摘要
电力电子变换器是应用电力电子技术将一种电能转变为另一种或多种形式电能的装置。其中，直流变换器是一个重要部分，它是将一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器。DC/DC全桥变换器由DC/AC和AC/DC两种电路形式组合而实现直直变换的，其中DC/AC全桥逆变器的主电路只有一种，但控制方式有三种，其输出不仅与开关器件状态有关，且与负载性质和大小有关。在后两种控制方式中，电路是否具有续流管会直接影响其输出，同时在变换器的实际应用中还存在直流分量问题，其对电路性能有不良影响，要想办法抑制或消除。
关键字：直流变换器、控制方式续流管、全桥逆变器、输出整流滤波电路、直流分量的抑制
目录
一全桥逆换器及其控制
1.1 双极性控制方式
1.1.1 负载为纯电阻
1.1.2 负载为电感
1.2 有限双极性控制方式
1.3 移相控制方式
二PWM DC/DC全桥变换器
2.1 具有续流管的DC/DC全桥变换器
2.2 没有续流管的DC/DC全桥变换器
三DC/DC全桥变换器中直流分量的抑制
四设计结论
五设计体会
六参考文献
一 全桥逆换器及其控制
DC/DC 全桥变换器由全桥逆变器和输出整流滤波电路构成，首先就全桥逆变器的构成和工作原理做一下简单概述。
1.1 双极性控制方式
全桥逆变器的主电路如图1-1所示，有四只功率管1Q ~4Q ，反并联二极管1D ~4D 和输出变压器r T 等构成。输入直流电源电压为in V ，输出交流电压为o v ，变压器r T 的原边绕组接与AB 两端。变压器原边绕组匝数为1N ，副边匝数为2N ，变比21/N N K =。
1.1.1 负载为纯电阻
晶体管为脉宽调制（PWM ）工作方式，在一个开关周期S T 的前半周，1Q 和4Q 导通2/S T D ?，D 为占空比，2
/s on T T D =，后半周期为2Q 和3Q 导通，导通时间也为2/S T D ?。1Q 和4Q 导通时in AB V v -=，1Q 和4Q 与2Q 和3Q 均截止时，0=AB v 。故变压器副边开路时，变压器原边电压AB v 的波形如图1-1(b)所示。为一个方波电压。调节晶体管的导通时间，即改变占空比D ，就可以调节AB v 的宽度，从而调节AB v 的有效值的大小。副边电压o v 波形与AB v 相同，幅值为K V in /。
(a) 全桥逆变器主电路
(b) 电阻负载时变压器原边电压和副边电流波形
(c) 电感负载时变压器原边电压和副边电流波形
图1-1 全桥逆变器
若副边接电阻负载R ，则有电流2i 流过电阻，2i 的波形与o v 、AB v 相同，幅值R K V I in m 12?=，变压器原边电流1i 的波形与副边电流2i 相同，幅值R K V I in m 121?= ，此式也可写成11/R V I in m =，R K R ?=21，式中1R 是副边电阻R 折算到原边的值。由此可见，若变压器为理想变压器，则接于变压器副边的电阻R 与不用变压器，而在AB 两端接电阻1R 的效果是一样的。故1Q 和4Q 导通时，流过1Q 和4Q 的电流为1/R V in ，2Q 和3Q 导通时的电流也为1/R V in ，
此时反并于功率管的二极管1D 至4D 中没有电流流过。
1.1.2 负载为电感
若变压器副边接电感负载L ，1Q 和4Q 导通时，in AB V v =，K V v in o /=。在o v 作用下，负载电流自零增加，增加速度为L K V L v dt di in o 12?==。该电流在2
S T D t =，
即1Q 和4Q 将关断时达到最大值，21max 2S in DT L K V I ??=，212max 1S in DT L K V I ??=。1Q 和4Q 关断后，该电流反向。在这个电压作用下电感电流减小，减小速度与1Q 和4Q 开通时的增长速度相同，如图1-1(c)所示。在这种情况下，变压器原边和副边电压波形和阻性负载时有很大不同，出现了一块阴影面积，在纯电感负载时此阴影面积和阻性负载时的AB v 面积大小相同。故输出电压o v 的波形不仅由1Q 和4Q 的导通状态决定，而且与负载的性质有关。当占空比2/1≥D ，即1Q 和4Q 的导通时间4/S on T T ≥时，AB v 波形成为 180电角宽的方波，即D 在1/2至1的范围内变化时，AB v 和o v 始终为 180方波，不受D 的影响。由此可见，全桥逆变器在感性负载时不宜采用这种脉宽控制方式。
1.2 有限双极性控制方式
全桥逆变器的另一种控制方式是有限双极性控制方式，它是让一个桥臂的两个管子（例如1Q 和3Q ）为PWM 工作，另一桥臂的2Q 和4Q 轮流导通半个周期，1Q 和4Q 同时导通on T 时间。这种控制方式时，逆变器空载和电阻负载时的输出电压o v 和电流2i 波形与上一种控制方式相同，如图1-2(a)所示。电感负载时，电压AB v 和变压器副边电流2i 波形如图1-2(b)所示。
1Q 和4Q 导通时，in AB V v =，变压器副边电压K V v in o /=，负载电流2i 的增长率L K V L v dt di in o 12?==，L 为负载电感量。在2
S T D t =时，1Q 关断，3D 续流，形成由3D 、变压器原边绕组和4Q 构成的续流回路，故0=AB v 。因为该回路中没有外电源，若不计电路损耗，则电流2i 保持不变，直到2/S T t =时，4Q 关断，2Q 和3Q 导通，电流2i 才下降。在这种控制方式下，AB v 和输出电压o v 仅与开关器件状态有关，与负载性质和大小无关。
(a) 电阻负载时变压器原边电压和副边电流波形
(b) 电感负载时变压器原边电压和副边电流波形
图1-2 有限双极性控制方式下的全桥逆变器的主要波形
1.3 移相控制方式
全桥逆变器的第三种控制方式是移相控制方式，这种控制方式是1Q 和3Q 轮流导通，各导通 180电角，2Q 和4Q 也是这样，但1Q 和4Q 不同时导通，若1Q 先导通，4Q 后导通，两者导电差α电角，如图1-3（a ）所示。其中1Q 和3Q 分别先于4Q 和2Q 导通，故称1Q 和3Q 组成的桥臂为超迁桥臂，2Q 和4Q 组成的桥臂为滞后桥臂。移相控制时，空载电压波形AB v 和输出电压波形O v 如图1-3（a ）所示。与图1-1（b ）和图1-2（a ）相同。电阻负载时的电压和电流波形也与图1-1（b ）和图1-2（a ）相同。电感负载时的电压和电流波形如图1-3（b ）所示，和图1-2（b ）相同，AB v 和O v 不会畸变。方波电压AB v 的宽度仅与移相角α有关，?=0α，
淮安信息职业技术学院2012-2013学年度第2学期 《智能电子电路设计与制作》期末试卷A 一、填空题（每空0.5分）共15分 1、MEGA16单片机I/O 端口的方向寄存器作用是（对端口输入输出选择）。 2、MEGA16单片机I/O 端口的输入寄存器作用是（ 判断端口电平高低 ）。 3、MEGA16单片机I/O 端口的数据寄存器作用是（对端口写入“1”或“0” ）。 4、ATmega16单片机是（ 8 ）位单片机。 5、MCUCR 寄存器是（ 控制寄存器 ），用于设置 INTO 和INT1的中断（ 触发）方式。 6、GICR 寄存器是（ 中断控制寄存器 ），用于设置外部中断的中断（允许 ）位。 7、全局中断使能位是（状态）寄存器中的 第（ 七 ）位 即（ BIT/7 ）位。 8、TCNT0是定时器（ T/C0）的（数据 ）寄存器，作用是（ 对计数器进行读写 ）。 9、T/C0的计数时钟源可以来自（ 内部 ）和（ 外部 ）两种。 10、T/C0工作在普通模式时，（ 计数初值 ）由TCNTO 设置，最大值为（ OXFFFF ）。 11、使用MEGA16单片机的AD 相关寄存器有（ AD 多工选择寄存器 ）、（ ADC 控制和状态寄存器A ）、（ ADC 数据寄存器）、（ 特殊功能IO 寄存器 ）。 12、MEGA16单片机TWI 相关寄存器有（ TWI 比特率寄存器 ）、( TWI 控制寄存器 )、（ TWI 状态寄存器 ）、（ TWI 数据寄存器 ）。 13、MEGA16单片机与SPI 相关的寄存器有（ SPI 控制寄存器 ）、（ SPI 状态寄存器 ）。 14、24C08是具有（ I 2c ）总线协议的非易失性存储器。 15、USART 模块的管脚发送数据管脚名称为（ TXD ）。 二、选择题（每题3分，共45分） 1. MCUCR 寄存器中的中断触发模式位是？（D ） A 、ICS00\ICS01 B 、ICS10\ICS11 C 、SM2 D 、A 和B 2. ATmega16的GICR 寄存器中外部中断0的中断使能位是（B ） A 、INT1 B 、INT0 C 、INT2 D 、INT3 3.多位数码管显示器通常采用（B ）法显示 系部： 班级： 学号： 姓名：
电力电子技术课程设计 题目：直流降压斩波电路的设计 专业：电气自动化 班级：14电气 姓名：周方舟 学号： 指导教师：喻丽丽
目录 一设计要求与方案 (4) 二设计原理分析 (4) 2.1总体结构分分析 (4) 2.2直流电源设计 (5) 2．3主电路工作原理 (6) 2.4触发电路设计 (10) 2.5过压过流保护原理与设计 (15) 三仿真分析与调试 (17) 3.1M a t l a b仿真图 (17) 3.2仿真结果 (18) 3.3仿真实验结论 (24) 元器件列表 (24) 设计心得 (25) 参考文献 (25) 致 (26) 一．设计要求与方案 供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。 设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产生
作者简介：晏阳(1988- )，男，硕士研究生，研究方向为电力电子技术在电力系统中的应用。 电力电子变压器理论研究综述 摘 要：介绍了目前国内外电力电子变压器的研究概况，对电力电子变压器发展过程中出现的斩 控式电力电子变压器、交-交-交型电力电子变压器、反激型电力电子变压器、双PWM 变换型电力电子变压器几种典型的设计构想进行了梳理，并且给出了相应的主电路拓扑。通过分析电力电子技术在电力电子变压器研究领域的相关理论及其应用，阐述各种拓扑的优缺点，并给出了主要的研究方向和发展趋势。 关键词：电力电子变压器；电力电子技术；电能质量中图分类号：TM401+.1 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2012)03-0005-04 晏阳 (东南大学 电气工程学院，江苏 南京 210096) Abstract: Introduction was made to the present research survey of power electronic transformers at home and abroad. This paper hackled several typical design schemes such as chop-controlled power electronic transformer, AC-AC power electronic transformer, flyback power electronic transformer and double PWM power electronic transformer and gave the corresponding main circuit topolo-gy. Via analysis to the relevant theory and its application of power electronic technology in power electronic transformer field, this paper expatiated on advantages and disadvantages of various topologies and summarized the main research direction and developing trend of power electronic transformers. Key words: power electronic transformer; power electronic technology; quality of power supply YAN Yang （School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China ） Research Summary of Power Electronic Transformer Theory 0 引言 电力电子变压器(power electronic trans-former，PET)，又称固态变压器(solid trans-former)，是一种通过电力电子技术实现电力系统电压变换和能量传递的新型变压器。相对于传统变压器而言，电力电子变压器具有如下优点[1]：(1)体积小，重量轻，环境污染小；(2)运行时二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调；(3)一次、二次侧电压为正弦波形，功率因数可调；(4)一次、二次侧电压、电流和功率均高度可控[2]；(5)本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置。电力电子变压器是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研 究课题，也是解决电能质量问题，建设“绿色电网”、“数字电网”的可行途径之一。目前在国内外，都有很多相关的研究和开发。 在电力电子变压器的设计和研发中，大规模的电力电子器件以及相应的电力电子变流技术得到了广泛的应用。本文总结电力电子变压器研究的发展历史及主要的电路拓扑，并分析各个拓扑的电路原理和应用情况。 1 国内外研究现状 电力电子变压器起源于美国。通用电气公司的W.McMurray于1970年在一份专利中首先提出了基于AC/AC变换电路的电力电子变压器[3]。在随后的发展过程中，科研人员提出了传统AC/AC变换、buck 变换、AC/DC/AC变换等多个研究课题，并取得了一
电力电子应用课程设计 课题：50W三绕组复位正激变换器设计 班级电气学号 姓名 专业电气工程及其自动化 系别电气工程系 指导教师 淮阴工学院 电气工程系 2015年5月
一、设计目的 通过本课题的分析设计，可以加深学生对间接的直流变流电路基本环节的认识和理解，并且对隔离的DC/DC电路的优缺点有一定的认识。要求学生掌握单端正激变换器的脉冲变压器工作特性，了解其复位方式，掌握三绕组复位的基本原理，并学会分析该电路的各种工作模态，及开关管、整流二极管的电压电流参数设计和选取，掌握脉冲变压器的设计和基本的绕制方法，熟悉变换器中直流滤波电感的计算和绕制，建立硬件电路并进行开关调试。 需要熟悉基于集成PWM芯片的DCDC变换器的控制方法，并学会计算PWM控制电路的关键参数。输入：36～75Vdc，输出：10Vdc/5A 二、设计任务 1、分析三绕组复位正激变换器工作原理，深入分析功率电路中各点的电压 波形和各支路的电流波形； 2、根据输入输出的参数指标，计算功率电路中半导体器件电压电流等级， 并给出所选器件的型号，设计变换器的脉冲变压器、输出滤波电感及滤波电容。 3、给出控制电路的设计方案，能够输出频率和占空比可调的脉冲源。 4、应用protel软件作出线路图，建立硬件电路并调试。 三、总体设计 3.1 开关电源的发展 开关电源被誉为高效节能电源，代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。 开关电源分为DC/DC和AC/DC两大类。前者输出质量较高的直流电，后者输出质量较高的交流电。开关电源的核心是电力电子变换器。按转换电能的种类，可分为直流-直流变换器（DC/DC变换器），是将一种直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器；逆变器，是将直流电能转换成另一种或多种直流电能的变换器；整流器是将交流电转换成直流电的电能变换器和交交变频器四种。 开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化，并使开关电源进入更广泛的领域，特别是在高新技术领
电力电子变压器简介 编者按：电力电子变压器是一种有发展前途的电力电子设备。它与目前使用的铁芯铜线变压器，有明显的优点，特别是耐高压（15kV）的碳化硅器件的成熟会给电力电子变压器的发展带来新的机遇。它是未来智能电网的得利电力电子设备。作为一种新型的电力变压器，得到了国内外研究人员越来越多的关注。 此外，电力电子变压器能否将电压变换与电能质量调控结合一起解决？如一条轧钢生产线使用的变压器，采用电力电子变压器，可以即变压，又能实现电能质量调控，能否有可能？我公司已开发成功的‘’27.5k V转10k V‘’装置也是一种电力电子变压器。轻型直流输电系统也可兼有电力电子变压器功能。可见，公司已具备生产电力电子变压器的能力。 根据现有资料选编成“电力电子变压器简介”一文。文中内容不一定十分准确，供公司开发新产品参考。 王春岩2010.10.22 1、定义 电力电子变压器，又称为固态变压器——P E T ( P o w e r E l e c t r o n i c T r a n s f o r m e r )，也有称为EPT。 电力电子变压器是一种含有电力电子变换器，且通过高频变压器实现磁耦合的变电装置，它通过电力电子变换技术和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递。 2、电子电力变压器的基本组成和工作原理 2、1 基本组成（以单相为例）
基本组成见图2.1 2、2 直接、AC/AC变换的电力电子变压器（以单为例） 2、3 含直流环节的PET
2、4 单相含直流PET的电路结构 2、5 用于风电、光电和小水电单相并网PET 图2.5用于风电、光电和小水电单相并网PET 3、电力电子变压器优点和缺点： 3、1 优点 1）．体积小，重量轻，无环境污染； 2）．运行时可保持副方输出电压幅值恒定，不随负载变化； 3）．始终保证原、副方电压电流为正弦波形，并且原、副方功率因数任意可调；4）．具有高度可控性，变压器原副方电压、电流的幅值和相位均可控：
《电子电路设计与制作》教学大纲1．课程中文名称：电子电路设计与制作 2．课程代码： 3．课程类别：实践教学环节 4．课程性质：必修课 5．课程属性：独立设课 6．电子技术课程理论课总学时:256总学分：16 电子电路设计与制作学时：3周课程设计学分：3 7．适用专业：电子信息类各专业 8．先修课程：电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、PCB电路设计一、课程设计简介 实验课、课程设计、毕业设计是大学阶段既相互联系又相互区别的三大实践性教学环节。实验课是着眼于实验验证课程的基本理论，培养学生的初步实验技能；毕业设计是针对本专业的要求所进行的全面的综合训练；而课程设计则是针对某几门课程构成的课程群的要求，对学生进行综合性训练，培养学生运用课程群中所学到的理论学以致用，独立地解决实际问题。电子电路设计与制作是电子信息类各专业必不可少的重要实践环节，它包括设计方案的选择、设计方案的论证、方案的电路原理图设计、印制板电路（即PCB）设计、元器件的选型、元器件在PCB板上的安装与焊接，电路的调试，撰写设计报告等实践内容。电子电路设计与制作的全过程是以学生自学为主，实践操作为主，教师的讲授、指导、讨论和研究相结合为辅的方式进行，着重就设计题目的要求对设计思路、设计方案的形成、电路调试和参数测量等展开讨论。 由指导教师下达设计任务书（学生自选题目需要通过指导教师和教研室共同审核批准），讲解示范的案例，指导学生各自对自己考虑到的多种可行的设计方案进行
比较，选择其中的最佳方案并进行论证，制作出满足设计要求的电子产品，撰写设计报告。需要注意是，设计方案的原理图须经Proteus软件仿真确信无误后，才能进行印刷电路图的制作，硬件电路的制作，以避免造成覆铜板、元器件等材料的浪费。电路系统经反复调试，完全达到（或超过）设计要求后，再完善设计报告。设计的整个过程在创新实验室或电子工艺实验室中完成。 二、电子电路设计与制作的教学目标与基本要求 教学目标： 1、通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识，提高综合运用知识的能力，逐步提升从事工程设计的能力。 2、注重培养学生正确的工程设计思想，掌握工程设计的思路、内容、步骤和方法。使学生能根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过设计、安装、焊接、调试等实践过程，使电子产品达到设计任务书中要求的性能指标的能力。 3、为后续的毕业设计打好基础。课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐转向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解工程设计的程序和实施方法；通过课程设计的训练，可以给毕业设计提供坚实的铺垫。 4、培养学生获取信息和综合处理信息的能力，文字和语言表达能力以及协调工作能力。课程设计报告的撰写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术文件打下基础。 5、提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。 基本要求： 1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电路分析、电子技术课程中所学到的理论知识与实践操作技能独立完成一个设计课题的工程设计能力。 2、会根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。能独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析问韪、解决问题的能力。
电力电子课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计 学院：电子与电气工程学院 年级专业：201５级电气工程及其自动化 姓名： 学号: 指导教师：高婷婷,林建华 成绩:
摘要 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要同时也是应用得最为广泛的电路，不仅用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统,能源系统及其他领域,因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用，因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 关键词：电力电子,三相，整流
目录 1 设计的目的和意义………………………………………１ 2 设计任务与要求 (1) 3 设计方案 (1) ?３.1三相全控整流电路设计 (1) 3.1.１三相全控整流电路图原理分析 (2) ?3.１.2整流变压器的设计 (2) ?3．1.3晶闸管的选择 (3) 3.2 保护电路的设计 (4) 3．2.1变压器二次侧过压保护 (4) ?3．2.2 晶闸管的过压保护………………………………………………４ 3.2．3 晶闸管的过流保护………………………………………………５ 3.3 触发电路的选择设计 (5) 4 实验调试与分析 (6) 4.１三相桥式全控整流电路的仿真模型 (6)
4.2仿真结果及其分析……………………………………………７ 5 设计总结 (8) 6 参考文献 (9)
1 设计的目的和意义 本课程设计属于《电力电子技术》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握《电力电子技术》,更进一步的掌握和了解他三相桥式全控整流电路。通过设计基本技能的训练,培养学生具备一定的工程实践能力。通过反复调试、训练、便于学生掌握规范系统的电子电力方面的知识，同时也提高了学生的动手能力。 2 设计任务与要求 三相桥式全控整流电路要求输入交流电压2150,10,0.5U V R L H ==Ω=为阻 感性负载。 １.写出三相桥式全控整流电路阻感性负载的移相范围,并计算出直流电压的变化范围 2.计算α=60°时，负载两端电压和电流，晶闸管平均电流和有效电流。 3.画出α=60°时，负载两端 d U 和晶闸管两端 1 VT U 波形。 4.分析纯电阻负载和大电感负载以及加续流二极管电路的区别。 5.晶闸管的型号选择。 ３ 设计方案 ３.１三相全控整流电路设计
《电力电子应用技术》课程设计报告 设计题目：可调开关设计——单相交流调压电路 学生姓名：吴振强 专业班级：14电气工程及其自动化（4）班 学号： 1412406504039 指导教师：唐东成 课程设计时间： 2016年12月5日
目录 一、设计目的 .......................................... 错误！未定义书签。 二、系统设计要求 ...................................... 错误！未定义书签。 三、可调开关设计 ...................................... 错误！未定义书签。 （一）可控硅调压电路组装与调试..................... 错误！未定义书签。 （二）斩控式单相交流调压电路设计 (4) 四、总结 ............................................ 错误！未定义书签。参考文献 .............................................. 错误！未定义书签。附录 . (11)
《电力电子应用技术》课程设计报告摘要：单相交流电源的应用是非常广泛的。比如在农村、轻工业、家用电器等小功率传动领域以及电力机车供电系统。对于单相交流电源，调压和稳压是最为普遍的要求。目前能够实现这一要求的调压器有下面三种： 1)磁饱和式调压器该调压器通过控制主电路中电感的饱和程度，以改变电抗值以及其上的电压，实现对输出电压的调节。这种调压器具有一定的动态性能，但输出电压的调节范围小，体积和重量较大。 2)机械式调压器机械式调压器由电动机带动碳刷实现输出电压的调节。这种调压器输出波形较好，但体积、重量大，动态性能差。 3)电子式调压器这种调压器采用电力电子器件实现。目前有晶闸管调压器和逆变式调压器两种。晶闸管调压器采用的是相控方式，因此其输出波形差；逆变式调压器采用的是斩波控制方式，其输出波形和动态响应较好。 关键词：晶闸管；斩控式交流调压技术；单相交流调压电路 一、设计目的 1、培养探寻文献的基本能力，尤其是利用网络搜索需要的资料和文献； 2、培养灵活运用所学的电力电子技术及其他专业知识和创造性； 3、掌握器件型号的选择，加深对调压电路原理的理解； 4、熟悉斩控式交流调压电路的工作原理 5、了解斩控式交流调压控制各元器件使用方法和输出波形； 6、培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 7、在工业生产及日用电气设备中，有不少交流供电的设备采用控制交流电压来调节设备的工作状态，如加热炉的温度、电源亮度、小型交流电机的转速等。这样就需要设计一种交流调压电路来控制，其基本原理是把两个晶闸管反并联后串联在交流电路中,通过对晶闸管的控制就可以控制交流电力。在每一个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值，这种电路称为交流调压电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。 二、系统设计要求 1、可控硅调压电路要求合理选择晶闸管、整流桥及二极管型号；完成电路理论设计、绘制电路图。
配电系统电力电子变压器的研究 作者：佚名转贴自：电力安全论坛点击数： 35 更新时间：2008-7-28 配电系统电力电子变压器的研究 方华亮，黄贻煜，X澍，陆继明，毛承雄 (华中科技大学电气与电子工程学院，XX430074) 摘要: 供电可靠性及电能质量一直是用户和供电部门密切关注的问题。在电网中，变压器是电能转换的最基本的元件，但常规变压器难以对供电可靠性的提高和电能质量的改善作出贡献。本文介绍了一种全新的产品－电力电子变压器，它具有提高供电可靠性、改善电能质量并且体积小、重量轻、环保效果好等一系列优点，可以较好地解决这些问题。在对电力电子变压器现有方案进行分析的基础上，本文提出了一种新的实现方案，计算机仿真结果表明：变压器原方可以实现输入电流波形为正弦和功率因数接近于1，变压器副方可以获得良好的输出电压、电流。 关键词: 电力电子变压器; 高频变压器; 供电可靠性; 电能质量; 脉宽调制 1引言 当今社会经济的快速发展，使得人们对供电可靠性以及改善电能质量提出了越来越高的要求。如果一个供电系统的可靠性不能保证，停电不只是给供电企业带来损失，给用户将造成更大的经济损失。就电能质量而言，一种频率、电压、波形的电能已远远不能满足用户要求，经过变换处理后再供用户使用的电能占全国总发电量的百分比比值的高低，已成为衡量一个国家技术进步的主要标志之一。如在美国，2000年末，发电厂生产的40%以上的电能都是经变换和处理后再供负载使用，预计到21世纪二、三十年代，美国发电站生产的全部电能都将经变换和处理后再供负载使用。 如何更进一步提高供电可靠性和改善电能质量已成为供电部门十分重视和不断努力解决的问题，在供电系统中，变压器是实现电能转换的最基本、最重要的元件之一，对供电可靠性和电能质量有着重大的影响。目前广泛使用的配电系统变压器通常是采用铁芯油浸式，其运行可靠和效率较高；但同时，也存在以下一些不足之处［1］： ·不能维持副方电压恒定； ·铁芯饱和时，会造成电压电流的波形畸变，产生谐波； ·原副方电压、电流紧密耦合，负荷侧的波动会影响到电网侧； ·需装备继电保护装置； ·体积大，笨重； ·矿物油会带来环境问题，且不易维护； 基于以上常规变压器的一些不足之处，如何进一步提高变压器的功能、改善其运行特性以更好的发挥其在供电系统中的作用，从而实现进一步提高供电可靠性、改善电能质量的愿望，是一个十分值得我们深入研究的课题。目前随着电力电子变流技术和大功率电力电子器件的迅速发展，以及在电力系统中的应用日益广泛，所有的这些为我们研制新型变压器奠定了很好的基础。我们要研制的新型变压器主要是采用电力电子技术实现的，我们称之为电力电子变压器。 对电力电子变压器的研究，国内在这方面还基本上未开展，国外在十多年前就已提出了这个概念。首先是美国海军的一个研究计划，提出了一种“交流－交流”的降压变换器构成的电力电子变压器；在这之后，由美国电力科学研究院(EPRI)赞助的一个研究项目
1.引言 随着电力电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多。电子设备的小型化和低成本化使电源向轻，薄，小和高效率方向发展。开关电源因其体积小，重量轻和效率高的优点而在各种电子信息设备中得到广泛的应用。伴随着人们对开关电源的进一步升级，低电压，大电流和高效率的开关电源成为研究趋势。 开关电源分为AC/DC和DC/DC，其中DC/DC 变换已实现模块化，其设计技术和生产工艺已相对成熟和标准化。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。 IGBT降压斩波电路就是直流斩波中最基本的一种电路，是用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路，用于直流到直流的降压变换。IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十千赫兹频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。所以用IGBT作为全控型器件的降压斩波电路就有了IGBT易驱动，电压、电流容量大的优点。 IGBT降压斩波电路由于易驱动，电压、电流容量大在电力电子技术应用领域中有广阔的发展前景，也由于开关电源向低电压，大电流和高效率发展的趋势，促进了IGBT降压斩波电路的发展。
2.方案确定 电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断来完成整个系统的功能，当控制电路所产生的控制信号能够足以驱动电力电子开关时就无需驱动电路。 根据降压斩波电路设计任务要求设计主电路、控制电路、驱动及保护电路，设计出降压斩波电路的结构框图如图1所示。 图1降压斩波电路结构框图 在图1结构框图中，控制电路是用来产生降压斩波电路的控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在开关控制端，可以使其开通或关断的信号。通过控制开关的开通和关断来控制降压斩波电路的主电路工作。控制电路中的保护电路是用来保护电路的，防止电路产生过电流现象损害电路设备。
电力电子降压斩波电路课程设计
《电力电子技术》课程设计说明书 直流降压斩波电路的设计与仿真 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：刘贝贝 指导教师：胡小娣职称助教 专业：电气工程及其自动化 班级：电气本1305 学号： 完成时间： 6月
湖南工学院《电力电子技术》课程设计课题任务书 学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化
摘要 直流斩波电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC 变换器,在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用.随之出现了诸如降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路等多种方式的变换电路. 直流斩波技术已被广泛用于开关电源及直流电动机驱动中，使其控制获得加速平稳、快速响应、节约电能的效果。全控型电力电子器件IGBT在牵引电传动电能传输与变换、有源滤波等领域得到了广泛的应用。 关键字：直流斩波，降压斩波
ABSTRACT DC chopper as DC into another fixed voltage DC voltage or adjustable in DC converter, and DC - regenerative power transmission system, charging circuit, switch power, power electronics device and all sorts of electrical equipment transformation in ordinary application. Then appeared such as step-down chopper, booster chopper, lift pressure chopper composite chopper, etc.. the commutation circuit DC chopper technology has been widely used in switching power supply and DC driver, make its smooth acceleration control, and obtain the fast response, managing electric energy effect. All-controlling power electronics device IGBT in traction power transmission and transformation of power transmission and active filter etc widely application. Keywords: DC chopping; Buck chopper
电力电子变压器研究综述 李璟 摘要：电力电子变压器(PET ) 是一种采用电力电子变换器和高频开关变压器的电能传输装置。首先，介绍了电PET 的基本工作原理及其研究现状。其次，介绍了发展过程中出现的几种典型拓扑结构。再次，对PET 的控制方法进行了总结。最后，对将来PET 的应用及发展做出了展望。 关键词：电力电子变压器 电力系统 控制 拓扑 0 引言 PET 除了具有传统电力变压器电能变换与传输功能外，其突出优点在于体积小、重量轻，通过变压器原、副方电压源变换器对其交流侧电压幅值和相位的实时控制，可以实现变压器原、副方电压、电流和功率的灵活调节，在暂态过程中控制性能良好，本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置等[1~3]。因此PET 具备解决电力系统相关问题的潜力，应用前景广阔。随着电力系统朝着智能电网不断发展，PET 也受到越来越多的专家学者的关注。 1 PET 基本工作原理 电力电子变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的电能变换技术相结合,实现将一种电力特征的的电能转变为另一种电力特征的电能的静止电气设备。[4]上述电力特征包括电压或者电流的幅值、相位、相序、波形、频率和相数等。它的主要功能包括变压、变流、电气隔离、能量传递和电能控制。 在结构上,电力电子变压器主要包括两个部分:高频变压器和电力电子变换器。电源接到一次侧时,电力电子变换器1将输入的工频交流电变换成高频交流电,高频交流电经高频变压器耦合后与这电力电子变换器2相连接,通过电力电子变换器2输出到负载上。 图1 电力电子变压器中电力电子变换器的主要功能是实现电压或者电流的频率控制、相位控制和谐波控制；电力电子变压器中的高频变压器主要功能是电压等级的变换和电气隔离。变压器容量S 可以表示为下式： m e c B A A J f K S ******=22.2 (1) 式中K 为铜导线饱和因数；f 为励磁频率（Hz ）；c A 、e A 分别表示为铁芯和绕组导线面积（m 2）；J 为导体中的电流密度（2 /m A ）；m B 为最大磁通密度(T)。可见在其他条件相同的情况下，f 与e c A A *成反比，因此高频变压器体积远小于同容量的工频变压器。[5]
《电力电子应用设计课程设计》大纲 适用于四年制本科电气技术、电力工程等专业 总学时： 2 周 一、课程代码 8413681 二、设计的性质、任务 电力电子技术是以电能变换、工业应用为主要对象的技术；电力电子及其应用技 术是信息产业和传统产业之间的主要接口，是弱电控制强电的桥梁，是在非常广泛的 领域中支持多项高技术发展的基础技术之一；电力电子应用技术的基本功能是对电能 的整流、逆变、斩波、变频、开关和智能控制。使学生通过学习后，获得电力电子技 术必要的基本理论、基本分析方法以及基本技能的培养和训练，为学习后续课程以及 从事与电气工程及其自动化专业有关的技术工作和科学研究打下一定的基础；也便于 学生加深理解和灵活运用所学的理论；提高学生独立分析问题、解决问题的能力，为 毕业后的工程实践打下扎实的基础。 三、设计的基本要求 根据设计题目要求，认真复习教材、阅读有关规范、设计手册及资料，独立按时 完成任务，进行有关项目的设计和仿真；课程设计说明书要求简洁、通顺、计算正确、图纸表达内容、清楚和规范；项目设计合理，进行必要的计算机仿真，或实际系统的 制作与调试。 四、设计内容 1 小功率新型开关电源的设计 2 小功率UPS的设计 3 IGBT组成的直流斩波调速系统的设计 4 大功率无换向器电机静止变频软起动装置的设计 5 小功率交流变频电源 6 小功率PWM整流电源 7 步进电机电源 五、建议设计的时间分配 本课程设计总学时数2周，其中理论设计为1周，计算机仿真或实际系统调试为 0.8周，编写设计报告或说明书0.2周。 六、成绩考核办法 考核方法：考查（小型答辩） 成绩评定：优、良、中、及格和不及格五个等级（注：“不及格”要求学生重做！）七、教材及主要参考书 教材：石玉等编著．电力电力技术电路设计指导．机械工业出版社，1998 参考书：[1]王兆安等编著．电力电子技术（第4版）．机械工业出版社，2000 [2] 李序葆等编著．电力电子器件及其应用．机械工业出版社，1996 [3] 张占松等编著．开关电源的原理与设计．电子工业出版社，1998 八、大纲使用说明 根据科技发展情况，教师应及时补充课程设计内容。本大纲也适用于电气信息学院的
电子线路设计与制作 实验报告 班级：电信12305班 指导老师：朱婷 小组成员：张壮安剑锋罗杰杨康熊施任务分工：1.张壮实验报告的撰写 2.安剑锋检查元件及整理 3.罗杰电路的焊接 4.杨康元器件的保管及测试 5.熊施协助电路的焊接 2014年11月14日
项目一：红外线电路设计 一、电路工作原理 常用的红外线遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一直特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的红外线而不会死可见光。 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外线接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外线接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外线二极管一般有圆形和方形两种。 二、电路原理图设计
课题名称元件数量备注 红外线发射——接收模拟 电路红外线发射管 1 红外线接收管 1 发光二极管 1 运放uA741 1 20K可调电位器 1 100Ω电阻 1 10kΩ电阻 1 330Ω电阻 1 元件清单表 三、电路设计与调试 （1）各小组从指导老师那里领取元器件，分工检测元器件的性能。（2）依据电路原理图，各小组讨论如何布局，最后确定一最佳方案在洞洞板上搭建红外线发射\接收电路图。 （3）检查电路无误后，从信号发生器送入适应电压。 （4）调节可调电阻R3的阻值，观察发光二极管LED是否出现闪烁现象，如果出现说明有发射和接收，如果没有检查电路。（5）实验完毕，记录结果，并写实验报告。
四、实验注意事项 （1）发光二极管的电流不能天大（小于200mA）；（2）在通电前必须检查电路无误后才可； （3）信号发生器的输出电压峰峰值1.5~2.5V。 项目二：定时电路的设计一、电路原理图与工作原理
电力电子变压器介绍 0、前言 电力电子变压器(Power Electronic Transformer 简称PET)作为一种新型的能量转换设备，与传统的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，通过电力电子器件和电力电子变流技术，对能量进行转换与控制，以替代传统的电力变压器。 1、基本原理 PET 的设计思路源于具有高频连接的AC/AC变换电路, 其基本原理见图1, 即通过电力电子变换技术将变压器原边的工频交流输入信号变换为高频信号, 经高频变压器耦合到副边后, 再经电力电子变换还原成工频交流输出。因高频变压器起隔离和变压作用, 因铁心式变压器的体积与频率成反比, 所以高频变的体积远小于工频变压器, 其整体效率高。 图1 电力电子变压器基本原理框图 PET 的具体实现方案分两种形式: 一是在变换中不含直流环节, 即直接AC/AC变换, 其原理是: 在高频变压器原边进行高频调制, 在副边同步解调; 二是在变换中存在直流环节, 通常在变压器原边进行AC/AC变换, 再将
直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后, 在副边进行DC/AC变换。比较两种方案, 后种控制特性良好, 通过PWM 调制技术可实现变压器原副边电压、电流和功率的灵活控制, 有望成为今后的发展方向。 2、研究现状 自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各种不同结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深入的探讨和研究, 并提出了PET 的概念。美国海军和美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构, Koo suke Harada等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。 早期的PET的理论和实现研究由于受当时电力电子器件和功率变换技术发展水平的限制, 所提出的各种设计方案均未能实用化, 特别是在可用于实际输配电系统(10kV以上)的PET的研究方面进展不大。进入20 世纪90 年代,国外在这一研究领域中取得了一些新进展, 提出了新的技术方案,并制作了与配电系统电压等级相当的实验室样机。如美国密苏里大学在ABB和爱默生公司资助下对电力电子变压器进行了研究，完成了10kVA，7200 V／240 V的实验样机，但仅实现了基本的电压变换功能和对输入的功率因数控制。另外，设计时为减小对开关器件的应力，输入采用多个变流器串联工作，使系统的可靠性大大降低，当其中任意一个器件出现故障都会导致工作异常。美国威斯康星一麦迪逊大学与ABB公司合作，德克萨斯农机大学也于20世纪90年代末对电力电子变压器进行了研究，但以上工作只对其电压变换的功能进行了分析和研究。
电力电子应用课程设计 课题：SPWM全桥逆变器控制电路设计 班级学号 姓名 专业 系别 指导教师 淮阴工学院 电气工程系 2014年2月 一、设计目的
1.加深学生对推挽变换电路的理解，学会分析推挽电路的各种工作模态，及原边开关管、副边二极管的电压电流参数设计和选取。 2.培养学生分析、解决实际问题的能力，培养理论联系实际的正确设计 思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际 问题的能力。 3、熟悉变换器中变压器复位的基本原理及设计。 4.培养学生的创新能力。使学生能系统全面的总结所学过的理论知识， 掌握各类电力半导体器件所构成的各种功率变换电路，掌握各变换主电路的 构成和工作原理，不同负载对电路工作特性的影响以及主电路的元件参数计 算与选择等。 二．设计任务与要求 首先熟悉全桥逆变器拓扑，掌握其逆变原理，实现正弦波输出要素，重点设计SPWM逆变器控制信号发生电路。 参数指标：输入：48Vdc, 输出：40Vac/400Hz 1、掌握全桥逆变概念，分析全桥逆变器中每个元件的作用； 2、分析正弦脉宽调制（SPWM）原理，及硬件电路实现形式； 3、应用protel制作SPWM逆变器控制电路线路图； 4、根据线路图制作硬件，并调试。 三. 设计总体框图 四．设计原理分析 SPWM脉宽调制原理
PWM(Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。当采用正弦波作为调制信号来控制输出PWM脉冲的宽度，使其按照正弦波的规律变化，这种脉冲宽度调制控制策略就称为正弦脉冲宽度调制(Sine pulse width modulation，SPWM)，产生SPWM脉冲，采用最多的载波是等腰三角波；因为等腰三角波上任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称，当它与任何一个平缓变化的调制信号波相交时，如果在交点时刻对电路中开关器件的通断进行控制，就可以得到宽度正比于信号波幅值的脉冲。在调制信号波为正弦波时，所得到的就是SPWM波形。 SPWM波形的产生 1).全桥倍增SPWM控制 主电路和其他全桥逆变电路完全一致，控制脉冲的发生类似双极性SPWM的模式，所不同的是，其桥臂之一所使用的互补控制脉冲由正弦调制波和三角载波比较产生，而另一个桥臂脉冲由同一正弦波和反相的三角载波比较产生(或者是反相三角载波和同一正弦波比较产生)。这种调制输出谐波性能等效于2倍载波频率的单相单极性SPWM，所以叫做倍频式SPWM，它仅仅在控制上作了简单改动，却大幅度提高了性能，是一种很具实用价值的技术。对开关频率不变，等效输出频率倍增的效果，可以从不同的角度直观理解：一种是从调制波反相角度看，将两桥臂视为两组独立反相双极性SPWM半桥输出，它们的奇数倍开关频率谐波群也反相抵消掉了；或者可以从载波反相角度理解，相当于等效载波频率加倍。2).正弦脉冲宽度调制 采用正弦波作为调制信号来控制输出PWM脉冲的宽度，使其按照正弦波的规律变化，这种脉冲宽度调制控制策略就称为正弦脉冲宽度调制，简称正弦脉宽调
目录 一、设计要求 (2) 二、设计方案 (2) 三、电路的设计 (3) 四、主电路参数计算和元器件选择 (4) 1、IGBT (4) 2、二极管 (4) 3、电感 (4) 4、电容 (5) 五、各模块所选器件说明 (5) 1、变压器EI86 (5) 2、误差放大器UC3842 (5) 3、脉宽调制器SG3525 (6) 4、驱动器MC34152 (7) 5、三端正稳压器7815 (8) 六、电气原理总图及元器件明细表 (8) 七、课程设计心得 (10) 八、参考资料 (10)
汽车电力电子技术课程设计 ——BUCK变换器的设计 一、设计要求 设计一稳压直流电源，输入为交流220V/50HZ，输出为直流15V的直流稳压电源，如下图1所示，其中DC-DC变换时主要采用BUCK变换器，变换器主器件采用IGBT，控制方式采用PWM控制。 图1 总电路原理框图 二、设计方案 小功率直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，其原理框图如2所示。
图2 直流稳压电源原理框图 三、电路的设计 G a b c Vi 0WM V G d 图3 Buck 变换器电路及相关波形 Buck 变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，电容C1和反馈环路。而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器（Error Amplifier ，E/A ），脉宽调制器（Pulse Width Modulation ，PWM ）和驱动电路。 为了便于对Buck 变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设： a 、开关元件M1和二极管D1都是理想元件。它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零； b 、电容和电感同样是理想元件。电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。电容的等效串联电阻（Equivalent Series Resistance ，ESR ）和等效串联电感（Equivalent Series