模电论文-振荡式微型电动机三相交流电源的仿真设计

编号本科生课程设计报告题目：振荡式微型电动机三相交流电源的设计学院专业学号学生姓名指导教师模电课程设计报告----------振荡式微型电动机三相交流电源的设计课程设计小组成员：课程设计指导老师：课程设计时间：2012.6.25~2012.7.1课题名称：振荡式微型电动机三相交流电源的设计二、设计内容及要求：1.振荡式三相正弦波变流电源：输入直流电压正负15V，输出三相交流电压正负10V，频率405HZ，输出电流200mA以上，三相电压不对称度小于2%，频率稳定度10-2~102.振荡式三相梯形波变流电源：输入直流电压正负30V，输出移相交流电压正负14V，频率500HZ，输出电流200mA以上，移相电压不对称度小于2%，频率稳定度10-2~103.振荡式三相方波变流电源：输入直流电压正负30V，输出方波交流电压正负15V，频率406HZ，输出电流200mA以上，方波电压不对称度小于2%，频率稳定度10-2~10三、设计的电路图以及工作原理分析、器件参数选择：1.振荡式三相正弦波：（1）电路原理图：（2）工作原理分析：集成运算放大器AR1和外围元件R1，R2，R3，电容C1构成有源移相器。其频率特性为：=—幅频特性为:相频特性为：式中，为反相输入运算放大器的基本相移，为有源移相的附加相移。由幅频特性得出有源移相器的对数幅频特性为：㏒㏒㏒若取=2，，并代入相频特性和对数幅频特性式中可得有源移相器的增益，这是有源移相器构成正弦波震荡器的幅值平衡条件，相移，表明输出电压领先输入电压相位角，是有源移相器构成正弦波震荡器的相位平衡条件。将三个有源移相器级联，并将AR3的输出端与AR1的输入端连接，形成环电路，将构成振荡式三相正弦波变流电源。（3）器件参数选择：根据三相变流电源的技术指标要求，可调节并确定有源移相器的参数：经计算可得有源移相器的数据为：Hz，相移，增益20㏒。此电路增益AF=1，三相有源移相器总相移为，该电路将产生正弦波振荡，在AR1，AR2，AR3的输出端，即W、V、U端产生对称的三相正弦波电压，三相正弦波电压的相序时U-V-W即2.振荡式三相梯形波：（1）电路原理图：（2）工作原理分析：集成运算放大器AR1和外围元件R1，R2，R3，电容C1构成有源移相器。其频率特性为：=—幅频特性为:相频特性为：式中，为反相输入运算放大器的基本相移，为有源移相的附加相移。由幅频特性得出有源移相器的对数幅频特性为：㏒㏒㏒若取=2，，并代入相频特性和对数幅频特性式中可得有源移相器的增益，这是有源移相器构成正弦波震荡器的幅值平衡条件，相移，表明输出电压领先输入电压相位角，是有源移相器构成正弦波震荡器的相位平衡条件。为产生梯形波震荡，须使》2，并保证平衡条件，利用集成运算放大器的非线性限幅特性，产生梯形输出（3）器件参数选择：参数取值：R=5.1KR=100KR=4.7KC=6800PF。这是集成运放的增益为A=19.6》2。将三个有源移相器级联，并将AR3的输出端与AR1的输入端连接，形成闭环电路，使其环路增益AF》1，环路相移=0，该电路将产生梯形波震荡。在AR1、AR2、AR3的输出端U、V、W产生对称的三相梯形波电压UUU3.振荡式三相方波：（1）电路原理图：（2）工作原理分析：其频率特性为：F==其幅频特性：F(=其相频特性为其对数幅频特性为：20㏒F（=-20㏒由式可知，附加相移，是产生三相方波的相位条件，由此，可导出该条件下的振荡角频率，频率f=，是产生方波的幅值条件，因集成运算放大器开环工作二满足。输出方波的幅值守集成运算放大器的非线性特性的限制而稳定。（3）器件参数选择：电路参数设定：R=100KC=6800pf此时，F=-6dB，f=406hz，所以该移相器与开环的集成运算放大器相结合，能满足产生方波振荡的幅值和相位条件。将三个RC移相电路和三个功率集成放大器级联，如上图所示，并将AR3的输出端与R1连接，形成闭环电路，组成模拟振荡式三相方波电源，其环路增益AF》1，环路相移=。该电路产生方波振荡，在AR1、AR2、AR3的输出端U、V、W产生对称的三相方波电压.四、调试过程：1.振荡式三相正弦波：接好电路，首先调节R，利用万用表将其调到阻值为49K，接好电源正负极，接好地线，将三相输出端得任意两端接到示波器的输入端，调节示波器，使其显示清晰稳定的波形，并读出波形中的频率幅值并做记录。相关数据及波形记录：f=416Hz,A=9V2.振荡式三相梯形波：接好电路，首先调节R，利用万用表将其调到阻值为5.1K，R=4.7K,接好电源正负极，接好地线，将三相输出端得任意两端接到示波器的输入端，调节示波器，使其显示清晰稳定的波形，并读出波形中的频率幅值并做记录。相关参数及波形记录:f=454Hz,A=11V3.振荡式三相方波：接好电路，,接好电源正负极，接好地线，将三相输出端得任意两端接到示波器的输入端，调节示波器，使其显示清晰稳定的波形，并读出波形中的频率幅值并做记录。相关参数及波形记录幅值A=10V，频率f=416hz相移五、总结与体会：开始没有接触的时候觉得实验很难，实验之前在网上查阅了很多资料，慢慢的了解了面包板的用途。在实验之前，我与同组同学王幼琴一起根据原理图连接好实物图，考虑线路的布局，怎样布局合理美观而且易于检查错误，此过程中真正考察了我们实际的动手能力和思维能力，同样我们的能力得到相应的锻炼。实验的当天，在实验室我们将搭好的电路接好电源及示波器进行观察实验结果，刚开始的正弦波几乎是同相的，我们一直以为是电位器的问题，但是不管怎么调电位器，相位差就是不变，最后请教了老师，才知道是示波器的原因，最后经过调试，我们顺利的将波形调出，并对实验的数据进行了记录。接着我们重新搭建了方波的电路，本次搭建吸取上次实验教训，认真仔细的搭建并做了检查，同样顺利的得到了方波的实验波形。通过本次课程设计我们锻炼了自己实际应用能力，合作精神及遇事冷静检查错误的能力。实验已经无形中增强了我们的动手能力，激发了我们对模电的兴趣，希望这种课程设计以后还会多些六、器件清单