電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(混合型多電平逆變器電路設(shè)計(jì))-資料下載頁
2025-08-03 06:12本頁面
【正文】 wer MOSFET，型號為IXFN230N10比較適合。其參數(shù)如下：ID=230A，RDS（on）=,QG(on)=690nc,封裝形式為ISOPLUS227。選擇了主功率器件后若采用工頻逆變技術(shù)，應(yīng)設(shè)計(jì)主變壓器，其設(shè)計(jì)首先應(yīng)選擇逆變變壓器的效率指標(biāo)、變比、和漏抗三個(gè)重要的數(shù)據(jù)，總效率為逆變橋效率變壓器效率濾波器效率，一般要求變壓器效率在95%以上，最好采用冷軋型簿型硅鋼片，至于匝比，應(yīng)考慮直流允許范圍及輸出電壓精度兩個(gè)重要指標(biāo)，也就是應(yīng)在最嚴(yán)重工況，如輸入為42Vdc，輸出功率為2KVA時(shí)，應(yīng)保證輸出電壓仍在220V允許波動范圍以內(nèi)。輸出濾波器的設(shè)計(jì)，是逆變器設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)，通常采用常K型Γ型低通濾波器，常K型Γ型低通濾波器如圖所示。串臂阻抗與并臂阻抗的乘積，一旦Lf、Cf值確定后，K為常數(shù)、不隨頻率變化，故稱為常K型Γ型低通濾波器。由于Lf/Cf具有阻抗平方量綱，故常數(shù)K也可用濾波器的另一重要參數(shù)R表示，即 （215） （216） 圖216常K型Γ型低通濾波器四端網(wǎng)絡(luò)在輸入端、輸出端均處于阻抗匹配時(shí)工作最好，四端網(wǎng)絡(luò)的輸入端、輸出端特性阻抗分別為 （217） （218）當(dāng)時(shí)，故R是頻率為零時(shí)的特性阻抗，稱之為標(biāo)稱特性阻抗。Γ型濾波器的傳通條件為，即，故可得 （219）當(dāng)時(shí)，必定為零，此為通頻帶的最低角頻率；當(dāng)R時(shí)，則，此為通頻帶的最高角頻率，即濾波器截止頻率。因，可得濾波器的截止頻率為 （220）因此，當(dāng)時(shí)，Γ型濾波器的衰耗為零；當(dāng)時(shí)，Γ型濾波器開始有衰耗，其衰耗頻率特性如圖216所示。圖中，為對稱四端網(wǎng)絡(luò)的衰耗常數(shù)。通帶內(nèi)的衰耗為零，因?yàn)檫@時(shí)的ZcZc2 均為純電阻，只有濾波器的阻抗相當(dāng)于電阻時(shí)，它才能從輸入端吸收能量，而當(dāng)濾波器元件沒有損耗時(shí)，能量才能完整地送入負(fù)載中，因此衰耗可為零；在阻帶中，特性阻抗具有電抗性質(zhì)，濾波器從電源吸收的能量將部分返回電源，負(fù)載只能部分得到電源供給的能量，呈現(xiàn)出較大的衰耗。 圖217 常K型Γ型濾波器的衰耗特性對稱四端網(wǎng)絡(luò)的衰耗常數(shù)還可表示為 （221）若b用雙曲線函數(shù)表示，令為無量綱頻率或通用頻率，將、和式（220）代入式（221），可得阻帶衰耗公式為 （222）Lf與Cf的確定 由式（220）可得 （223） （224）Lf與Cf 的值取決與R的選擇。若最低次諧波為11次，理論上可將定在11次諧波頻率左右，從而只需很小的Lf與Cf 值。然而，最低次諧波的理論計(jì)算值只能作為參考；由于變壓器繞制的偏差、功率晶體管動態(tài)壓降或飽和壓降不一致以及各種非線性因素，實(shí)際電路中往往具有較高的二次與三次諧波電壓，故實(shí)際濾波器的選取有時(shí)要低到三次或二次諧波頻率才能得到較好的正弦波形。這要根據(jù)器件與工藝水平的實(shí)際情況來選定。當(dāng)輸出電壓基波頻率為50HZ時(shí)，通常選在100～400HZ 左右。顯然，選得低，Lf與Cf 值將增大，成本將增加；但由圖216可知，若低，諧波頻率處的衰耗將增大，可得到較好的正弦波。由式（217）、（218）、（222）可得 （225） （226）由式（225）、（226）可得， 、與頻率的關(guān)系入圖1910所示。需要關(guān)心的是通帶內(nèi)（0～區(qū)間）的變化。在通帶內(nèi)，只有當(dāng)負(fù)載電阻RL 等于特性阻抗（電阻性）時(shí)才能使衰耗真正為零。由圖1910可看出，在通帶內(nèi)并不是常數(shù)，故RL 需取某一合適值，使其在通帶內(nèi)與的正負(fù)偏差適中，濾波器才能傳送較多的有功功率，而回饋至逆變器的無功功率較少。在Γ型濾波器中，RL與端相接，設(shè)RL 在曲線上的位置適中，如圖所示。由圖可得R=（～）RL （227） 圖218 與頻率的關(guān)系當(dāng)逆變器的輸出功率和輸出電壓確定時(shí)，RL 就是已知量，則濾波器的標(biāo)稱特性阻抗R即可選定，將其代入式（223）、（224）中，即可決定Lf、Cf 值。諧波含量的計(jì)算 常K型Γ型低通濾波器對各次諧波的衰減已由式（222）決定，當(dāng)選定后即可進(jìn)行計(jì)算。例如，選定為三次諧波，欲求=11次、13次、23次和25次諧波的衰減值，則可由和雙曲線函數(shù)表求出b值。若最后的結(jié)果還嫌諧波過大，甚至更低些，直至諧波含量滿足要求。七、總結(jié)本文針對混合電平式逆變器和混合單元式逆變器存在的高壓單元功率器件電壓應(yīng)力過高、低壓單元電流倒灌的問題，提出了高壓單元采用二極管箝位型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選取各單元適當(dāng)電壓比的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)分析及仿真實(shí)驗(yàn)表明，該方法在克服電壓應(yīng)力過高、消除低壓單元電流倒灌方面是有效的。通過本次課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)識到了知識和現(xiàn)實(shí)的區(qū)別，深刻體會到電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用。它讓我對學(xué)過的電力電子技術(shù)知識進(jìn)行了鞏固，讓我對電力電子技術(shù)知識有了更深的理解。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我掌握了網(wǎng)絡(luò)上查找資料方法技巧,為本次課程設(shè)計(jì)提供了一定的資料。本次課程設(shè)計(jì)的階段:開始我不是很會做,在通過與同學(xué)相互討論，不段的學(xué)習(xí)中,終于圓滿完成了任務(wù)。感謝齊老師的對我們耐心的指導(dǎo)！通過本次課程設(shè)計(jì)，我有了很大的收獲。不但對電力電子技術(shù)有了更為深入的了解，對一個(gè)課題如何進(jìn)行設(shè)計(jì)，電路調(diào)試等也有了一定的掌握，希望在以后的大學(xué)生活當(dāng)中我能學(xué)到更多的知識。八
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