实验四单相交直交变频电路的仿真一、实验目的
（1）了解电压型单相整流逆变电路的工作原理。（2）了解仿真模型使用的模块及其参数的设置原理。
二、实验原理
1.单相整流—逆变电路的仿真模型
单相整流—逆变电路的仿真模型如图4-1所示，由图可知，单相50Hz交流电源经单相不控整流环节，进行LC滤波后即为中间直流环节。再进入PWM逆变，又一次LC滤波后，连接到需要不同于50Hz 的交流电单相负载。万用表检测不控整流桥与逆变桥的电力电子元件的电压与电流，示波器还检测输出负载电压波形。
图4.1
2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置
离散PWM发生器模块Discrete PWM Generator提取路径是：Simulink\SimPowerSystems\Power Electronics\Discrete Control Blocks\Discrete PWM Generator
信号终结模块Terminator提取路径是:
Simulink\Commonly Used Blocks\Terminator
交流电源模块:“Phase”初相角0°,“Frequency”频率50Hz,“Sample time”采样时间0(默认值0表示该交流电源为连续源),“Peak amplitude”当变频输出频率为100Hz时置为600V×2,当变频输出频率为50Hz时置为50V×2。
滤波电感L1：选Series RLC Branch模块，将参数“Inductance(H)”置为80e-3。滤波电感L2；选Series RLC Branch 模块，将参数“Inductance(H)”置为30e-3。滤波电容C1：选Series RLC Branch模块，将参数“Capacitance(F)”置为1800e-6。滤波电容C2：选Series RLC Branch 278模块，将参数“Capacitance(F)”置为320e-6。
不控整流桥参数设置如图4-2所示，逆变参数设置如图4-3所示，离散PWM发生器参数如图4-4所示，RL负载参数设置如图4-5所示。
图4-2
图4-3
图4.4
三、实验仿真
设置仿真开始时间为0，停止时间设置为0.5s，采用Ode23tb 算法，其他参数采用系统默认设置。对图4-1模型仿真.得到仿真结果，其波形为图4-7与图4-8。
当将交流电源电压与输出频率设置为100Hz是的输出负载电压用一个示波器检测输出时其仿真波形如图4-8所示。由图可见，输入
交流电源电压始终是50Hz的。当PWM输出频率设置改变时，输出负载电压的频率就随之而变。
图4.5
四、实验的结果及思考的问题
对实验电路的要求？
答 1.和整流电路一样，同一组桥内的两个晶闸管靠双触发脉冲保证同时导通。
2两组桥之间则是靠各自的触发脉冲有足够的宽度，以保证同时导通。
北京信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交直交变频电路的性能研究 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） 姓名/学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期：2014-2015学年第一学期 实验四单相交直交变频电路的性能研究
一．实验目的 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 二．实验内容 1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。 2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。 三．实验设备及仪器 1．电力电子及电气传动主控制屏。 2．NMCL-16组件。 3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。 4．双踪示波器。 5．万用表。 四．实验原理 单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。 本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和 IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。 五．实验方法 图2—8 单相交直交变频电路
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：100W单相交-直-交变频实验装置 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气105班 学号：100303145 学生姓名：王林 指导教师：（签字） 起止时间：2012-12-31至2013-1-11
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：电气Array 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
摘要 单相交-直-交变频电路在工业生产，生活娱乐，仪器运行等很多方面都有着广泛的应用，其中目前应用最广泛的应属于电网互联。单相交-直-交变频电路可分为主电路和控制电路，其主电路包括整流电路、滤波电路和逆变电路，而控制电路包括控制电路、驱动电路和保护电路。本设计对于整流部分采用不可控制整流电路；滤波部分采用LC低通滤波器，得到高频率的正弦波交流输出；逆变部分由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路。控制电路选用以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM信号，分别用于控制两对IGBT；驱动电路采用了具有电气隔离集成驱动芯片M57962L；保护电路采用双D触发器CD4013。 关键词：整流；滤波；逆变；PWM；IGBT
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计内容 (1) 第2章 100W单相交-直-交变频电路设计 (2) 2.1100W单相交-直-交变频电路总体设计方案 (2) 2.2具体电路设计 (3) 2.2.1 主电路设计 (3) 2.2.2 控制电路设计 (5) 2.3元器件型号选择 (9) 2.4系统调试或仿真、数据分析 (10) 第3章课程设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录Ⅰ控制电路原理图 (15) 附录Ⅱ驱动和辅助电源原理图 (16)
实验四-单相交直交变频电路的性能研究
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北京信息科技大学 电力电子技术实验报告 实验项目：单相交直交变频电路的性能研究 学院：自动化 专业：自动化（信息与控制系统） 姓名/学号：贾鑫玉/2012010541 班级：自控1205班 指导老师：白雪峰 学期：2014-2015学年第一学期 实验四单相交直交变频电路的性能研究
一．实验目的 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 二．实验内容 1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。 2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。 三．实验设备及仪器 1．电力电子及电气传动主控制屏。 2．NMCL-16组件。 3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。 4．双踪示波器。 5．万用表。 四．实验原理 单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。 本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和 IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。 五．实验方法 4 5 L1 G3VT3 3 E3 VT4 C G4 E2 图2—8 单相交直交变频电路 G11 E1 G2 2 VT1 VT2
单相交直交变频电路的性能研究 一、交直交变频器发展概况 变频器是运动控制系统中的功率变换器。当今的运动控制系统是包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。交—直—交变频器的中间直流环节采用大电感作储能元件，无功功率将由大电感来缓冲，它的一个突出优点是当电动机处于制动 (发电)状态时，只需改变网侧可控整流器的输出电压极性即可使回馈到直流侧的再生电能方便地回馈到交流电网，构成的调速系统具有四象限运行能力，可用于频繁加减速等对动态性能有要求的单机应用场合，在大容量风机、泵类节能调速中也有应用。近年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。交流变频调速技术是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义。 二、实验目的和要求 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用、工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、阻感负载时的工作情况及其波形作全面，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 三、实验原理及波形 如下图所示，总体设计方案由整流电路、滤波、逆变电路等组成。市电经整流电路变直流电，直流电经滤波电路进行平滑滤波，再输入逆变电路，变为频率和电压均可调的交流电。 单相交直交变频电路由两部分组成，交流电源转化为直流是整流环节，选用了不可控的整流二极管电路，直流电源侧则选用电容和电感来滤波，能够获得比较平直的直流电压。这个环节结构相对简单、运行可靠，性能也符合设计的需求。直流转化为交流即是逆变部分，选用了单相桥式逆变电路，PWM控制，输出电压的大小及频率均可通过PWM控制进行调节。由于中间直流环节为电容滤波，因此选用电压型逆变电路。
电力电子技术 课程设计(论文) 单相交-直-交变频实验装置 院（系）名称电子与信息工程学院 专业班级 学号 学生 指导教师 起止时间：2014.12.15—2014.12.26
课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程
摘要 随着科学技术的进步，电力电子技术取得了迅速的的发展，改变着我国工业的整体面貌，在现代化建设中发挥着越来越重要的作用。其中，单相交-直-交变频技术也得到了越来越多的重视。其在工业生产、生活娱乐和仪器应用等方面有着广泛的应用，其中目前应用最广泛的属于电网互联，将分布式发电技术发出的电变成负载可以使用的交流电或与大电网电压、频率相匹配的工频交流电。可见，研究交—直—交变频系统的基本工作原理和作用特性意义十分重大。 本次设计研究的单相交-直-交变频实验装置可分为主电路和控制电路两部分。其中，主电路包括整流电路、逆变电路和滤波电路三部分。整流电路采用不可控的二极管单相桥式整流电路；逆变电路采用IGBT组成的单相全桥逆变电路；滤波电路采用电容滤波，输出合适频率的正弦交流电。而控制电路由控制电路、驱动电路和保护电路组成。其中，控制电路以ICL8038为核心，生成两路PWM控制信号；驱动电路采用三菱公司生产的M57862L集成驱动器；用双D触发器CD4013构成保护电路。 根据以上电路组合设计，经过Multisim软件进行电路仿真，可以基本满足本次设计任务的要求，且电路比较可靠。 关键词：整流；逆变；IGBT；PWM控制
目录 第1章第1章绪论 (1) 1.1 电力电子技术发展概况 (1) 1.2 本文研究容 (1) 第2章单相交-直-交变频电路设计 (3) 2.1 单相交-直-交变频电路总体设计方案 (3) 2.1.1 方案论证与选择 (3) 2.1.2 整体方案框图 (3) 2.2 具体电路设计 (4) 2.2.1 整流电路设计 (4) 2.2.2 逆变电路设计 (6) 2.2.3 控制电路设计 (7) 2.2.4 驱动电路与保护电路设计 (10) 2.3 元器件型号选择 (11) 第3章课程设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
摘要 近些年来，随着现代电力电子技术、计算机技术和自动控制技术的迅速发展，交流传动与控制技术成为目前发展最为迅速的技术之一，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。变频调速技术的迅速发展被越来越多的应用于电机控制领域中，是当今节电、改善工艺流程以提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，以及广泛的适用范围和调速时因转差功率不变而无附加能量损失等优点而被国内外公认为是最有发展前途的高效调速方式。所以，对交—直—交变频调速系统的基本工作原理和特性的研究是十分有积极意义的。 本文研究了变频调速系统的基本组成部分，主回路主要有三部分组成：将工频电源变换为直流电源的“整流器”；吸收由整流器和逆变器回路产生的电压脉动的“滤波回路”，也是储能回路；将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。以Matlab/Simulink为仿真工具，搭建交—直—交变频调速系统的仿真模型，并对仿真结果进行分析研究。通过仿真试验对该交—直—交变频调速系统的基本工作原理、工作特性及作用有更深的认识，也对谐波对于交—直—交变频调速系统的影响有了一定的了解。 第一章绪论 1.1 交流调速技术发展概况 在很长的一个历史时期内，直流调速系统以其所具有优良的静、动态性能指标垄断调速传动应用领域。但是随着生产技术的不断发展，直流电机的缺点逐步显示出来，由于机械式换向器的存在使直流电机的维护工作量增加并限制了电机容量、电压、电流和转速的上限值，加之故障率高、效率低、成本高、使用环境受限等缺点，使其在一些大容量的调速领域中无法应用。 而异步电动机特别是鼠笼异步电动机，容量、电压、电流和转速的上限，不像直流电动机那样受限制。而且异步电动机的转子绕组不需与其他电源相连，其
附件1： 基础强化训练 题目单相交直交变频电路性能研究 学院自动化学院 专业 班级 姓名 指导教师 2012 年7 月10 日
1 总体原理图 (4) 1.1方框图 (4) 1.2电路原理图 (4) 1.2.1 主回路电路原理图 (4) 1.2.2 整流电路 (4) 1.2.3 滤波电路 (5) 1.2.4 逆变电路 (6) 2 电路组成 (8) 2.1控制电路 (8) 2.2驱动电路 (9) 2.3主电路 (10) 3 仿真结果 (11) 3.1仿真环境 (11) 3.2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (11) 3.3具体仿真结果 (14) 3.3.1仿真电路图 (14) 3.3.2整流滤波输出电压计算与仿真 (15) 3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (16) 4 小结心得 (18) 5 参考文献 (19)
基础强化训练任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 单相交直交变频电路性能研究 初始条件： 输入为单相交流电源，有效值220V。 要求完成的主要任务: （1）掌握单相交直交变频电路的原理； （2）设计出系统结构图，并采用matlab对单相交流调压电路进行仿真； （3）采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路 时间安排： 2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表 参考文献： [1]王兆安，刘进军.《电力电子技术》第5版.北京：机械工业 出版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
1 总体原理图 1.1 方框图 图1 总体方框图 1.2 电路原理图 1.2.1 主回路电路原理图 图2 主回路原理图 如图所示，交直流变换电路为不可控整流电路，输入的交流电通过变压器和桥式整流电路转化为直流电，滤波电路用电感和电容滤波，逆变部分采用四只IGBT 管组成单项桥式逆变电路，采用双极性调制方式，输出经LC 低通滤波器滤波，滤除高次谐波，得到频率可调的交流电输出。 1.2.2 整流电路 整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成，滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分，变压器设置与否视具体情况而定。 变压器的作用是实现交
交流变频和直流变频的区别 由于现在很多厂家都打出直流变频空调，但在直流电里是没有频率的，那他们有什么区别: 1：交流变频:实际上是一个三相交流电机,通过改变频率来改变转速，供电频率高，压缩机转速快，空调器制冷（热）量就大；而当供电频率较低时，空调器制冷（热）量就小。 2：直流变频:是在压机三端中每2端轮流通上直流电(+ -)即在某时刻:V:+ U:- W:则为检测线,好为下次通"+"电端做判断,所以压机始终只有两相是有电的,其通过改变输出直流电压来改变转速，工作频率范围比交流变频的广。 直流变速采用直流电机，交流变频使用交流电机。 直流电机只有一个线圈耗电，而交流变频有两个线圈耗电,所以直流变速相对交流变频更加节能省电。 结论：直流变速空调运行更稳定，更高效 3：定频空调的压缩机转速本不变，它不能大幅度地调节制冷量，而是通过频繁开启关闭压缩机的方式来调节房间温度高低。 变频空调可在短时间内达到设定温度，然后空调比较低的频率运转，就可以维持室内设定温度，这保证了空调的均匀制冷，避免了室温剧烈变化所引起的不适感。 变频空调启动时电压较小，可在低电压和低温度条件下启动 4、180度矢量变频技术即无位置传感器三相矢量变频技术。 5、直流变转速空调系统电控框图
直流变频空调器的工作原理! 1:综述 电源220V交流电压经转换器变换为直流。逆变器主要功能为实现换向，把直流电压转换成任意频率的有效值相当于三相交流电的脉冲电压信号;其最常见的结构形式是六个半导体开关元件组成的三相桥式电路(大功率模块)。逆变器的负荷为压缩机中的异步电动机，变频空调器按照负荷是交流变频压缩机还是直流变频压缩机而分为交流变频与直流变频两大类。交流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是不等宽度PWM调制方式，而直流变频中逆变器的输出电压方式一般采用是等宽度PWM 调制方式。目前PAM (Pulse Amplitude Modulation脉冲幅值调制方式)以其独特的优越性而被用于直流变频空调器的压缩机输入电压的调制中。 2:大功率模块 有刷直流电动机中，当转子(单线圈)磁场转到与定子(永磁体)磁场平行后，若转子再越过此位置，而直流电源不改变流向，即线圈中的电流方向不改变的话，那么根据右手定则此时线圈受力将使之向原方向反转。因此，需有炭刷来改变线圈中电流的流向，使转子能继续旋转下去。 在压缩机中，由于汽缸中充满了氟利昂蒸汽，不能采用会产生火花的有刷直流电机，因此必须采用通过电子回路实现换向的无刷直流电机。 3:直流压缩机电机的基本原理 直流压缩机的电机的转子为永磁体。典型的永磁体结构有弧形、逆弧形、V形、X形等；不同的排列，磁力线的集中度不一样，它直接影响电动机的效率。定子同交流压缩机电机为漆包线绕制而成。首先大功率模块根据转子的旋转位置切换定子绕组的通电电流，始终保证转子N极对面的定子绕组导体内的电流流向为一个方向，如；而转子S极对面的定子绕组导体内的电流流向为另一个方向，导体的磁场根据右螺旋法则叠加后在定、转子间产生一个垂直向上的方向磁场，而、 c导体磁场叠加后产生一个水平向右的磁场，二者再叠加的磁场ΦZ1方向. 正好与转子磁场Φd1互相垂直，于是便会产生逆时针方句的电磁转矩，推动转子向逆时针方向旋转。右下180°的原理一样。 ※右螺旋法则：用右于握住导体，使大拇指方向为电流方向则其余四指的方向便是磁场的方向(磁力线的方向)。 4:转子位置检测回路 直流电动机转子位置检测手段通常有磁敏式(霍尔元件)、光电式、电磁感应式、电磁谐振式等。用
附件1： 学号：0121011350327 基础强化训练 题目单相交直交变频电路性能研究 学院自动化学院 专业 班级 姓名 指导教师 2012年7月10日
1 总体原理图 (4) 1.1方框图 (4) 1.2电路原理图 (4) 1.2.1 主回路电路原理图 (4) 1.2.2 整流电路 (4) 1.2.3 滤波电路 (5) 1.2.4 逆变电路 (6) 2 电路组成 (8) 2.1控制电路 (8) 2.2驱动电路 (9) 2.3主电路 (10) 3 仿真结果 (11) 3.1仿真环境 (11) 3.2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (11) 3.3具体仿真结果 (14) 3.3.1仿真电路图 (14) 3.3.2整流滤波输出电压计算与仿真 (15) 3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (16) 4 小结心得 (18) 5 参考文献 (19)
基础强化训练任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 单相交直交变频电路性能研究 初始条件： 输入为单相交流电源，有效值220V。 要求完成的主要任务: （1）掌握单相交直交变频电路的原理； （2）设计出系统结构图，并采用matlab对单相交流调压电路进行仿真； （3）采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路 时间安排： 2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表 参考文献： [1]王兆安，刘进军.《电力电子技术》第5版.北京：机械工业 出版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
1 总体原理图 1.1 方框图 图1 总体方框图 1.2 电路原理图 1.2.1 主回路电路原理图 图2 主回路原理图 如图所示，交直流变换电路为不可控整流电路，输入的交流电通过变压器和桥式整流电路转化为直流电，滤波电路用电感和电容滤波，逆变部分采用四只IGBT 管组成单项桥式逆变电路，采用双极性调制方式，输出经LC 低通滤波器滤波，滤除高次谐波，得到频率可调的交流电输出。 1.2.2 整流电路 整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成，滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分，变压器设置与否视具体情况而定。 变压器的作用是实现交
单相交直交变频电路的性能研究 一．实验目的 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。 二．实验内容 1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。 2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。 三．实验设备及仪器 1．电力电子及电气传动主控制屏。 2．NMCL-16组件。 3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。 4．双踪示波器。 5．万用表。 四．实验原理 单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。 本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和 IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。 五．实验方法 图2—8 单相交直交变频电路
1．SPWM 波形的观察 （1）观察正弦波发生电路输出的正弦信号Ur 波形（“2”端与“地”端），改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。 （2）观察三角形载波Uc 的波形（“1”端与“地”端），测出其频率，并观察Uc 和U 2的对应关系： （3）观察经过三角 波和正弦波比较后得到的SPWM 波形（“3”端与“地”端），并比较“3”端和“4”端的相位关系。 （4）观察对VT 1、VT 2进行控制的SPWM 信号（“5”端与“地”端）和对VT 3、VT 4进行控制的SPWM 信号(“6”端与“地”端)，仔细观察“5”端信号和“6”端防号之间的互锁延迟时间。 2．驱动信号观察 在主电路不接通电源情况下，S 3扭子开关打向“OFF”，分别将“SPWM 波形发生”的G 1、E 1、G 2、E 2、G 3、E 3、G 4和“单相交直交变频电路”的对应端相连。经检查接线正确后，S3扭子开关打向“ON”，对比VTI 和VT2的驱动信号，VT3和VT4的驱动信号，仔细观察同一相上、下两管驱动信号的波形，幅值以及互锁延迟时间。 3．S 3扭子开关打向“OFF”，分别将“主电源2”的输出端“1”和“单相交直交变频电路”的“1”端相连， “主电源2”的输出端“2”和“单相交直交变频电路”的“2”端相连，将“单相交直交变频电路”的“4”、“5”端分别串联MEL-03电阻箱 （将一组900Ω/0.41A 并联，然后顺时针旋转调至阻值最大约450Ω） 和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。将经检查无误后，S 3扭子开关打向“ON”，合上主电源（调节负载电阻阻值使输出负载电压波形达到最佳值，电阻负载阻值在90Ω~360Ω时波形最好）。 4．当负载为电阻时，观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。在正弦波Ur 的频率可调范围内，改变Ur 的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。 5．当负载为电阻电感时，观察负载电压和负载电流的波形。 六．注意事项 1．“输出端”不允许开路，同时最大电流不允许超过“1A”。 2．注意电源要使用“主电源2”的“15V”电压其他同“直流斩波”电路相同。 七．实验报告 图2--9 SPWM 波形发生
附件2 （实验报告的首页） 本科实验报告 课程名称：电力电子技术 实验项目：单相交直交变频电路的性能研究 实验地点：电力电子技术实验室 专业班级：学号 学生姓名： 指导教师： 2014年11 月30 日
一、实验目的和要求（必填） 熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM逆变电路中元器件的作用、工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、阻感负载时的工作情况及其波形作全面，并研究工作频率对电路工作波形的影响 二、实验内容和原理（必填） 内容： 1.测量SPWM波形产生过程中的各点波形 2..观察电路输出在不同负载下的波形 原理： 1.实验原理图： 2.双极性PWM控制方式 采用双极性方式时，在调制信号u r的半个周期内，三角形载波不再是单极性的，而是有正有负的，所得的PWM波也是有正有负。在调制信号u r和载波信号u c的交点时刻控制各开关的通断。
当u r>u c时：VT1、VT4导通，VT2、VT3关断，这时i0>0则VT1、VT4导通；i0<0则VD1 、VD4导通输出电压u0=u d。 当u r0 VD3导通，输出电压u0=-u d 则VD2 、 通过对开关频率的控制，就可以得到不同频率的输出波形 三、主要仪器设备（必填） 1.电力电子及电气传动主控制屏 2.MCL-16组件 3.电阻、电感等原件 4.双踪示波器
四、操作方法与实验步骤（可选） 1.按实验原理图接线 2.调整开关频率，得到两组不同频率下的输出电压波形 3.实验结果见附录 五、实验结果与分析（必填） （一） （二）
1交直交电压型变频器，此类变频器价格比较贵，另外技术上存在二大问题，一是存在中间整流滤波环节，故效率比较低，二是当电动机处于发电状态能量返回电网困难，通常是接通电阻回路把能量消耗掉，这样一方面增大设备的体积，另一方面能量未得到利用，是极大的浪费，为了使能量能得到利用，可增加有源逆变电路，但这又增加成本和电路的复杂性。 交交变频器其工作原理是将三相工频电源经过几组相控开关控制直接产生所需要变压变频电源，其优点是效率高，能量可以方便返回电网，其最大的缺点输出的最高频率必须小于输入电源频率1/3或1/2，否则输出波形太差，电机产生抖动，不能工作。故交交变频器至今局限低转速调速场合，因而大大限制了它的使用范围。 2交- 交变频技术 交-交变频器采用晶闸管自然换流方式，工作稳定，可靠，适合作为双馈电机转子绕组的变频器电源，交交变频的最高输出频率是电网频率的1/3-1/2，在大功率低频范围有很大的优势。交交变频没有直流环节，变频效率高，主回路简单，不含直流电路及滤波部分，与电源之间无功功率处理以及有功功率回馈容易。虽然交交变频双馈系统得到了普遍的应用，但因其功率因数低，高次谐波多，输出频率低，变化范围窄，使用元件数量多使之应用受到了一定的限制。 矩阵式变频器是一种交交直接变频器，由九个直接接于三相输入和输出之间的开关阵组成。矩阵变换器没有中间直流环节，输出由三个电平组成，谐波含量比较小；其功率电路简单、紧凑，并可输出频率、幅值及相位可控的正弦负载电压；矩阵变换器的输入功率因数可控，可在四象限工作。虽然矩阵变换器有很多优点，但是在其换流过程中不允许存在两个开关同时导通的或者关断的现象，实现起来比较困难。矩阵变换器最大输出电压能力低，器件承受电压高也是此类变换器一个很大缺点。应用在风力发电中，由于矩阵变换器的输入输出不解耦，即无论是负载还是电源侧的不对称都会影响到另一侧。另外，矩阵变换器的输入端必须接滤波电容，虽然其电容的容量比交直交的中间储能电容小，但由于它们是交流电容，要承受开关频率的交流电流，其体积并不小。
附件1： 学号：012101135032 7 基础强化训练 题目单相交直交变频电路性能研究学院自动化学院 专业 班级 姓名 指导教师 2012 年7 月10 日
1 总体原理图 (4) 1.1方框图 (4) 1.2电路原理图 (4) 1.2.1 主回路电路原理图 (4) 1.2.2 整流电路 (5) 1.2.3 滤波电路 (6) 1.2.4 逆变电路 (7) 2 电路组成 (9) 2.1控制电路 (9) 2.2驱动电路 (10) 2.3主电路 (11) 3 仿真结果 (12) 3.1仿真环境 (12) 3.2仿真模型使用模块提取的路径及其单数设置 (12) 3.3具体仿真结果 (16)
3.3.1仿真电路图 (16) 3.3.2整流滤波输出电压计算与仿真 (17) 3.3.3逆变输出电压计算与仿真 (18) 4 小结心得 (20) 5 参考文献 (21) 基础强化训练任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 单相交直交变频电路性能研究 初始条件： 输入为单相交流电源，有效值220V。 要求完成的主要任务: （1）掌握单相交直交变频电路的原理； （2）设计出系统结构图，并采用matlab对单相交流调压电路进行仿真； （3）采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路 时间安排： 2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表
参考文献： [1]王兆安，刘进军.《电力电子技术》第5版.北京：机械工业出 版社，2011 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 1 总体原理图 1.1 方框图 图1 总体方框图 1.2 电路原理图 1.2.1 主回路电路原理图
摘要：本文首先以三相输入单相输出的交交变频电路为例介绍了交交变频电路的工作原理，接着以余弦交点法为例详细分析了交交变频电路的触发控制方法，最后用Matlab7.0 仿真软件对交交变频电路进行了建模和仿真研究。 关键词：交交变频；余弦交点法；Matlab仿真 Abstract: The principium of the AC-AC frequency converter with three phases input and one phase output is introduced in the first place．The control method of the AC-AC frequency converter is particularly analysed through discussing cosine-cross method in the second place. The AC-AC frequency converter’s simulation model is builded by the Matlab7.0 at last． Key words:AC-AC frequency converter; cosine-cross method; Matlab simulation 1、引言[1] 20世纪30年代交交变频电路就已经出现，当时采用的是水银整流器，曾经有装置用在电力机车上，由于原件性能的限制，没能得到推广。到20世纪70年代，随着晶闸管的问世交交变频电路曾经广泛应用于电机的变频调速。20世纪80年代随着全控器件的广泛应用，交交变频电路逐渐被交直交变频电路取代。近年来随着现代工业生产及社会发展的需要推动了交交变频技术的飞速发展，现代电力电子器件的发展和应用、现代控制理论和控制器件的发展和应用、微机控制技术及大规模集成电路的发展和应用为交流变频技术的发展和应用创造了新的物质和技术条件，交交变频电路又逐渐成为研究的热点。 2、交-交变频电路的工作原理[2][3] 交交变频电路的工作原理与相控整流器的工作原理基本相同，现在以三相输入单相输出的交交变频电路为例详细分析其工作原理。
河南机电高等专科学校课程设计报告书 课程名称：电力电子应用技术 课题名称：交直交变频调速系统 系部名称：自动控制系 专业班级：电气自动化技术093 姓名： 学号：
目录 一、电路原理图及波形图 二、系统的工作原理 三、观察现象并分析 四、心得体会 五、参考文献
一电路原理图 主电路 控制电路 SPWM正弦脉宽调制控制电路 波形图 用示波器测三角发生器处的波形
X Y U/V 4 4 0--2.850μs 80μs wt 可看出三角波并不是规则的波形，周期是80μs，而上下的幅值却是不一样的。 用示波器测2、3、4处的波形如下： 5010015020050100150200 10ms 20ms 30ms 40ms 1830--------183--X Y U 可以看出，2,3，4处的波形是幅值电压183V ，周期20ms ，相差120度正弦波形。 用示波器测6,7,8处的波形如下：
60120U/V Y X 40Hz 20Hz Wt 可以看出，6,7,8处得波形是幅值为120V ，周期40Hz ，等幅不等宽的脉冲波形。 二 系统的工作原理 1.主电路工作原理 由主电路原理图可知，交直交变频调速系统一般分为整流电路，滤波电路,控制电路，逆变电路。●整流电路 整流电路的功能是把交流电源转换成直流电源。整流电路一般都是单独的一块整流模块●滤波电路 在交流电源转换直流电源后，电路会有电压波动，为抑制电压的波动，采用简单的电容滤波。●逆变电路 逆变电路同整流电路相反，逆变电路是将直流电压装换为所要频率的交流电压。 2.控制电路的工作原理 脉宽调制技术简称PWM ，PWM 控制技术就是控制半导体开关元件的导通和关断时间比，即调节脉冲宽度或周期来控制输出电压的一种控制技术。PWM 常用于电压型逆变器，它可以消除或减小低次谐波，滤波器的体积可减小，有利于小型化和降低成本，这个控制电路采用的是常用的正弦波脉宽调制技术（SPWM ）。正弦波脉宽调制分单极性和双极性脉宽调制，它使每一个输出 矩形波的面积与对应的正弦波电压的面积呈正比，获得等幅不等宽的正负脉冲列，这样的逆变器输出的电压波形就与正弦基波电压接近。 正弦基波电压作为调制电压，对它要进行调制的三角波称为载波电压，当正弦基波与三角波相交时通过比较两者之间的电压大小来控制逆变器开关的通断，从而得到一系列等幅不等宽正比于正弦基波电压的矩形波，这就是正弦脉宽调制方法（SPWM ）。 当操作指令发出后，电压矢量发生器和V/f 函数电路同时工作发出波形，两者经过幅值控制电路后，变成幅值可以调制的正弦波形，正弦波形在与三角波发生器发出的三角波相交后，经过调制电路，输出的电压波形为等幅不等宽的脉冲列，其特点是中间脉冲宽，两边的脉冲窄，这样的脉冲列信号比较弱，经
交-直-交变频器的工作原理是什么啊？ 悬赏分：0 |解决时间：2008-7-7 12:57 |提问者：287365311 最佳答案 引言 宝钢2050热轧厂是1989年投产的，原设计以直流机为主。随着交流变频和交流机的大幅度使用。为了适应新时期用户的对产品产量的更高要求，我们对现场设备进行了改造。将以前的直流传动改造成交流传动，这种改造从卷取区的卷取机改造开始。先后对1#、2#、3#卷取机传动控制系统进行了交流化改造。下面以2#卷取机为例，将卷取机传动系统改造的情况作一介绍。2#卷取机传动系统采用了带公用整流器结构，如图1所示。各电机用的逆变装置分挂在整流器上，包括一台卷筒电机，两台夹送辊电机和三台助卷辊电机。其中:卷筒电机采用同步电机，夹送辊和助卷辊采用异步机，电机由西门子典型的矢量控制的交-直-交变频器系统供电，卷筒励磁由SD进行调节控制。电机带有脉冲编码器，调速性能优良，空载时速度环静态精度为0.01%，速度调节时间小于100ms，电流环调节时间小于10ms。 字串9 图1 系统结构图 2 传动系统结构 2.1 整流/回馈部分 整流单元使用的功率元件为晶闸管，进线的交流电压通过整流向连接逆变器的直流电压母线提供电动状态能量并构成多电机传动系统。整流单元由4000kVA 6kV/650V整流变压器供电，带有自耦变压器和6脉冲整流/回馈单元，产生890V 直流母线电压。卷筒、夹送辊和助卷辊电机的逆变装置就挂在这个直流母线上，没有设直流开关及断路器。曾经考虑使用直流快开作为直流母线短路保护，由于一般情况下，电机或逆变器短路保护在逆变器内部可以实现。而纯粹的直流母线短路现象几乎难以发生，如果配以快开，每年需要维护，而且维护量很大，故没有采取这种短路保护。 以上控制方式称做共用直流母线的多电机传动控制方式，它具有以下显著的特点: (1) 采用共用直流母线和共用制动单元, 可以减少整流器和制动单元的配置，结构简单合理们; (2) 共用直流母线的中间直流电压恒定, 电容并联储能容量大;
可控硅相控交-交变频电路 晶闸管交交变频电路，也称周波变流器(Cycloconvertor),把电网频率的交流电变成可调频率的交流电的变流电路，属于直接变频电路。广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交交变频电路。 4.3.1可控硅相控单相-单相交-交变频技术 1、电路结构和基本工作原理 在共阴极双半波整流电路中，通过改变晶闸管的控制角可得到负载端上正下负大小可变的输出电压。在共阳极双半波整流电路中，通过改变晶闸管的控制角可在负载上得到极性相反的电压。 u A u B 惓 组 斀 组 t U u A ω sin 2 2 = （a）电路图（b）原理波形图 图4-18 双半波整流电路及其原理波形
2、整流与逆变工作状态 两组反并联的可逆整流电路及其原理波形，如图4-18所示。正组整流器工作（反组被封锁）时，负载端输出电压为上正下负；反组整流器工作时（正组被封锁），负载端输出电压极性相反。只要交替地以低于输入电源的频率切换正反两组整流器的工作状态（工作或封锁），在负载端就可以获得交流电压，该输出电压显然包含了大量谐波。 如果在半周期中使导通工作的晶闸管的控制角由90逐渐减小到零，然后再增大到90，则该整流器的输出平均电压就从零增大到最大，然后再减小到零。因此，只要控制角在0～90之间以适当地规律性变化，即可获得按正弦规律变化的平均输出电压。 在实际的交－交变频电路中，常采用“余弦波交截控制法”控制角的变化以获得平均正弦波的输出。以控制电压U c 来控制角的变化，如果控制电压U c 的大小总是正比于控制角的余弦大小，即 αcos cm c U U = （4-15） U cm 为U c 峰值，则输出电压平均值U d 随U c 呈线性变化。由于 αcos dm d U U = （4-16） U dm 为＝0时U d 最大值，所以 cm dm c d U U U U = （4-17） 故有 c cm dm d U U U U = （4-18） 在保证线性范围内，U c 最大值为U cm =U dm ，此时 c d U U = （4-19） 因此，按余弦波交截控制法控制的相控整流器，是一个具有线性电压转换特性的功率放大器。可以想象，如果控制电压按正弦波变化，则输出平均电压也将按正弦波变化。 4.3.2 可控硅相控三相-单相交-交变频技术
课程设计名称：电力电子技术课程设计题目：单相交直交变频电路设计 学期：2015-2016学年第1学期 专业：自中职 班级：13-2班 姓名：赵鸿伟 学号：1326560223 指导教师：王巍
辽宁工程技术大学课程设计成绩评定表
课程设计任务书 一、设计题目 单相交直交变频电路设计 二、设计任务 1、掌握单相交直交变频电路的原理； 2、采用protel设计出单相交直交变频电路主电路、驱动电路、控制电路； 三、设计计划 电力电子技术课程设计共1周。 第1天：选题，查资料； 第2天：方案分析比较，确定设计方案； 第3～4天：电路原理设计与电路仿真； 第5天：编写整理设计报告书。 四、设计要求 1. 画出整体电路图。 2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。 3. 写出符合设计格式要求的设计报告书。 指导教师：王巍 时间：2015年12月30日
摘要 随着电力电子技术、计算机技术以及自动控制技术的快速发展，单相交-直-交变频系统也得到了迅速发展，它显著的变频能力，广泛的应用范围，完善的保护效力，和易于实现的变频功能，获到了广大使用者的认可，在运行的安全可靠、安装使用以及维修维护等方面，也给使用者带来了极大的益处。 课题研究的单相交-直-交变频电路设计主要分为主电路和控制电路两部分，其中主电路还分为整流电路、滤波电路和单相桥式PWM逆变电路，而逆变部分则需要用到控制电路，控制电路分为控制电路、驱动电路和保护电路。课题的整流部分选用不可控的桥式整流电路；滤波部分则选用LC低通滤波，活的高频率的交流正弦波输出；逆变部分选用四个IGBT管组成的单相桥式逆变电路。控制电路主要以单片集成函数发生器ICL8038为核心设计的，生成两路PWM信号用来分别控制两队IGBT管。用MATLAB软件仿真出设计的电路，其中对纯电阻负载以及电阻电感负载分别进行数据和波形的分析，并采取相关措施使最后输出的波形接近正弦波。 关键词：整波；滤波；逆变；IGBT；PWM；MATLAB
关于交直交电力电子变频器 谐波分析综述 前言 国际上公认的谐波含义为：“谐波（harmonics）是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。由于谐波频率是基波频率的整数倍数，我们也常称它为高次谐波，谐波次数用 h表示。变频器分为交-交和交-直-交两种方式。交-交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电转换成频率、电压均可控制的交流电，它又称为间接式变频器。 谐波研究的重要意义:非线性负载产生的谐波会对电力系统会造成大的危害：谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。 谐波研究现状:现代电力系统中，各种非线性、冲击性、波动性负载大量增加，这些负载带来的谐波畸变是影响电能质量的一个重要因素。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。到了50年代和60 年代，由于高压直流输电技术的发展，相关学者发表了有关变流器引起电力系统谐波的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日益严重，世界各国都对谐波问题予以充分的关注。国际上召开多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的相关标准和规定。我国对谐波问题的研究起步较晚，同国外先进技术水平相比较仍存在较大差距。 谐波污染对电力系统的危害严重性主要表现在： (1) 谐波对供电线路产生了附加谐波损耗。由于集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，造成电能的浪费; 由于中性线正常时流过电流很小，故其导线较细，当大量的 3 次谐波电流流过中性线时，会使导线过热、绝缘老化、寿命缩短、损坏甚至发生火灾。 ( 2) 谐波影响各种电气设备的正常工作。对发电机的影响除产生附加功率损耗、发热、机械振动和噪声和过电压; 对断路器，当电流波形过零点时，由于谐波的存在可能造成高的di/dt，这将使开断困难，并且延长故障电流的切除时间。 (3) 谐波使电网中的电容器产生谐振。工频下，系统装设的各种用途的电容器其电路比系统中的感抗要大得多，不会产生谐振，但谐波频率时，感抗值成倍增加而容抗值成倍减少，这就有可能出现谐振，谐振将放大谐波电流，导致电容器等设备被烧毁。 (4) 谐波引起公用电网局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述危害大大增加，甚至引起严重事故。 (5) 谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差; 谐波对其他系统及电力用户危害也很大，如对附近的通信系统产生干扰，轻者出现噪声，降低通信质量，重者丢失信息，使通信系统无法正常工作; 影响电子设备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低;设备寿命缩短，家用电器工况变坏等。 主要研究内容：