電氣工程課程設(shè)計(jì)-正弦波逆變器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-09 14:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 是不能長時(shí)間停電的。普通 UPS 設(shè)備因受內(nèi)置蓄電池容量的限制，供電時(shí)間比較有限，而直流操作電源所帶的蓄電池容量一般都比較大，電氣工程課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）2所以需要一套逆變電源將直流電逆變成單相交流電。逆變電源的工作原理與 UPS 有以下兩點(diǎn)區(qū)別：(1) 逆變電源不需要與交流電網(wǎng)鎖相同步，因?yàn)槠湄?fù)載可以瞬間停電。(2) 逆變電源的輸入直流電壓為 180~285V，而 UPS 內(nèi)置電池電壓為 12V 或24V。 逆變電源的設(shè)計(jì)和目標(biāo) (1) 輸出電壓：輸出為單相 220VAC（有效值），頻率為 50Hz177。1Hz。(2) 輸出功率：以 1KW 為例，允許過載 20％，即 Pomax=1200W(3) 輸出電流：允許失真度為 3 倍，即在電壓峰值時(shí)的電流峰值允許最大為有效值的 3 倍，最大有效值為 Pomax/Voe=1200W/220V≈。(4) 整機(jī)效率：設(shè)計(jì)目標(biāo) η≥82% 主電路形式選擇這種正弦波輸出逆變器的輸入電壓變化范圍較寬，為 185～285V, 而其輸出則要求是穩(wěn)壓的。因此，該逆變電源的逆變電路必須有一個(gè)升壓的過程。這種逆變電源的主回路形式有下述兩種。 有工頻變壓器的逆變電源 橋式逆變電路以 SPWM 方式工作，將 185～285VDC 電壓逆變成有效值基本不變的 SPWM 波形，由工頻變壓器升壓得到 220V 交流電壓。這種電路方式效率比較高、可靠性較高、抗輸出短路的能力較強(qiáng)。但是，它響應(yīng)速度較慢、波形畸變較重、帶非線性負(fù)載的能力較差，而且噪聲大。 無工頻變壓器的逆變電源逆變電路以 PWM 方式首先將 185～285VDC 電壓逆變成高壓波，經(jīng)高頻升壓變壓器升壓，再整流濾波得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，比如 350VDC。這部分電路實(shí)際上是一套直流/直流變換器，既 DC/DC 或 DC—DC。然后，再由另一套逆變器以 SPWM 方式工作，將穩(wěn)定的直流電壓逆變成有效值稍大于 220V 的 SPWM電壓波形，經(jīng) LC 濾波后，就可以得到有效值為 220V 的 50Hz 交流電壓。3 有工頻變壓器的逆變電源主電路形式 電路形式有工頻變壓器的逆變電源主回路基本工作工作過程可以理解，可以把它設(shè)計(jì)電氣工程課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）3成以 IGBT 為開關(guān)的橋式逆變電路形式，如圖 1 所示。圖 1 有工頻變壓器的逆變電源主回路電源為 180V～285VDC，四個(gè)開關(guān)管分別為 TrTrTr2 、Tr4. 圖中，Tr1 ～Tr4 為 IGBT 開關(guān)管，C1 為串聯(lián)耦合電容，防止變壓器因單相偏磁而飽和，T 為隔離升壓變壓器，C2 為輸出濾波電容， L 為輸出濾波電感。 參數(shù)設(shè)計(jì) 逆變變壓器變壓器輸出 220VAC 得到峰值為 311V，考慮到變壓器副邊繞組電壓峰值設(shè)為 315V，原邊在考慮去耦電容 C1 的降壓后，最低電壓時(shí)為 170V，所以變壓器的匝比 n 為n=N2/N1=315V/170V=電源輸出功率也就是變壓器的輸出功率 Po=1200W。設(shè)變壓器的效率ηr=95%，則原邊效率 P1=Po/ηr≈1260W。因?yàn)樽儔浩魇亲儞Q SPWM 電壓波形，其基波（50Hz）的成分相當(dāng)大，所以我們可以選擇 400Hz 硅鋼 C 型鐵芯，其 Ke=， Bm=，所以鐵芯面積乘積為+C1 C2LT電氣工程課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）423ce ..9012A ???????）（可選取 CD 型 400Hz 硅鋼鐵芯查出截面積 Ae，求出有效面積 Se=AeKe, 然后就可以由下面的兩個(gè)公式先求出原邊匝數(shù)，再求出副邊匝數(shù)。N1=V1max/(KfSeBm)N2=N1/n導(dǎo)線截面：副邊 S2=I2/j=≈(mm178。),選 ；原邊 S1=I1/j=Ni2/J=≈(mm178。),。 開關(guān)管 最高電壓為 285V，所以開關(guān)管的耐壓可選為 600V。開關(guān)管的峰值電流：Im=3I1m=3≈31(A)4 無工頻變壓器的逆變器主電路設(shè)計(jì) 電路形式我們知道，無工頻變壓器的逆變電源實(shí)際是包含兩個(gè)部分：一套 DC/DC 和一套 SPWM 逆變器，我們將在這里討論 SPWM 逆變主電路，其電路形式如圖 2所示。圖 2 單相 SPWM 逆變主電路電源 350V，各個(gè)管子分別為 TrTr3 、Tr
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