“三相正弦波变频电源”_(G题_吴保芳).ppt

1、“三相正弦变频电源”(G)分析，空军雷达学院，吴，“三相正弦变频电源”(G)分析，1命题意图2总体方案设计3控制电路设计4主电路设计5课题特点及结论，1命题意图，电源是一种能量，是一种转换和控制电能的装置。有四种转换模式：交流-DC转换(ACDC)、整流技术DC-交流转换(DCAC)、逆变技术DC-DC转换交流-交流转换(ACAC)。电源涵盖前两种转换技术，其核心是逆变技术，电能转换技术是电力电子最基本的知识点之一。数据显示，发达国家70%以上的电能是在上世纪后期改造后供给负荷的，这一比例在本世纪还会增加，而公共电网直接向负荷供电的比例也越来越小。静止变流器在电能的转换、处理和控制中起着重要的

2、作用。2005年全国大学生电子设计竞赛“三相正弦波变频电源”很好地体现了电力电子领域的一个重要研发方向。学生可以通过理解和分析问题的含义、设计和制作电路、调试实验、比较测试、查阅数据和撰写论文来提高他们的工程意识、创新意识和前沿意识。无论电能以何种形式转换，都必须按照一定的电路形式来实现。这些电路包括控制电路、驱动电路、缓冲电路和大功率主电路，统称为电力电子电路，体现了电力电子技术与微电子技术密不可分的关系(现代电力电子电路前言，湖北科学技术出版社，2003年10月第一版)。因此，g题是对学生的模拟电路、数字电路、单片机应用、D/A、A/D、功率器件应用、软件设计和滤波器设计等知识点的综合考察

3、。总体方案设计、方案论证和比较如果采用专用集成电路(ASIC)SPWM芯片如MA838、SA4828、SA866/868和HFE4752，设计将会简化。但是，本课题限制了专用集成电路的不能使用，所以可能有以下方案：方案一：分别产生载波和调制波；方案二：用数字加模拟电路产生SPWM方案三：采用数字信号处理器；TI公司的TMS320LF2407A具有以下特点：1 .芯片上有丰富的硬件资源；2.具有高速数据处理能力；3.可以方便地产生系统所需的六个SPWM信号；4.外围接口简单，易于形成最小的系统；5.实现数字PID电压反馈调节方便。更重要的是，它是一个通用的单片机，不是受学科限制的芯片，符合学科要

4、求的整体方案。3控制电路设计、数字信号处理器接口电路反馈电压、负载电流采样调理电路、电压频率调节电路、保护电路短路和过热保护电路、SPWM波形产生原理规则采样法、数字信号处理器有两个事件管理模块EVA和EVB，以EVB为例，其中三个比较器设置为脉宽调制模式，每个比较器可以输出两个极性相反的脉宽调制信号。当周期寄存器T3PR为常数时，通过改变寄存器中的值可以改变矩形脉冲的宽度，利用比较寄存器的脉宽调制特性可以方便地获得脉宽调制信号。软件流程图设置载波频率，并且在每个中断周期可以根据公式计算脉冲宽度。为了节省机器时间，正弦数据可以离线计算并存储在内存中，所需数据可以通过在中断服务子程序中查找表来获

5、得。主电路设计包括隔离变压器、整流滤波器、逆变器输出滤波器和隔离降压变压器。根据课题要求，交流电网输入端需要一台隔离降压变压器，并对其参数进行了设计和调整：铁心规格CD204060在电网电压为198伏时将变压器的二次电压提高到80V，一次匝数比W1W22.5初级871匝，=0.64，次级363匝，=1.04，整流器和滤波电路，以及桥式整流器。当选择整个二极管电桥时，应考虑二极管的额定反向峰值电压和额定电流，这比电路中的反向峰值电压和整流电流高一定裕量。经过计算，选择了10 A和300伏的整流桥。根据公式，滤波器电感和滤波器电容的选择为3360。滤波器电感和电容分别计算为7.6mH和1890F，

6、逆变电路和功率器件实际承受的电流分别为8mh和2200f，以10A/600V 6单元的IGBT功率集成模块(PIM)为最佳。然而，因为很难在市场上一次性购买，所以使用六个功率场效应晶体管和10N90(10A/900V)来形成三相桥式电路。调试和加载实验证明，它满足要求。三相桥式SPWM逆变器电路波形、SPWM运行方式是目前正弦波逆变器最常用的方式。其优点是响应速度快，频率和电压调节方便。更突出的优点是可以有效改善逆变器的输出频谱特性。为了抑制低次谐波，线电压的表达式是基波和谐波，其中n是谐波组数和谐波数。频谱图如下，由于输出频率范围宽，主要考虑低频带的滤波特性。经过计算和调试，滤波器电感为14

7、mH，滤波器电容为20F。一次谐波为驱动电路，IR2130、IR2110高压悬浮驱动器可作为永磁驱动装置，但主电路和控制电路不能隔离，可能会干扰控制电路的正常运行，降低可靠性。因此，仍然采用隔离驱动方案。光耦隔离驱动装置TLP250可以光电隔离，驱动能力为500毫安，完全可以满足10N90的驱动要求。它的缺点是需要六组相互隔离的浮动电源。本课题的特点和结论1。“三相正弦波变频电源(G课题)”设计知识点多，工作量大，涉及电源电路、信号处理电路、测量显示电路、模拟电路和数字电路；2.很难使用集成芯片(驱动、缓冲和保护)，如SPWM原理(同步和异步调制)和脉宽计算方法。反馈调节，稳态精度，数字PID算法；3.本课题对电源要求较高：基础部分要求线路电压在整个负荷范围内的绝对误差(0.33A)，部分要求电网电压为10时线路电压在整个负荷范围内的绝对误差(0.33A)。输出波形质量要求高，THD 5(播放部分)在50Hz以上；主题4的特征。