电子装置的研制与试验_LX

1、信息科学技术学院电工自动化系信息科学技术学院电工自动化系第八章第八章 电力电子装置的研制与试验电力电子装置的研制与试验 8.1 电力电子装置研究流程电力电子装置研究流程 8.2 研究对象的方案论证研究对象的方案论证 8.3 主电路设计主电路设计 8.4 控制系统及辅助电源设计控制系统及辅助电源设计 8.5 电磁兼容技术和措施电磁兼容技术和措施 8.6 电路仿真电路仿真 8.7 整机调试与电性能试验整机调试与电性能试验 8.8 结构设计和例行试验结构设计和例行试验28.1 电力电子装置的研制流程电力电子装置的研制流程3q研究对象技术条件研究对象技术条件以一个以一个4kW4kW、400Hz400H

2、z的中频电源为例的中频电源为例q文献检索文献检索国内期刊国内期刊国外期刊国外期刊检索工具检索工具q方案论证方案论证主电路方案主电路方案控制电路方案控制电路方案48.2 研究对象的方案论证研究对象的方案论证8.2.1 研究对象的技术条件研究对象的技术条件q4kW4kW、400Hz400Hz中频电源主要技术性能指标中频电源主要技术性能指标5l 输入电压：三相输入电压：三相360V400V，50Hz5%l 输出电压：单相，输出电压：单相，230V2%，400Hz0.5%l 过载能力：过载能力：120额定负载下能够正常工作额定负载下能够正常工作3分钟；分钟；对对2秒钟之内短路故障，有不停机的抗冲击能力

3、。秒钟之内短路故障，有不停机的抗冲击能力。l 输出电压波形畸变率：总谐波畸变率不超过输出电压波形畸变率：总谐波畸变率不超过3%，其中单次谐波畸变率不超过其中单次谐波畸变率不超过2%。l 功率、环境、绝缘电阻、电气隔离、电磁兼容功率、环境、绝缘电阻、电气隔离、电磁兼容.等等等等8.2.2 文献检索文献检索q检索性期刊检索性期刊q国内期刊国内期刊q国外期刊国外期刊q方法：方法：通过学校图书馆通过学校图书馆中文期刊全文数据库中文期刊全文数据库及及外文外文IEEE/IEE Electronic Library进行检进行检索查询索查询。68.2.2 文献检索（续）文献检索（续）q检索性期刊检索性期刊7l

4、电工文摘双月刊电工文摘双月刊 机械部北京综合技术经济研究所主机械部北京综合技术经济研究所主编编l科学文摘（科学文摘（Science Abstracts） 英国电气工程师协会英国电气工程师协会IEE(The Institution of Electrical Engineers)主编，主编，其中与电力电子专业相关的分辑有：其中与电力电子专业相关的分辑有： 物理文摘物理文摘（科学文摘（科学文摘A辑）辑）PA Physics AbstractsScience Abstracts, Series A 电气与电子学文摘电气与电子学文摘（科学文摘（科学文摘B辑）辑）EEA Electrical and E

5、lectronics Abstracts Science Abstracts, Series B 计算机与控制文摘计算机与控制文摘（科学文摘（科学文摘C辑）辑）CCA Computer and Control Abstracts Science Abstracts, Series C8.2.2 文献检索（续）文献检索（续）q国内期刊国内期刊8l电力电子技术（月刊）电力电子技术（月刊）由西安电力电子研究所、中国电工技术学会电力电子学会主办由西安电力电子研究所、中国电工技术学会电力电子学会主办l电气传动（月刊）电气传动（月刊）由天津电气传动设计研究所、中国自动化学会主办由天津电气传动设计研究所、中

6、国自动化学会主办l中国电机工程学报（旬刊）中国电机工程学报（旬刊）由中国电机工程学会主办，国家自然科学基金资助，由中国电机工程学会主办，国家自然科学基金资助，EI索引索引l电力系统自动化（半月刊）电力系统自动化（半月刊） 国家电力公司国家电力公司 ，电力自动化研究院主办，电力自动化研究院主办， EI索引索引l电源技术应用（月刊）电源技术应用（月刊） 由中国电源学会、陕西省电源学会主办由中国电源学会、陕西省电源学会主办等等等等8.2.2 文献检索（续）文献检索（续）q国外期刊国外期刊9lIEEE工业应用汇刊工业应用汇刊（IEEE Transaction on Idustry Applicatio

7、ns） 双月刊双月刊(bimonthly)，由美国电气与电子工程师协会，由美国电气与电子工程师协会IEEE（Insititute of Electrical and Electronics Engineers）主办。）主办。lIEEE功率电子学汇刊功率电子学汇刊(IEEE Transaction on Power Eletronics) 双月刊，由美双月刊，由美IEEE主办。主办。lToshiba Review (日日) 东芝评论东芝评论等等等等l中文数据库中文数据库l外文数据库外文数据库8.2.2 文献检索（续）文献检索（续）q国内期刊检索数据库页面国内期刊检索数据库页面128.2.2 文献

8、检索（续）文献检索（续）q国外期刊检索数据库页面国外期刊检索数据库页面138.2.3 方案论证方案论证q主电路主电路14l电路结构电路结构 ：ACDCAC方案，调制方式的选择方案，调制方式的选择l开关器件开关器件 ：估算电流、电压：估算电流、电压 、调制、开关频率、调制、开关频率 - IGBT l缓冲电路缓冲电路： 4kW的功率的功率-能耗缓冲电路能耗缓冲电路q控制系统控制系统l控制策略控制策略：波形控制；电压平均值反馈和瞬时波形控制；电压平均值反馈和瞬时值反馈相结合值反馈相结合 l保护策略保护策略：限流记忆性封锁：限流记忆性封锁8.2.3 方案论证（续）方案论证（续）q主电路主电路15l单相

9、全桥、输入单相全桥、输入/输出滤波（共模、差模、陷波）输出滤波（共模、差模、陷波） 起起/停环节、缓冲停环节、缓冲8.2.3 方案论证（续）方案论证（续）q控制系统控制系统16lSPWM硬开关硬开关l电压平电压平均值反均值反馈与瞬馈与瞬时值反时值反馈相结馈相结合合l限流记限流记忆封锁忆封锁保护保护q输出滤波器输出滤波器q输出变压器输出变压器铁芯选择铁芯选择绕组计算绕组计算窗口占空比窗口占空比q缓冲电流缓冲电流开通缓冲开通缓冲关断缓冲关断缓冲q直流滤波电路直流滤波电路q主开关器件选择主开关器件选择178.3 主电路设计主电路设计8.3.1 输出滤波器设计输出滤波器设计q输出并联滤波电容输出并联滤

10、波电容sin40000.66.522cos22300.8COPIAVff=创18l设计原则设计原则：在额定负载时，使容性电流补偿一半：在额定负载时，使容性电流补偿一半的感性电流。的感性电流。l选用原则选用原则：50HZ、500V的交流电容用于的交流电容用于400HZ、230V ,降压使用降压使用;若电容取值过大，会增加输出的若电容取值过大，会增加输出的无功电流，增加变压器、开关管的负担无功电流，增加变压器、开关管的负担。96.5211.282302400COICFVmwp=创选择选择C9=12F8.3.1 输出滤波器设计（续）输出滤波器设计（续）q输出滤波电感输出滤波电感22262110.52

11、8(2 )(2 )12 10(2000)LmHCfpp-=创19l设计原则设计原则：根据：根据LC谐振频率来选取；一般选取输谐振频率来选取；一般选取输出滤波器的谐振频率为最低次谐波频率的出滤波器的谐振频率为最低次谐波频率的1/5-1/10。l采用单极倍频采用单极倍频SPWM，最低次谐波次数为，最低次谐波次数为2P-1次，次，P为半周期内单极性波头数，本例开关频率为半周期内单极性波头数，本例开关频率7.2kHz，P=7200/40018，因此最低次谐波频率为，因此最低次谐波频率为14kHz。l取谐振频率取谐振频率2kHz(1/7*14000)。变压器变比变压器变比k=0.77，折算到原边的电感，

12、折算到原边的电感L3为为0.891mH8.3.2 输出变压器设计输出变压器设计设计设计输出输出变压器变压器必须给出以下参数：必须给出以下参数：输出功率、原输出功率、原边电压、电流，付边电压、电流，基波频率和对磁边电压、电流，付边电压、电流，基波频率和对磁密余量要求。密余量要求。q铁芯的选择铁芯的选择20l选择方法：一般根据变压器容量、基波工作频率对选择方法：一般根据变压器容量、基波工作频率对比变压器设计手册来初步选取。比变压器设计手册来初步选取。l铁芯选定后，就可以得到铁芯相关的参数。铁芯选定后，就可以得到铁芯相关的参数。l本例选择本例选择CD40*80*120的的400Hz铁芯，其视在功率铁

13、芯，其视在功率为为6.4kVA，磁芯截面积，磁芯截面积Sc=28.5cm2，窗口面积，窗口面积So=76.8cm2，最大磁密，最大磁密Bm=6550Gs，导线电流密，导线电流密度度j=1.45A/mm2。8.3.2 输出变压器设计（续）输出变压器设计（续）q绕组的计算绕组的计算21l付边绕组付边绕组：由付边额定输出电压，根据变压器电压关系式计：由付边额定输出电压，根据变压器电压关系式计算付边绕组匝数，计算中磁密选择算付边绕组匝数，计算中磁密选择80%的最大磁密；根据付的最大磁密；根据付边的额定电流大小及导线允许的电流密度选择合适的导线，边的额定电流大小及导线允许的电流密度选择合适的导线，并验证

14、导线截面是否符合要求。并验证导线截面是否符合要求。l原边绕组原边绕组：根据原边最低输入电压值（考虑开关管压降、死：根据原边最低输入电压值（考虑开关管压降、死区引起的电压损失、基波电流在滤波电感的压降、漏感的阻区引起的电压损失、基波电流在滤波电感的压降、漏感的阻抗压降后）、付边额定输出电压得到变压器变比，再由付边抗压降后）、付边额定输出电压得到变压器变比，再由付边匝数确定原边绕组匝数；导线选取类似付边绕组。匝数确定原边绕组匝数；导线选取类似付边绕组。l通常每个绕组分成左、右两个相同的线圈组成，原边绕组左、通常每个绕组分成左、右两个相同的线圈组成，原边绕组左、右线圈可以设计成串联或并联，但付边绕组

15、不适合设计成并右线圈可以设计成串联或并联，但付边绕组不适合设计成并联，因为左右线圈如果不对称，感应的电压会有差别，产生联，因为左右线圈如果不对称，感应的电压会有差别，产生环流。环流。8.3.2 输出变压器设计（续）输出变压器设计（续）q绕组的计算绕组的计算22l变压器电压关系式：变压器电压关系式：84.4410rcUfNB S-=q窗口占空比窗口占空比l窗口占空比计算是为了保证设计的绕组能在所选择的铁窗口占空比计算是为了保证设计的绕组能在所选择的铁芯窗口中绕得下。芯窗口中绕得下。l如果简单的按照导线截面积计算窗口占空比，应该在如果简单的按照导线截面积计算窗口占空比，应该在0.5以内，控制用小变

16、压器的窗口占空比则应在以内，控制用小变压器的窗口占空比则应在0.3以内。以内。8.3.3 缓冲电路设计缓冲电路设计q开通缓冲设计开通缓冲设计5402.7200/dOUVLHdiAsdtmm=23l设计原则：最大输入电压下，开通时的设计原则：最大输入电压下，开通时的di/dt值抑制值抑制在开关管允许的额定值以内。在开关管允许的额定值以内。l在母线上串入开通缓冲电感，除了可以抑制开通的在母线上串入开通缓冲电感，除了可以抑制开通的di/dt外，还可以抑制开关管反并二极管在反向恢复外，还可以抑制开关管反并二极管在反向恢复期间的桥臂电流上升率。期间的桥臂电流上升率。l本例所选本例所选1200V IGBT

17、的的di/dt额定为额定为200A/us，有：，有：l此缓冲电感可以直接用导线绕制成空心电感。此缓冲电感可以直接用导线绕制成空心电感。2oSLNlm=8.3.3 缓冲电路设计（续）缓冲电路设计（续）qRDCRDC关断缓冲设计关断缓冲设计-6mfisDI .t28.7 1.5 10C =F=0.046F2V2 46824l设计原则：按总损耗最小原则或者临界缓冲计算缓设计原则：按总损耗最小原则或者临界缓冲计算缓冲电容；冲电容；电阻的取值应使得电容电荷在开关器件开电阻的取值应使得电容电荷在开关器件开通时放电完毕、且产生的附加电流不大，实际电阻通时放电完毕、且产生的附加电流不大，实际电阻功率至少比计算

18、值大一倍，以免温升过高功率至少比计算值大一倍，以免温升过高；二极管；二极管选择快恢复二极管，其电压等级与选择快恢复二极管，其电压等级与IGBT相当，电流相当，电流等级与变压器原边电流相当。等级与变压器原边电流相当。2623110.50.047 105407.2 10492dPCU fW-=创创15sR =Wl用用20只只5W/75的金属膜电阻串并联的金属膜电阻串并联组成组成100W/158.3.4 直流滤波电路设计直流滤波电路设计25l本装置中直流滤波电路主要担负低通滤波作用，滤本装置中直流滤波电路主要担负低通滤波作用，滤除三相整流的除三相整流的6脉动波。脉动波。l设计原则：设计原则：滤波电容

19、应使得其上的电压波动幅度在滤波电容应使得其上的电压波动幅度在直流母线电压的直流母线电压的0.5%-1%，根据脉动周期内电容上，根据脉动周期内电容上电荷的增量和电压增量的关系来计算；如果为电荷的增量和电压增量的关系来计算；如果为LC滤滤波，波，L的计算根据的计算根据LC谐振频率为谐振频率为1/5的脉动频率来进的脉动频率来进行。行。l需要指出的是：即使逆变桥输入是直流也需要直流需要指出的是：即使逆变桥输入是直流也需要直流滤波电路，保证器件在开关过程中直流母线电压纹滤波电路，保证器件在开关过程中直流母线电压纹波比较小，滤波电路计算方法同上，只是脉动频率波比较小，滤波电路计算方法同上，只是脉动频率取开

20、关频率，如此取开关频率，如此L、C的值会小得多。的值会小得多。8.3.5 主开关器件的选择主开关器件的选择q器件耐流值选择器件耐流值选择26l需要综合考虑：需要综合考虑：变压器原方在付方变压器原方在付方120%过载下的电过载下的电流幅值；并联缓冲引起的附加电流；二极管在反向流幅值；并联缓冲引起的附加电流；二极管在反向恢复时间内引起的电流冲击；一定的安全余量。恢复时间内引起的电流冲击；一定的安全余量。q器件耐压值选择器件耐压值选择l需要综合考虑：需要综合考虑：除了考虑直流母性最高的输入电压除了考虑直流母性最高的输入电压外，还应该考虑线路电感引起的压降。（即电感的外，还应该考虑线路电感引起的压降。

21、（即电感的磁场能量在开关关断时转换成电容电场能量而引起磁场能量在开关关断时转换成电容电场能量而引起的电压增量）的电压增量）22111122822mLICVVV=D D=q抗冲击负荷的电路设计抗冲击负荷的电路设计冲击负荷的类型；滞环瞬时限流电路；短路保护冲击负荷的类型；滞环瞬时限流电路；短路保护q过温保护过温保护q辅助电源辅助电源q驱动电路驱动电路q调压环节调压环节278.4 控制系统及辅助电源设计控制系统及辅助电源设计8.4.1 抗冲击负荷的电路设计抗冲击负荷的电路设计q冲击负荷类型冲击负荷类型28l变压器变压器：合闸的时候变压器由于铁芯存在饱和现象，：合闸的时候变压器由于铁芯存在饱和现象，可

22、能出现很大的冲击电流。最不利情况下合闸电流可能出现很大的冲击电流。最不利情况下合闸电流可达额定电流的可达额定电流的58倍。倍。l整流负载整流负载：在负载合闸瞬间，由于滤波电容未经充：在负载合闸瞬间，由于滤波电容未经充电，直流输出电压电，直流输出电压Ud0，相当于瞬时短路。这时，相当于瞬时短路。这时不仅存在变压器空载合闸冲击电流，而且存在变压不仅存在变压器空载合闸冲击电流，而且存在变压器合闸短路冲击电流，是最常见且最恶劣的冲击负器合闸短路冲击电流，是最常见且最恶劣的冲击负荷荷 。l冲击负荷虽然出现时间不长，但都可能损坏器件，冲击负荷虽然出现时间不长，但都可能损坏器件，如果直接采用记忆封锁脉冲的保

23、护方法，如果直接采用记忆封锁脉冲的保护方法，那么此类那么此类负荷始终无法投入负荷始终无法投入；如果加大开关管电流定额，装；如果加大开关管电流定额，装置的成本加大。置的成本加大。8.4.1 抗冲击负荷的电路设计（续）抗冲击负荷的电路设计（续）q滞环瞬时限流电路滞环瞬时限流电路29l原理原理：逆变器主电路处于续流状态时输出电流自然：逆变器主电路处于续流状态时输出电流自然减小。减小。l优点优点：存在较大冲击电流时，电源始终工作在极限：存在较大冲击电流时，电源始终工作在极限工作电流附近，可保证不停机。故障排除后，可自工作电流附近，可保证不停机。故障排除后，可自动恢复正常运行状态，且恢复时间短动恢复正常

24、运行状态，且恢复时间短 。l实现方法：实现方法：滞环比较器滞环比较器8.4.2 过温保护：温度开关，延时保护。过温保护：温度开关，延时保护。8.4.3 辅助电源：单端反激电源（考虑几路输辅助电源：单端反激电源（考虑几路输出，功率大小）出，功率大小）8.4.4 驱动电路：驱动电路：EXB841 8.4.5 调压环节调压环节30l电压平均值反馈电压平均值反馈PI调节（输出标准正弦波幅值调节（输出标准正弦波幅值控制电压控制电压Vc）l电压瞬时值反馈电压瞬时值反馈P调节（得到调制正弦波）调节（得到调制正弦波）q电磁兼容性概念电磁兼容性概念形成电磁干扰的条件形成电磁干扰的条件抑制电磁干扰的原则抑制电磁干

25、扰的原则q常用的抑制电磁干扰的措施常用的抑制电磁干扰的措施用电路和器件抑制；滤波；屏蔽；布线；接地用电路和器件抑制；滤波；屏蔽；布线；接地q电磁兼容性测试电磁兼容性测试q电磁兼容设计电磁兼容设计318.5 电磁兼容技术和措施电磁兼容技术和措施8.5.1 电磁兼容性的概念电磁兼容性的概念32n 电磁兼容电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，简称，简称EMC，俗称，俗称抗干扰），是指干扰可以在不损害信息的前提下与有用信号共存。抗干扰），是指干扰可以在不损害信息的前提下与有用信号共存。n 形成电磁干扰的条件形成电磁干扰的条件 l向外发送电磁干扰的源向外发送电磁干扰的源

26、噪声源；噪声源；l 传递电磁干扰的途径传递电磁干扰的途径噪声耦合和辐射；噪声耦合和辐射；l 承受电磁干扰的客体承受电磁干扰的客体受扰设备受扰设备 。n 抑制电磁干扰的原则抑制电磁干扰的原则 l 抑制噪声源，直接消除干扰原因。这就需要采用合适的电抑制噪声源，直接消除干扰原因。这就需要采用合适的电路结构和缓冲技术，使装置输入、输出电流波形好，并使路结构和缓冲技术，使装置输入、输出电流波形好，并使di/dt和和dv/dt尽可能小。尽可能小。l 消除噪声源和受扰设备之间的噪声耦合和辐射，切断电磁干消除噪声源和受扰设备之间的噪声耦合和辐射，切断电磁干扰的传递途径，或者提高传递途径对电磁干扰的衰减作用。扰

27、的传递途径，或者提高传递途径对电磁干扰的衰减作用。l加强受扰设备抵抗电磁干扰的能力，降低其对噪声的敏感度。加强受扰设备抵抗电磁干扰的能力，降低其对噪声的敏感度。 8.5.2 常用的抑制电磁干扰的措施常用的抑制电磁干扰的措施33r电路和器件：电路和器件：反并二极管续流、反并二极管续流、RC吸收电路、浪涌吸收器、吸收电路、浪涌吸收器、压敏电阻、瞬态抑制二极管、光电压敏电阻、瞬态抑制二极管、光电/变压器隔离等变压器隔离等(电压尖峰）电压尖峰）。 r 滤波：滤波：专用滤波元件（穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁专用滤波元件（穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环）环） 、 差模滤波、共模滤波等。差模滤波、共

28、模滤波等。r 屏蔽：屏蔽：良导体制成的屏蔽体适合电场屏蔽；导磁体制成的屏良导体制成的屏蔽体适合电场屏蔽；导磁体制成的屏蔽体适合磁场屏蔽；屏蔽盒、控制机壳通风孔大小等。蔽体适合磁场屏蔽；屏蔽盒、控制机壳通风孔大小等。r 布线：布线：导线的种类、粗细、走线方式、线间距、布线对称性、导线的种类、粗细、走线方式、线间距、布线对称性、屏蔽方法以及导线长短、捆扎或绞合方式等对导线的电感、电屏蔽方法以及导线长短、捆扎或绞合方式等对导线的电感、电阻和噪声的耦合有直接影响。阻和噪声的耦合有直接影响。一般正、负直流母线靠近走线一般正、负直流母线靠近走线 、驱动线单独绞线。尽量缩短走线距离。驱动线单独绞线。尽量缩短

29、走线距离。r 接地：接地：信号地、控制地、电源地信号地、控制地、电源地 和安全接地，应根据具体和安全接地，应根据具体设备的设计目标决定分别采用一点接地、多点接地还是混合接设备的设计目标决定分别采用一点接地、多点接地还是混合接地方式。为避免接地环路，必要时还要采用隔离技术。地方式。为避免接地环路，必要时还要采用隔离技术。8.5.3 电磁兼容性测试电磁兼容性测试34l电源线传导发射测试：电源线传导发射测试：测量电力电子装置电源线上的传导发测量电力电子装置电源线上的传导发射。射。l电源线传导敏感度测试：电源线传导敏感度测试：考核电力电子装置对注入其电源线考核电力电子装置对注入其电源线上的标准规定的电

30、磁量是否敏感。上的标准规定的电磁量是否敏感。l电源尖峰信号传导敏感度测试：电源尖峰信号传导敏感度测试：考核电力电子装置对注入其考核电力电子装置对注入其电源线上的标准尖峰信号是否敏感。电源线上的标准尖峰信号是否敏感。l电场辐射发射测试：电场辐射发射测试：测量电力电子装置的电场辐射发射。测量电力电子装置的电场辐射发射。l磁场辐射敏感度测试：磁场辐射敏感度测试：考核电力电子装置对施加的标准磁场考核电力电子装置对施加的标准磁场辐射是否敏感。辐射是否敏感。l电源频率及尖峰信号磁感应场辐射敏感度测试：电源频率及尖峰信号磁感应场辐射敏感度测试：考核电力电考核电力电子装置对子装置对400Hz磁感应场及尖峰信号

31、磁感应场辐射是否敏感。磁感应场及尖峰信号磁感应场辐射是否敏感。l电场辐射敏感度测试：电场辐射敏感度测试：考核电力电子装置对施加标准规定的考核电力电子装置对施加标准规定的辐射电场是否敏感。辐射电场是否敏感。 q滤波电路滤波电路l输入陷波电路：消除三相整流电路存在的输入陷波电路：消除三相整流电路存在的3 3次谐波。次谐波。l差模、共模滤波：一般差模衰减倍数大于差模、共模滤波：一般差模衰减倍数大于60dB60dB即可；即可；共模电容不能太大，以满足对人身安全的需要，通常共模电容不能太大，以满足对人身安全的需要，通常取取0.1uF0.1uF以下。以下。q屏蔽屏蔽l控制电路板和辅助电源板安装在屏蔽盒；控

32、制电路板和辅助电源板安装在屏蔽盒；l整机机壳散热孔均为短笮缝；整机机壳散热孔均为短笮缝；l机门采用棱簧铜梳簧片使门缝连续导电，机壳相当一机门采用棱簧铜梳簧片使门缝连续导电，机壳相当一个大的屏蔽盒。个大的屏蔽盒。q布线（元部件布局）布线（元部件布局）l每个器件的定位应有利于接线、电磁兼容和散热。每个器件的定位应有利于接线、电磁兼容和散热。358.5.4 电磁兼容设计（电磁兼容设计（400Hz中频电源为例）中频电源为例）q电路仿真的意义电路仿真的意义初步验证电路原理和参数设计的正确性初步验证电路原理和参数设计的正确性缩短设计周期、减少设计费用缩短设计周期、减少设计费用q计算机仿真方法计算机仿真方法

33、系统级仿真：系统级仿真：MATLABMATLAB元件级仿真：元件级仿真：PspicePspiceq电路仿真实例电路仿真实例36*8.6 电路仿真电路仿真一、一、 Pspice仿真仿真37l放置所需元件（包括电源）放置所需元件（包括电源）l连接导线连接导线l设定要执行的模拟内容设定要执行的模拟内容l设定设定Probel执行模拟执行模拟l利用利用Probe观察模拟结果观察模拟结果*以以Pspice8.0 为例为例q仿真步骤仿真步骤一、一、 Pspice仿真（续）仿真（续）38q基于基于Pspice的单相逆变器仿真电路的单相逆变器仿真电路二、二、 MATLAB仿真仿真39l应用应用matlab进行仿

34、真时有两种方式进行仿真时有两种方式基于命令的方式。即用各种命令输入系统的模型，并用相应的基于命令的方式。即用各种命令输入系统的模型，并用相应的命令进行仿真命令进行仿真利用利用simulink搭建模型。即用搭建模型。即用simulink中的各种模块搭建系统中的各种模块搭建系统模型，并进行仿真和结果输出观测。模型，并进行仿真和结果输出观测。l应用应用simulink仿真的一般步骤仿真的一般步骤分析系统的数学模型分析系统的数学模型在在simulink中搭建系统模型。用框图表示系统的各个环节，用中搭建系统模型。用框图表示系统的各个环节，用带方向的连线表示各环节的输入输出关系。带方向的连线表示各环节的输

35、入输出关系。部分复杂算法编写部分复杂算法编写s-function或或m-function设置仿真参数（时间、步长、误差）设置仿真参数（时间、步长、误差）仿真，处理仿真结果仿真，处理仿真结果*进行电路级仿真时，类似进行电路级仿真时，类似Pspice，选取模块，连接，设置参数，选取模块，连接，设置参数，仿真。此时，可从仿真。此时，可从Power System Blockset中选取电路模型。中选取电路模型。q仿真方式及步骤仿真方式及步骤二、二、 MATLAB仿真（续）仿真（续）40lSimulink子库是一个建模、分析各种物理和数学系统的软件子库是一个建模、分析各种物理和数学系统的软件 l含有若干

36、模型库，可根据需要选择。含有若干模型库，可根据需要选择。l进行一般的电力电子装置数学模型仿真时，主要采用进行一般的电力电子装置数学模型仿真时，主要采用simulink模型库中的模块。几种主要的库：模型库中的模块。几种主要的库：信号源库：信号源库：包括阶跃信号、正弦波、白噪声、时钟、常值、包括阶跃信号、正弦波、白噪声、时钟、常值、文件、信号发生器等各种信号源文件、信号发生器等各种信号源输出库：输出库：包括示波器仿真窗口、包括示波器仿真窗口、MATLAB工作区、文件等形式的输工作区、文件等形式的输出。出。离散系统库：离散系统库：包括延迟，零包括延迟，零-极点，滤波器，离散传递函数，离散极点，滤波器

37、，离散传递函数，离散状态空间，零阶保持器等。状态空间，零阶保持器等。线性系统库：线性系统库：提供加法器、比例环节、积分环节、微分环节、传递提供加法器、比例环节、积分环节、微分环节、传递函数、零函数、零-极点、状态空间等模块。极点、状态空间等模块。非线性系统库：非线性系统库：提供绝对值、乘法、函数、回环特性、死区特性、提供绝对值、乘法、函数、回环特性、死区特性、斜率、继电器特性、饱和特性、开关特性等模块。斜率、继电器特性、饱和特性、开关特性等模块。信号及系统库：信号及系统库：包括输入、输出、多路转换等模块，用于和其他模包括输入、输出、多路转换等模块，用于和其他模块的连接。块的连接。 qSimul

38、ink简介简介二、二、 MATLAB仿真（续）仿真（续）41q某系统某系统Simulink下的方框图模型下的方框图模型q印制板调试印制板调试元器件老化筛选元器件老化筛选印制板基本功能测试印制板基本功能测试q主机调试主机调试 试验保护电路的可靠性；试验保护电路的可靠性； 控制电路与主电路分开供电控制电路与主电路分开供电，主电路电压逐步加大主电路电压逐步加大。 监视驱动信号及开关管的电压波形：若驱动波形上有明显干扰信号，监视驱动信号及开关管的电压波形：若驱动波形上有明显干扰信号，需调整走线。若开关管两端有较高电压尖峰，应调整缓冲电路有关需调整走线。若开关管两端有较高电压尖峰，应调整缓冲电路有关参数

39、。参数。 注意各部件的温升注意各部件的温升q整机调试整机调试按照试验大纲进行各项试验按照试验大纲进行各项试验428.7 整机调试与电性能试验整机调试与电性能试验q结构设计结构设计 机箱的外型尺寸、结构形式按技术要求确定，机箱的外型尺寸、结构形式按技术要求确定，并考虑维并考虑维修方便、重心合理。修方便、重心合理。 机箱各个部位的连接要考虑机械强度，机械强度由机械机箱各个部位的连接要考虑机械强度，机械强度由机械设计人员考虑，减震器一般按设备总重量考虑。设计人员考虑，减震器一般按设备总重量考虑。 元器件的布置应有利于接线、电磁兼容性和散热元器件的布置应有利于接线、电磁兼容性和散热。 机械部件的防腐性

40、。机械部件的防腐性。 机壳的整体屏蔽：机壳的整体屏蔽：机壳散热孔均为短窄缝，机门采用了机壳散热孔均为短窄缝，机门采用了棱簧铜梳簧片使门缝连续导电。棱簧铜梳簧片使门缝连续导电。r三防处理三防处理 喷三防（喷三防（防盐雾、防霉、防潮防盐雾、防霉、防潮）漆）漆438.8 结构设计和例行试验结构设计和例行试验q例行试验例行试验 高温试验高温试验试验目的：试验目的：评定电力电子装置在高温环境条件下的适应性。评定电力电子装置在高温环境条件下的适应性。试验要求：试验要求： 1）环境条件）环境条件 工作温度工作温度50，试验时间，试验时间4h 2）控制电路要求）控制电路要求 外观完好，结构可靠，电气性能正常。外观完好，结构可靠，电气性能正常。关键：关键：散热技术及元器件的老化筛选。散热技术及元器件的老化筛选。 低温试验低温试验试验目的：试验目的：评定电力电子装置在低温环境条件下的适应性。评定电力电子装置在低温环境条件下的适应性。试验要求：试验要求： 1）环境条件：工作温度）环境条件：工作温度0，试验时间，试验时间4h 2）检测要求：外观完好，结构可靠，电气性能正常。）检测要求：外观完好，结构可靠，电气性能正常。关键：关键：元器件的筛选以及变压器加工工艺。元器件的