電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)范例(編輯修改稿)
2024-08-27 00:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 回路中，當(dāng)電路中出現(xiàn)電壓尖峰電壓時(shí)，電容兩端電壓不能突變的特性，可以有效地抑制電路中的過壓。與電容串聯(lián)的電阻能消耗掉部分過壓能量，同時(shí)抑制電路中的電感與電容產(chǎn)生振蕩，過電壓保護(hù)電路如圖212所示。圖212 RC阻容過電壓保護(hù)電路圖（2）過電流保護(hù) 當(dāng)電力電子電路運(yùn)行不正?；蛘甙l(fā)生故障時(shí)，可能會(huì)發(fā)生過電流。當(dāng)器件擊穿或短路、觸發(fā)電路或控制電路發(fā)生故障、出現(xiàn)過載、直流側(cè)短路、可逆?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流或逆變失敗，以及交流電源電壓過高或過低、缺相等，均可引起過流。由于電力電子器件的電流過載能力相對(duì)較差，必須對(duì)變換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪^流保護(hù)。采用快速熔斷器是電力電子裝置中最有效、應(yīng)用最廣的一種的過流保護(hù)措施。過電流保護(hù)電路如圖213所示，其中交流側(cè)接快速熔斷器能對(duì)晶閘管元件短路及直流側(cè)短路起保護(hù)作用。器件直接串接快速熔斷器才對(duì)元件的保護(hù)作用最好，因?yàn)樗鼈兞鬟^同—個(gè)電流．因而被廣泛使用。電子電路作為第一保護(hù)措施，快熔僅作為短路時(shí)的部分區(qū)段的保護(hù)，直流快速斷路器整定在電子電路動(dòng)作之后實(shí)現(xiàn)保護(hù)，過電流繼電器整定在過載時(shí)動(dòng)作。圖213過電流保護(hù)電過壓過流保護(hù)原理與設(shè)計(jì)圖214根據(jù)主電路所示把輸出電壓，電流反饋回來(lái)經(jīng)過集成運(yùn)放LM393比較輸出，LM393輸出接494的4腳控制其死區(qū)電壓（高電平不工作、低電平工作），通過調(diào)節(jié)R12可調(diào)節(jié)反饋電壓大小，當(dāng)LM393 的3腳反饋電壓增大超過2腳電壓時(shí)，1腳輸出高電平。TL494停止工作，即可起到過壓保護(hù)作用。過流保護(hù)工作原理同過壓保護(hù)一樣三．仿真分析與調(diào)試圖31由前面所述原理可知 由于上式中的，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。其中，表示升壓比，調(diào)節(jié)其大小，即可改變輸出電壓的大小，調(diào)節(jié)方法與改變占空比的方法類似。將升壓比的倒數(shù)記作，即 ，則β和關(guān)系為 ，因此說(shuō)明：當(dāng)所選的C能達(dá)到所需的輸出濾波要求時(shí)L可以選的足夠大，以便使開關(guān)變換器保持在連續(xù)的工作狀態(tài)，但電容器本身沒有完美的電器性能所以其內(nèi)部的等效串聯(lián)電阻將消耗一些功率。另外，等效串聯(lián)電阻上的壓降會(huì)產(chǎn)生輸出紋波電壓，要減小這些紋波電壓只能靠減少等效串聯(lián)電阻的值和動(dòng)態(tài)電流的值。類似的電容C選擇，經(jīng)常由紋波電流的大小決定。截止頻率f的高低，LC的大小，都將影響輸出紋波電壓。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，選擇L和C時(shí)，要綜合考慮重量、尺寸以及成本等因素。從改善動(dòng)態(tài)特性看，可考慮小電感量、大電容值。升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)原因：一是儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容可將輸出電壓保持住。在以上分析中，認(rèn)為T處于通態(tài)期間因電容的作用使得輸出電壓U0不變，但實(shí)際上C值不可能為無(wú)窮大，在此階段其向負(fù)載放電，輸出電壓必然會(huì)有所下降，故實(shí)際輸出電壓會(huì)略低，不過在電容足夠大時(shí)，誤差很小，基本可以忽略。周期設(shè)為1KHz ,占空比為50%,電感為10mH,電容為2200uF,負(fù)載為100時(shí)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下：圖301 圖302 可以知負(fù)載兩端的電壓與輸入電壓基本上成2倍的關(guān)系。即 （V） 負(fù)載不變?yōu)?00，頻率1KHz，占空比從5%到45%以等百分比遞增時(shí)，輸出電壓，與輸入電壓和電路參數(shù)之間的關(guān)系。%圖311 圖312 ，基本上符合理論計(jì)算： %圖221 圖322 ，基本上符合理論計(jì)算： %圖332 ，基本上符合理論計(jì)算： %圖341 圖342 ，基本上符合理論計(jì)算%圖351 圖352 ，基本上符合理論計(jì)算在占空比為50%時(shí)，輸出電壓可以看到負(fù)載兩端的電壓與輸入電壓基本上成2倍的關(guān)系。即 由以上仿真圖形分析可得：1) 占空比α越大負(fù)載輸出電壓越大，調(diào)節(jié)時(shí)間越長(zhǎng)2) 電容C值越大峰值時(shí)間越大，第一個(gè)峰值越大3) 電感L值越大峰值時(shí)間越大，調(diào)節(jié)時(shí)間越大在實(shí)際中可根據(jù)項(xiàng)目的大小、設(shè)計(jì)的實(shí)際要求及成本的大小選取適當(dāng)?shù)碾姼须娙葜?，以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。（可以在一些經(jīng)驗(yàn)值附近選取電感電容值，濱進(jìn)行反復(fù)的試驗(yàn)最中確定自己需要的電感電容值） 這里僅根據(jù)要有良好的直流穩(wěn)定性和快速性，在α=50時(shí)經(jīng)過大量的仿真實(shí)驗(yàn)選取的一組理想的電容電感值，及其此時(shí)的輸出波形。經(jīng)大量仿真結(jié)果比較分析可得，當(dāng)L =10e3H、C=10e3F是波形的快速性和直流穩(wěn)定性比較理想。通過仿真實(shí)驗(yàn)和對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)得到的輸出波形的分析可知，在直流升壓斬波電路中電感電容的對(duì)其負(fù)載電壓的影響。雖然理想的電感電容值為無(wú)窮大，但這在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。如選取電感電容值極大這必將和減小成本成為矛盾，而且由以上的仿真分析可知它也將和Boost啟動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間成為矛盾。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮多方面的因素來(lái)選取合適的電感電容值！元器件列表器件名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量（單位）變壓器300KV/A1個(gè)整流二極管IN40046個(gè)大電感700mH2個(gè)MOSFET200V/1A1個(gè)電阻500Ω，各1個(gè)電阻10KΩ，10Ω各2個(gè)芯片TL4941塊二極管IN41483個(gè)電容，100μF各2個(gè)設(shè)計(jì)心得此次課程設(shè)計(jì)，從理論到實(shí)踐，在短短一星期的時(shí)間里，我遇到了很多問題，也學(xué)到了很多東西。它不僅鞏固了我以前所學(xué)的理論知
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