电力电子装置设计与应用课件

電力電子裝置設計與應用一、什麼是設計設計是將設計者的思維變成研製工作必需的圖紙和數據的過程，設計是電力電子裝置研製過程中必不可少的重要環節。在設計過程中，依靠的是理論知識、實際經驗和各種參考數據，理論知識起的是指導作用，實際經驗和參考數據起的是支持作用。二、設計類型1、原理設計：是一種不完全的，為可行性論證而進行的設計。例如：設計某種電路圖，其目的是為了證明可用該電路實現某些功能，在設計中只要求定性的分析其工作原理，工作波形等。2、參數設計：原理設計的補充，為了使原理設計得以實現，具體計算電路的各種參數是必不可少的，通過參數設計可使原理設計得到修正和補充，進一步提高原理設計的可行性。3、程式設計：現代電力電子裝置應用微處理器組成控制核心電路的越來越多，因此程式設計已經逐漸成為設計過程中不可缺少的組成部分。4、結構設計：研究工作向裝置製造轉化的重要步驟，包括主電路機械結構、控制電路結構、外部介面、機櫃或機箱結構等，主要目的是：確定裝置硬體之間的位置關係，為製造實際裝置提供可行數據和圖紙。結構設計內容頗為複雜，需要較多的實際經驗和參考依據。三、設計流程

要完成一個裝置的設計，需要經過以下一些步驟：1、初步設計：內容包括原理設計、參數概算、驗證初步設計可行性的局部實驗等。例如：設計一個裝置的電原理圖。2、技術設計：內容包括電路參數計算、元件選擇。這裏面有些元件的參數計算和選擇較為容易，如半導體器件、電阻電容等，經過參數計算後，可直接由定型產品中得到。另一些沒有定型產品的元件只進行電參數計算是遠遠不夠的，還要進行結構參

數計算和工藝設計，再通過生產部門加工才能得到，如變壓器、電抗器等。為了驗證可行性，有時還必須進行原理樣機的實驗過程。3、總體（工程）設計：為製造裝置而進行的全面設計，對電器裝置而言，與前述設計最大的不同在於增加了大量的機械結構設計內容（參考結構設計）。目的是產生製造裝置的詳細圖紙和各種參數。四、設計依據1、各種標準：設計中必須按照各種現行國家標準（GB）、國家軍用標準（GJB）、行業標準的有關規定執行。例如：設計製造國內使用的某電力電子裝置，按我國電制標準規定，輸入交流電源必須為380/220V50HZ。電信系統二次電源設備輸入電源必須為DC48V。因此，在設計該類裝置時都要執行該標準。又如：國軍標規定了電子設備的電磁相容性標准，設計製造軍用電子設備必須照此標準執行。有時為了使裝置達到規定標準的要求，不得不設計與裝置遠離要求關係不大的電路。

特殊場合使用的設備不能按相關標準執行時，稱為非標準設備。2、技術要求（技術指標）：被設計裝置要達到的具體技術狀態的細則，是研製裝置要實現的目標，設計過程必不可少的約束條件。五、設計課主要內容以典型逆變電源裝置和開關電源裝置為對象，以電參數和部分元器件結構參數為主要內容，講解設計方法。六、典型逆變電源裝置設計1、電路原理框圖輸入整流電路直流濾波電路電源逆變電路隔離變換電路輸出濾波電路

負載2、設計順序-----一般按照從裝置輸出到輸入的次序進行根據負載要求計算輸出電路參數；根據輸出電路輸入端要求計算逆變電路參數；根據逆變電路輸出端要求計算逆變電路輸入參數；根據逆變電路輸入參數計算輸入整流電路；當輸入和輸出之間有電壓匹配和電氣隔離要求時，還需加入隔離變換電路設計。

作為完整的裝置還需設計的部分是：控制電路、保護電路、監測電路等。6.1典型逆變電源輸出電路LCRL’iLVOViiciL’iRLCRL’iLVOViiciL’iRiciRVOViiLVLiciRVOViiLVL純電阻負載時向量圖iL’iL’ic感性負載時向量圖實例一、技術要求：1、輸出電壓115V/200V2、輸出頻率400HZ3、輸出功率30KVA（單相10KVA）4、負載功率因數滯後5、短時超載150%6、輸入電壓380V±10%7、輸入頻率50HZ±10%二、負載參數1、負載電阻最小值時時LCRL’iLVOViiciL’iR2、負載電感最小值3、濾波電容取濾波電容容抗等於負載電感感抗的2倍考慮實際情況取電容為90微法9個的AC電容用於400HZ時耐壓降為60%4、無輸出隔離變壓器時，逆變器輸出電流（有效值，設計電感、變壓器等元件時參考）長期連續最大電流（一相）

橋臂連續最大電流短期最大電流（一相）

橋臂短期最大電流5、無輸出隔離變壓器時逆變器輸出電流峰值（選擇開關器件時參考）

長期連續電流峰值（一相）

橋臂連續最大電流峰值

短期最大電流峰值（一相）短期橋臂最大電流峰值6、濾波電抗L的計算輸出濾波電路的主要作用是：減小輸出電壓中諧波（特別是逆變電路中開關器件開關頻率）電壓的幅值保證基波電壓傳輸設計濾波器應注意以下問題：濾波電路特徵阻抗不應太大濾波電路固有諧振頻率應遠離輸出電壓中可能出現的諧波頻率。如：400HZ的倍頻，800HZ、1200HZ、1600HZ、2000HZ等

不應太大而接近1

應該較小（R按負載最重時考慮）

功率越大，負載功率因數越低的逆變電源裝置越應按③④條考慮。

因濾波電容和負載並聯，對逆變電路輸出電流影響較大，所以在設計濾波電路時，應按先選擇濾波電容，再根據上述原則和對基波傳輸、諧波衰減的特性選擇電感參數。

濾波電路參數和主開關器件工作頻率有關，主開關器件工作頻率三相單相N為正整數時按同步工作方式，不為整數時按非同步方式工作。主開關器件工作頻率高對濾波器有好處，可減小濾波電抗參數，但對逆變器效率不利，對電壓利用率不利。本例選N=8則

由於各橋臂移相原因，輸出線電壓的斬波頻率為：根據圖選可得實選濾波電路固有諧振頻率從圖中可看出，電壓波動小。7、逆變電路輸出電壓（濾波電路輸入端電壓，無變壓器）

逆變電路UiLCL’R空載時UoIL這說明空載時輸出電路是升壓的額定負載時

這說明時，即使滿載，輸出電路也是升壓的。其實即使在超載150%的情況下，輸出電路降壓也是有限的。計算可得：時可見此時輸出電路降壓

為求輸出電壓為額定值時，逆變電路所需輸出的電壓，應在負載最重、功率因數最低的情況下計算。

本例中負載最重為超載150%時，功率因數最低為0.8，此時：可見輸出電路此時降壓嚴重

連續工作狀態的參數和短期超載狀態時的參數有較大區別，互相之間有較大的矛盾，必要時應採用其他措施。如：採用基波零阻抗濾波電路。

逆變電路UiLCL’RUoILC’8、逆變電路輸出正弦電壓理論上半橋電路輸出電壓為：全橋電路輸出電壓為：三相橋式電路輸出線電壓為：

實際上由於橋臂上下管互補通斷時要保留“死區”間隔，開關器件導通時有壓降，因此，輸出電壓達不到0.612E,而只能達到：K為“死區”間隔引起的壓降係數為開關頻率本例中：m為同一電流通路中的開關器件數，本例中為2。若取“死區”間隔為則：

開關器件飽和壓降根據器件參數，通過查手冊得到，一般為2~5V。本例取為3V。因此，E要按有可能出現的最低電壓取值若取考慮整流濾波電路的壓降後，實際取為：450（V）則三相逆變電路輸出線電壓為：實際取為：AC250（V）9、逆變電路和輸出電路之間的電壓匹配UmL1CL’RUoIO根據7、中算出的輸出電路輸入端最高電壓和8、中算出的逆變電路輸出線電壓可知：為使逆變電路和輸出電路之間的電壓匹配，需在兩者之間加入電源變壓器，用PWM方式降低逆變電路輸出電壓的方式是不妥的，這會嚴重降低開關器件及輸入電壓利用率。N:1IL1UiLCL’RUoIO設變壓器變比為N:1，畫出原副方各參數的向量圖。

以付方輸出電壓UO為基準向量，變壓器原方電壓Um=NUO,付方電流IO如圖示（滯後），原方電流IL1=IO/N。根據：根據向量圖可得：

以上為理想變壓器，由於實際變壓器有內阻，需要激磁等原因，變比N和原方電流應略作調整。如：折算後的L1CL’RUoIL1L1CL’RUoIL1L1根據電路接法不同，參數有所不同。一般常用右圖接法，流過L1的電流為左圖的倍。依據儲能不變原則右圖接法時L1為：10、根據開關器件中流過的電流選開關器件開關器件中流過的電流為：開關器件中電流有效值：開關器件中電流峰值：開關器件電流可選為使用電流峰值的1.5~2倍在連續情況下選2倍，則：在超載情況下選1.5倍，則：

根據實際情況，器件可選300安或400安的管子。選300安的管子經濟性較好。選400安的管子可靠性較高。

特別注意有些情況下當和相差較大時，例如技術要求中超載倍數較大，此時無論如何器件電流也要大於。11、主開關器件耐壓

主開關器件的耐壓，要根據所有工況下的最高電壓考慮。主開關器件承受最高電壓時刻一般出現在輸入電壓最高，輸出負載最輕的情況下。本例設輸入電壓為AC380V±10%，則最高輸入電壓可達AC418V，經整流濾波後，可能出現的最高直流電壓為：

在沒有其他因素的情況下，開關器件耐壓要選為實際工作電壓的2倍。實際可選：1200V耐壓的開關器件。12、變壓器計算

變壓器除電氣參數計算外，在實際加工製造前還需進行各種機械結構參數的計算，為製造提供依據。變壓器的計算，主要是算出變壓器的額定功率、初級線圈電流、鐵心的截面積、各線圈的匝數、線圈所用導線的直徑和核算鐵心窗口面積等幾方面。

變壓器原理如右圖，計算步驟如下：計算變壓器的額定功率：由圖可知，變壓器輸出功率為輸入功率為初級線圈電流（A）次級各線圈電流（A）初級線圈電壓（V）次級各線圈電壓（V）因為未知，那末可按下式求得近似值；

式中變壓器的效率

變壓器的效率與變壓器功率有關，可參考下表：功率（伏安）效率（%）30~50100~20050~10070~8080~8585~9090~95變壓器效率與功率關係的經驗數據變壓器的額定功率為：計算初級電流（）：

式中K是變壓器空載電流大小決定的經驗係數，容量越小的變壓器，K越大。一般選1.1~1.2計算變壓器鐵心淨截面積（SC)急促截面積SC’

計算變壓器鐵心截面積的目的是要確定採用什麼規格的矽鋼片，疊厚多少。鐵心截面積SC和變壓器功率有關，一般可按下列公式求得：

式中係數K，根據矽鋼片品質而定，品質越好，K值越小。一般選在1.0~1.5之間。

由於矽鋼片之間的絕緣和空隙，實際鐵心截面積略大於計算值，應為：

式中KC是矽鋼片的疊片係數，它與矽鋼片厚度有關。一般0.35mm厚熱軋矽鋼片的KC=0.89；冷軋矽鋼帶的KC=0.92。根據算出的SC’求矽鋼片中間舌寬a。變壓器舌寬是有國家標準的，可查手冊得到。鐵心疊厚b的計算

鐵心厚度b與舌寬a之比，應在1~2之間，否則應重新選取鐵心截面積SC’。計算各線圈的匝數確定每伏匝數（No）f~電源頻率

Bm~鐵心磁通密度，單位高斯。一般冷軋晶粒取向矽鋼帶，取12000~14000；熱軋矽鋼片取10000~12000；

算出NO後，根據每組線圈的工作電壓就可用下式求出每組線圈的匝數：初級次級

式中，1.05~1.1是因為線圈導線的銅阻產生電壓降而增加匝數的係數。計算各線圈導線直徑導線直徑可用下列公式計算：導線電流式中S導線截面積（平方毫米）

d導線直徑（毫米）

j電流密度（安/平方毫米）j可取2~3（安/平方毫米）為了安全（減少發熱）可取小一些，為了經濟可取大一些。如取時如取時

根據計算出的直徑d，查表選出標稱直徑接近而稍大的標準漆包線。初級次級校核鐵心窗口面積

變壓器線圈繞在框架上，每層線圈之間一般均有絕緣層。線圈厚度、絕緣層厚度和框架厚度的總和應小於選用鐵心窗口寬度，否則，應重新計算或重選鐵心才行。

鐵心選定後，窗口高度h可查表得到，其框架長度亦等於h。線圈在框架兩端共留10%不繞線。因此，框架的有效長度為：

計算各線圈每層可繞匝數Nn

式中KP~排繞稀疏。按線徑粗細，一般選在1.05~1.15之間，圈數多取大一些。d’n~導線連同絕緣層的有效直徑。

每組線圈需繞的層數，可用下式求出：

式中N~各線圈匝數

Nn~各線圈每層可繞匝數初級線圈的總厚度應為：

式中a~層間絕緣厚度。導線直徑0.2mm以下的，採用一層厚度為0.02~0.04mm的絕緣紙;在0.2mm以上的，採用0.05~0.08mm厚的絕緣紙；再粗的導線，可採用相應更厚的絕緣紙。r1~線圈間絕緣厚度。是初、次級線圈之間的絕緣層。當電壓在500伏以下時，可用2~3層電纜紙。若再加上二層聚酯薄莫，防潮效果更好一些。

同樣算出次級線圈的厚度：H2、H3、•••••••••••線圈層數導線外徑絕緣層厚度

次級繞組間絕緣層厚度•••••••••••••••••••••••••••所有線圈的總厚度為：式中H0~線圈框架的厚度（mm）1.1~1.2疊繞係數。

如果H<C（窗寬）時，即可進行線圈的繞制。否則要再選鐵心，重新計算。abchbahc殼式鐵心心式鐵心例：試計算一臺低壓照明用變壓器，其輸入電壓U1=220V,輸出電壓U2=36V,功率為250VA。求其各項數據。解：已知U1=220V，U2=36V，P2=250VA計算變壓器額定功率P查表，該變壓器效率輸入功率P1為次級電流額定功率P為計算初級電流I1，取K=1.1，則計算鐵心淨截面積SC及粗截面積S’C選用熱軋矽鋼片，KC=0.89，K取1.25，由表查出鐵心舌寬，a=40mm,此值在1~2之間，可用。計算各線圈匝數

f=50HZ，取Bm=11000高斯，每伏匝數初級匝數實取451匝次級匝數實取78匝計算導線直徑取電流密度查表，以上兩種漆包線最大外徑為校核鐵心窗口面積鐵心窗口的有效高度h由表查得為72mm，因此，初級線圈每層匝數為初級線圈需繞層數次級線圈每層匝數為次級線圈需繞層數

骨架用1毫米厚的絕緣板製作，外包兩層0.05毫米厚的絕緣紙及兩層0.05毫米厚的聚酯薄膜，即H0為1.2毫米。

線圈之間絕緣取0.12毫米厚的絕緣紙和0.05毫米厚的聚酯薄膜各兩層，即初級線圈總厚度次級線圈總厚度線圈總厚度

由表查得GE40鐵心窗口寬度C=26mm，H<C，故計算結果可用。13、單相C型變壓器計算C型變壓器是採用晶粒取向冷軋矽鋼帶卷繞而成的一種變壓器。具有材料利用率高、電磁性能好、工裝簡單、體積小、重量輕和效率高等優點。C型變壓器的結構有心式（CD型）和殼式（ED型）C型鐵心變壓器設計方法如下：計算變壓器功率根據P2值選擇鐵心（初選）從表中可查出各有關參數計算初級功率計算初、次級匝數從表中查出初、次級每伏匝數

N1=U1×初級每伏匝數

N2=U2×初級每伏匝數計算空載和初級電流從表中可查出220V時的：

IC

銅鐵損，有功

Iφ

激磁電流

IO

空載電流初級電流計算次級有功電流折算到初級次級無功電流折算到初級負載時初級有功電流負載時初級無功電流額定負載時初級電流計算初、次級線圈導線截面積，選擇線徑

從表中可查出初、次級的電流密度，功率較小的變壓器的j和j2會不一樣，功率較大的變壓器j=j2。導線截面積根據S可算出導線直徑d或邊長a×b（矩形線）15、本設計輸出濾波電抗器

根據第9、10節設計如圖所示三相逆變器輸出電路中，L的電感量約為185.333微亨L1CL’RUoIL1一、根據式其中：注意：400HZ時，KS、j、B比50HZ時下降。

查表可選：400HZCD32×64×130的鐵心。它的SQ為：導線截面積計算：查表選矩形截面玻璃絲包絕緣導線。匝數計算：查表可得這種鐵心的每伏匝數為，0.43

根據實際情況，可選N=（22~24）匝，在兩個心柱上各繞11~12匝，裝配時，通過調整鐵心氣隙，得到所需的電感量。16、空心電抗器的計算

有些場合要求的電感量很小，或是要求較好的線性，這時可用空心電抗器。空心電抗器的電感量與線圈的幾何形狀及線圈匝數有關，可以根據通過電流的大小選擇一定的導線截面積，然後假設幾個尺寸大小（如圖）及線圈匝數進行試算，重複修改幾次，就可得到所需要的電感。多層線圈的計算公式如下：Dd式中D~線圈的平均直徑（cm）~線圈的平均高度（cm）d~線圈的厚度（cm）N~線圈匝數例：已知線圈N=500匝，D=16(cm)，d=3(cm)，=10(cm)則電感為

這個公式是近似的，計算結果與實際會有誤差，但對初步估算有用，實際應用時可通過實測校驗。17、主開關器件的保護

電力電子裝置主開關器件的保護主要在兩個方面：①器件控制極保護；②器件主開關極的保護；①器件控制極保護當今電力電子裝置中用的主開關器件以電壓型開關器件占主導地位（控制特性好，驅動功率小），但存在的問題是：控制極比電流型開關器件容易損壞，在設計安裝不合理時更是如此。IGBT、MOSFET都是最常用的電壓控制型開關器件。它們共同的特點是：控制極（柵極回路）都可以等效為一個電容器。柵極回路的擊穿電壓BVGS均為±20V，一般使用中不超過±15V，實用的典型柵極電路如圖所示：RgRgsW1W2VgsRg是柵極驅動限流電阻，Rg越小柵極獲得的驅動電流越大，開關器件的開關速度越快。

太小的Rg會造成驅動電路負荷過重，例如，驅動電路輸出電流峰值Ip=2(A)，輸出電壓VO=15(V)時，Rg小於7.5歐姆就可能造成驅動電路超載。

過快的開關速度對開關器件也不絕對有利，特別是關斷時，過快的速度會造成過大的dv/dt，對器件的可靠關斷不利。Rg太大會造成開關器件的開關過渡過程變長（功耗增加）同樣不利。Rg具體大小可參考器件資料，一般電流容量越大的器件（Cgs大）Rg越小，電流容量越小的器件（Cgs小）Rg越大。在實際電路中，可通過實驗在典型值附近調整。Rg1RgsW1W2VgsRg2

在要求開通和關斷時間常數不一樣的應用場合，可用右圖所示電路，由Rg1決定開通時間，Rg2決定關斷時間。Rgs的大小與開關器件的反壓耐受力有關。Rgs越小，開關器件關斷時能承受的反壓越高，但對驅動電路不利。因為電壓型開關器件驅動電路一般都按脈沖工況設計，Rgs過小時驅動電路實際上變成了連續工況。Rgs一般可選在10K左右。W1和W2為驅動電壓限幅二極體，一般選16~18V的穩壓二極體，反串後具有±17~19V的雙向限幅特性，可防止驅動電壓超過±20V。

以上元件在實際電路中應儘量靠近開關器件柵極佈置，以便減少引線電感帶來的不利。器件主開關極的保護

主開關極的保護電路至關重要。最典型的電路原理如右圖所示。LRDCL和C是防止器件過高的di/dt和dv/dt的兩個關鍵元件（原理略）。

該電路缺點是，功耗大，R在開關管導通時要消耗C中所有的能量。

原理上，當開關器件開通時，C上的電壓必須通過R放光，才能保證器件關斷時C對dv/dt的限制，這樣RC時間常數便導致器件最小開通時間設計困難。例如：當C=0.1微法，UC=500伏，f=10KHZ時，R功耗便達到125瓦，三相電路有六個開關器件，僅這一項便要耗費750瓦。

開關管開通時，流過的電流是負載電流及R中電流的和，當R較小時，開關器件有可能承受過大的電流。一種較為理想的緩衝電路如圖所示：LRC1C2+ED1D2

其中L、R、C1、C2、D1、D2（僅標注一相）等元件為緩衝電路元件。T1T2AIZ-EZ

設某段時間內，負載電流如圖中IZ所示，大小不變。當T1開通時，IZ（紅色）經電源正，L，T1流向負載Z；

當T1關斷後，IZ（黃色）經電源正，L，D1，C1流向負載。UC1逐漸升高，T1的dv/dt受到限制。A點電位逐漸下降，直至UA等於電源負，T2續流二級管導通。此時UC1=E，IC1變為零，IZ（紫色）全部流過T2續流二級管。在此期間，T2可能處在開通狀態，但電流仍流過T2的續流二極體。LRC1C2+ED1D2T1T2AIZ-EZIZLRC1C2+ED1D2T1T2AIZ-EZ

當T1再次導通時，T2續流二極體沒有關斷前，T1和T2的續流二極體處在直通狀態，此時，T1中的di/dt受到L的限制，以di/dt=E/L的恒定變化率增長。

當T2的續流二極體逐漸關斷後，IZ已逐漸轉移到了T1，此時UA電壓逐漸升高，其上升速率受到C1向C2放電過程的限制，直到C1向C2放電完畢，UA才又等於E。

在此期間，放電電流IC（藍色），由L、C1諧振參數決定。ICC1向C2放電，必然使UC2上升，而當UC2>E時，C2則經過R向電源E饋送能量，因此該電路具有較高的效率。

該電路的特點：一個電容C1在充電和放電過程中限制了兩個開關管T1、T2的dv/dt，沒有最小開通時間限制，可回饋緩衝能量。元件計算：主開關器件每微秒電流上升率ΔI:如果E=500V，L=10μ

H，Δt=1μS則主開關器件每微秒電壓上升率：如果I=100A，C1=0.1μ

f，Δt=1μS則C2一般取：C2=（15~20）C1R在幾十歐姆以下，時間常數RC2應與UC2脈動週期時間相當。本例中，UC2脈動週期為：實選：5~10歐姆即可。

逆變電路輸入端需要直流電源，一般情況下，該直流電源都由工頻電源經整流濾波後得到。18、輸入濾波電路

整流電路輸出的是脈動直流電壓，即便是三項整流電路，輸出電壓波形如圖所示，其電壓波動仍然很大，對逆變電路不利，影響輸出電壓波形和穩定性。

另外，整流電路只允許單向導電，無法提供反向電流通路，作為電壓型逆變電路來說是不允許的，基於以上原因，DC濾波電路成為必不可少的環節。1.35UL1.414UL1.225ULDC濾波電路由L、C元件組成，如圖所示：CLUiUO

他是一個具有低通特性的二階電路。19、直流電抗的設計DC濾波電路中的L和交流電抗有所不同，在該L中要通過很大的直流電流和一定的交變電流。處在直流工作狀態下的有芯電感受直流磁化的影響，極易發生偏磁飽和，為保持電感的線性度，這類電感在製作時磁路上要保留較大的氣隙。設計步驟：計算，Id

為L中的直流電流。經查表求出所需鐵心的重量。根據重量查表找到合適的鐵心。再根據求出匝數

可以看出，鐵心線圈的電感量L與匝數N的平方成正比，與鐵心淨截面積SC成正比，與等效磁路長度成反比。等效磁路長度不僅與有關，還與鐵心相對導磁率有關。例如：常用的電工矽鋼片的相對導磁率此時：玻莫合金的相對導磁率

當鐵心B值接近飽和值時，急劇減小，電感量L也隨之減小。

應用中如要求L為恒定值時，B值不要太大，當鐵心中實際B值比其飽和B值小10%~20%時，可近似認為：此時：校核窗口面積。

在實際繞制中，也可以比計算出的N多繞10%~20%，以便通過改變氣隙的大小調整電感量。求導線截面積，選線。注意：按此設計繞制的電感值比實際值要小一些，在上述計算中只考慮了主磁通的作用。本設計DC電抗器電感值為：0.8435mH查表鐵心重量約為14公斤查表選CD40×80×200鐵心(14.7Kg)SC=29.5平方釐米實選36匝導線選擇和窗口校核：略直流電抗的測試：測試電路圖DCIACIACVVS~ERL’LC調整R使直流電流達要求值；調整交流信號源的頻率和電壓，使交流電流和直流電流比例合適；測出L上的交流電壓；用伏安法算出阻抗和電感。一、基本要求：1、輸出電壓：AC三相四線正弦波2、輸入電壓：AC三相380V±10%3、輸入電壓頻率：50±5HZ4、負載功率因數：COSφ=0.7~1.0滯後（60HZ）

COSφ=0.8~1.0滯後（500HZ）5、負載短時超載倍數：150%二、設計者選題電力電子裝置設計題輸出功率KVA輸出頻率60HZ輸出頻率500HZ輸出電壓115/200V輸出電壓230/400V輸出電壓115/200V輸出電壓230/400V1358101520305020、控制電路設計注意事項主電路保護的設置這裏所講的保護，主要是針對電源變換裝置裏的器件，需要保護的狀態包括：過電壓、過電流、過熱等。

電力電子裝置裏的許多元件，特別是半導體器件，對電壓電流非常敏感，正確地設置保護電路，對電源變換裝置的安全運行至關重要。過電流：過電流是最容易出現的故障，可分為兩類，一類是由電源變換裝置的供電對象-----負載引起的，負載過重甚至發生短路，必然導致裝置內的器件發生過流。第二類過流故障發生在裝置電路內部，當器件參數變化，損壞，溫度變化，電路整定參數發生變化時均可能發生。

從電路結構看，負載接於輸出濾波電路之後，當負載過重或短路發生時，首先是濾波電容的電流快速上升，濾波電感的電流上升的較慢（決定於濾波電路的輸入電壓、濾波電感的電感量和負載）。

逆變電路UiLCL’RUoILIOIC

如果過流狀態維持時間過長，增長到了較大數值，則會使主電路開關器件受到損壞。IL

為了防止這種過流導致故障發生，必須儘快檢測出電流的變化，並通過保護電路制止過流繼續發展，因此過流檢測裝置應該設置在濾波電容之後的電流通路上（AB之間）。AB負載電流檢測裝置

對於交流電流，過流檢測裝置可使用電流互感器或霍爾電流檢測器件，它們的檢測速度較快，線性好，霍爾電流檢測器件較貴，電流互感器較經濟。

電流互感器如圖所示：在環形導磁鐵心上穿繞N匝（黃色），被檢電流導線穿過鐵心（紅色），則：URIOUR可作為輸出電流信號，向保護電路提供。

對於直流電流，過流檢測裝置可使用電流分流器或霍爾電流檢測器件。分流器原理和電阻相同，當直流電流通過分流器時，在其兩端產生壓降，可用該電壓向保護電路提供電流信號。用分流器檢測電流時，如不採取特殊措施，主電路和保護電路將共地。霍爾器件則不會。

保護電路的控制結果，根據需要可設計為限流型或截止型。不允許電源變換裝置斷電時，須按限流型設計，電路原理較為複雜。截止型保護電路原理較為簡單。

第二類過電流保護的設置較為複雜，不同的電路有各種保護方案。就本例而言，電路內部的過電流，均可反映到逆變電路輸入端的直流母線上，為了簡化電路，可在輸入端設置過流檢測裝置。電路如圖所示：輸入整流濾波電路逆變電路輸出電路直流電流檢測裝置CD

過流檢測裝置應該設置在濾波電路之後的電流通路上（CD之間）。

逆變電路直流端輸入的是脈動直流，考慮到隔離要求，電流檢測裝置一般都使用霍爾器