电力电子课程设计_正弦波逆变器设计

电力电子课程设计_正弦波逆变器设计

湖南工程学院

课 程 设 课程名称: 电力电子技术 课题名称: 正弦波逆变器的设计

专 业: 电气工程及其自动化 班 级 学 号: 20110101XXXX 姓 名: xx

指导教师: 谢卫才 杨青 2014年 2 月 23 日

计

电力电子课程设计_正弦波逆变器设计

湖南工程学院

课程设计任务书 课程名称： 电力电子技术

题 目：正弦波逆变器的设计

专业班级：电气工程1191

学生姓名：xx 学号：xx

指导老师：谢卫才, 杨 青

审 批：

任务书下达日期 2014年 2 月23日

设计完成日期 2014年 3月9日

电力电子课程设计_正弦波逆变器设计

设计内容与设计要求

一.设计内容：1. 分析逆正弦波逆变器的结构及功能 2. 介绍正弦波逆变器技术要求和主回路 3. 正弦波逆变器主电路设计(主电路的选用依据和原则, 主电路 的设计及分析, 主开关的选用依据和原则, 元器件定额及选型) 4. 正弦波逆变器控制电路设计及选型

二、设计要求：1、思路清晰，给出整体设计和电路图； 2、给出具体设计思路和电路； 3、写出设计报告；

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主要设计条件

1. 正弦波逆变器输入电源是直流电压 DC180-285V, 输出电压是 单相交流 AC220V, 50HZ;输出功率 1000W. 2.提供设计要求,提供实验室.

说明书格式 1.课程设计封面； 2.任务书； 3.说明书目录； 4.正文 5.总结与体会； 6. 参考文献 7、课程设计成绩评分表

进 度 安 排

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1: 课题内容介绍和查找资料； 2 : 总体电路设计和分电路设计； 3 : 写设计报告，打印相关图纸； 4. 答辩

参 考 文 献

1、 《电力电子技术》 2. 《现代逆变技术及其应用》 3. 《交流电机变频调速技术》

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目 录

第1章 正弦波逆变器的概念……………………………………

第2章 总体设计思路……………………………………………

2.1正弦波逆变器的设计要求…………………………………………

2.2总体框架图………………………………………………………

2.3主电路形式选择…………………………………………………

2.4有工频变压器的逆变电源…………………………………………

2.5无工频变压器的逆变电源…………………………………………

第3章 正弦波逆变器主电路及参数设计

3.1有工频变压器的逆变电源主电路形式及参数………………………

3.11电路形式…………………………………………………………

3.1.2参数设计………………………………………………………

3.2无工频变压器的逆变器主电路设计及参数…………………………

3.2.1电路形式………………………………………………………

3.2.2参数设计………………………………………………………

第4章 正弦波逆变器控制电路设计…………………………

第5章 正弦波逆变器输出变频调制方式……………………

5.1正弦脉宽调制技术…………………………………………………

5.2 SPWM正弦脉宽调制方式…………………………………………

5.2.1单极性调制方式…………………………………………………

5.2.2双极性调制方式…………………………………………………

5.3 三种调制方式下逆变器输出电压谐波分析………………………… 总结………………………………………………………………… 附录…………………………………………………………………

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第1章 正弦波逆变器的概念

什么是逆变器？所谓逆变器，是指整流器的逆向变换装置。其作用是通过半导体功率开关器件（例如GTO,GTR,功率MOSFET 和IGBT等）的开通和关断作用，把直流电能换成交流电能，它是一种电能变换装置逆变器。

特别是正弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。

第2章 总体设计思路

2.1正弦波逆变器的设计要求

（1）电力系统变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流供电的，其中有一部分是不能长时间停电的。普通UPS设备因受内置蓄电池容量的限制，供电时间比较有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量一般都比较大，所以需要一套逆变电源将直流电逆变成单相交流电。

（2）正弦波逆变器输入电源是直流电压DC180-285V, 输出电压是单相交流AC220V, 50HZ;输出功率1000W

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2.2总体框架图

2.3主电路形式选择

这种正弦波输出逆变器的输入电压变化范围较宽，为185～285V,而其输出则要求是稳压的。因此，该逆变电源的逆变电路必须有一个升压的过程。这种逆变电源的主回路形式有下述两种。

2.4有工频变压器的逆变电源

桥式逆变电路以SPWM方式工作，将185～285VDC电压逆变成有效值基本不变的SPWM波形，由工频变压器升压得到220V交流电压。

这种电路方式效率比较高、可靠性较高、抗输出短路的能力较强。但是，它响应速度较慢、波形畸变较重、带非线性负载的能力较差，而且噪声大。

2.5无工频变压器的逆变电源

逆变电路以PWM方式首先将185～285VDC电压逆变成高压波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的直流电压，比如350VDC。这部分电路实际上是一套直流/直流变换器，既DC/DC或DC—DC。然后，再由另一套逆变器以SPWM方式工作，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的SPWM电压波形，经LC滤波后，就可以得到有效值为220V的50Hz交流电压。

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第3章 正弦波逆变器主电路及参数设计

3.1有工频变压器的逆变电源主电路形式及参数

3.11电路形式

有工频变压器的逆变电源主回路基本工作工作过程可以理解，可以把它设计成以IGBT为开关的桥式逆变电路形式，如图1所示。

图1有工频变压器的逆变电源主回路

电源为180V～285VDC，四个开关管分别为Tr1、Tr3、Tr2、Tr4.

图中，Tr1～Tr4为IGBT开关管，C1为串联耦合电容，防止变压器因单相偏磁而饱和，T为隔离升压变压器，C2为输出滤波电容，L为输出滤波电感。

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