电力电子技术实训报告.docx
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电力电子技术实训报告
电力电子技术实训报告
专业:
电气自动化技术
班级:
电气0902
学号:
41
姓名:
吴明
实训地点:
电力电子实训室
实训时间:
2011.06.13-2011.06.17
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实训任务书------------------1
设计说明--------------------2
设计电路图-------------------6
结构框图---------------------7
Ups电源性能特点-------------8
心得体会---------------------9
参考文献--------------------10
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实训任务书
一、实训目的
为了培养学生综合职业能力,在第二学期完成对《电力电子线路安装与维护》
课程的学习以后又开设了此次实训任务,为的使同学们加强动手和实际操作能力。
本实训任务是建立在实际电子器件上的一个工作环节为基础,再经过指导老师对
细节的改动,为进一步加强突出知识点而设立的电力电子技术实训。
希望同学们
在实训过程中能够得到充分的锻炼和长足的进步。
二、实训要求及时间安排
本次实训为期一周,要求完成对题目的书面设计结果,其中包括主电路图、控制电路图、工作过程说明、设计说明;还要完成实践环节结果,就是根据所设计的电路图在网孔板上完成接线并试车成功;最后就是实训报告。
时间
实训内容
指导老师
星期一
布置实训题目,查阅相关资料,完成初步设计
李美英
星期二
完成书面设计结果,绘制电路图,书写设计说明,有老师
李美英
检阅
星期三
进入实训室,根据所设计图纸领取工具和器件并检查是否
李美英
星期四
完好,然后按照电路焊接
星期五
完成焊接工作,在老师指导下验收
李美英
星期六
完成实训报告
李美英
三、实训题目
设计一个UPS电源,设计内容包括UPS电路图及UPS电路原理,设计要求:
1、给出设计原理框图;2、给出具体设计思路,画出电路图;3、编写设计说明书。
主要设计条件:
1、提供实验箱;2、必要的元器件和导线等。
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设计说明
UPS电源系统由4部分组成:
整流、储能、变换和开关控制。
其系统的稳压功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高频开关整流器,本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能,从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求),输出幅度基本不变的整流电压。
净化功能由储能电池来完成,由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲。
储能电池除可存储直流直能的功能外,对整流器来说就象接了一只大容器电容器,其等效电容量的大小,与储能电池容量大小成正比。
由于电容两端的电压是不能突变的,即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰,起到了净化功能,也称对干扰的屏蔽。
频率的稳定则由变换器来完成,频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。
为方便UPS电源系统的日常操作与维护,设计了系统工作开关,主机自检故障后的自动旁路开关,检修旁路开关等开关控制。
1稳压调整电路
接通开关S1,电池的24V电压经R12,VT2使12V稳压管VDZ3击穿,VT2饱和导通,VT1的基极电压稳定为12V。
电池电压经VT1调整后为11.5V,作为SG3524的工作电压,从其16脚输出稳定的5V电压作为运放比较器的基准电压。
220V的交流输入电压通过接插件JK4的5、6和R45输入到由VD11~VD14桥式整流电路(下文将会对桥试整流电路作出介绍),经其整流使光电耦合器PC中发光二极管发光,发光强度随市电电压而变化。
A点为市电压的取样电压,分别加到电
压比较器A1、A3、A4的同向相输入端,经其与VT6、VT5、VT4控制的继电器K1、K2、
K3的切换,使不间断电源输出的交流电压保持稳定,实现市电和逆变器供电的转换。
2充电器电路
典型充电装置如下图所示:
(作分离专用充电器)
图3二极管整流器加斩波型充电装置
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在图2总设计电路图中220V的交流输入电压通过变压器T的二次线圈N2变压后,经过接插件JK3的1、2输入到由VD50~VD53的桥式整流电路,经其整流,由
LM317、VD23再经插件JK3的3、4给蓄电池充电。
3整流电路
220V交流电源输入,经过整流电路将电压转换成直流给蓄电池充电。
采用升压斩
波方式,电路如图4所示,这是一种能够抑制输入高次谐波干扰及改善功率因子
的电路,采用PWM控制方式,由SG3524的管脚1跟踪控制,采用这种控制方式,
能使输入电流为正弦波,而输入功率因子接近于1.由图可知,经二极管整流桥整
流成
直流。
VT导通时,电路C放电,电感L储存能量,VT关断后,电感释放能量,给
电容充电及给负载提供能量。
图4升压斩波电路
4、逆变器及逆变电路
5、逆变器采用正弦波PWM逆变器方式
图5所示为正弦波逆变器电路。
控制方式采用三角波PWM方式,但UPS负载一般
为电容输入型,因输出电流峰值高,使输出电压波形畸变,为此要采取相应
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措施。
目前采取措施是通过提高载波频率,加快控制响应,并应用瞬时波形
控制方式使输出电压接近正弦波。
图1中直流侧经逆变器后,再接变压器二次侧
图5正弦波逆变器电路
线圈N3由变压器一次侧线圈N1并上电容后输出。
6逆变电路
SG3524为逆变器的核心电路如图6所示:
逆变频率由R18和C21以及SG3524片
内振荡器决定。
SG3524的11和14脚的驱动输出由9脚的高电位决定。
逆变电路
工作后,在N2感应出和逆变输出成正比的电压,经VD22和VD2整流,C9滤波,回馈
回SG3524的1脚,作为比较电压同2脚的基准电压进行比较,改变11和14脚输
出波形的占空比,使逆变器输出的电压稳定在220V。
逆变原理分析:
MOSFET的G极触发脉冲由SG3524的11,14脚提供。
T1,T4
同时触发,T2,T3同时触发。
当T1,T4触发时,交流输出电压上正下负;T2,T3触
发时,交流输出电压上负下正。
当T1,T4关断后,由于有电感存在,电流通过VD2,VD3
续流,当T2,T3关断后,由VD1,VD4来实现续流。
电路中的电容C和电感L不仅
能限制电压、电流的跃变,还能为阻感负载提供无功能量。
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图6SG3524逆变电路
SG3524的基准源属于常规串联式直流稳压电源,它由集成块内部的谐波发生
器,PWM比较器等组件向外提供5V的工作电压。
由振荡器先产生0.6V~3.5V的锯
齿波电压Vj,再变换成矩形波电压,送至触发器、或非门,并由管脚3输出。
SG3524的工作原理:
开关电源输出电压经取样处理后送至放大器的反向输入
端接至锯齿波发生器,由此可控制PWM的脉宽调制信号,最后依次通过或非门
HF1,HF2功率放大器VQ1,VQ2输出。
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设计电路图
电路原理图如图所示,。
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结构框图
UPS的结构原理如图1所示。
其基本工作原理是,当市电正常时,由市电供电,
同时市电通过整流器整流为直流,给蓄电池充电,可保证蓄电池的电量充足。
一
旦市电异常乃至停电,即由蓄电池自动代替整流器向逆变器供电,蓄电池的直流
电经逆变器变换为恒频恒压交流电继续向负载供电,因此从负载侧看,供电不受
市电停电的影响。
UPS电源应包括交流输入滤波电路及整流电路、蓄电池充电回路、PWM逆变器、
各种保护线路、交流市电供电与UPS逆变器供电之间的自动切换装置、控制电路
等。
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UPS电源性能特点
1提高供电品质
通过输入输出双重隔离以及双变换工作模式,使其输出成为稳压稳频的标准正弦波波形。
不受其输入电源变化的影响。
2市电掉电保护
若输入电源断电,UPS由电力系统自备的直流屏供电(DC110/220V),负载供电无中断。
3提高噪声抑制
由于使用隔离变压器和交---直---交变换方式,输入电源中的杂波被有效地滤除,使负载能得到干净的电源。
4内部安装逆止二极管
UPS的直流输入侧与直流母线之间通过逆止二极管相连,可防止直流母线电压比直流输入侧电压高而向直流屏反灌,起到保护直流屏的作用。
5交流母线与直流母线隔离
完全屏蔽了交流母线与直流母线之间的互相影响。
6延时软启动功能
具有完备的延时软启动功能,能大大减小系统启动过程中对设备和电网
的冲击。
7告警和保护功能
具有多种告警方式,可通过声、光、LCD、输入输出接点以及通讯传输方式对当前发生的告警进行及时、准确和详细的提示,在提高系统可靠性的同时,
帮助维护人员准确快速地定位及排除故障。
无源故障接点:
“逆变故障、旁路异常、直流异常”AC220V/1A常开触点..
8保护功能
具有输入接反保护、输入欠压保护、输入过压保护、输出超载保护、输出短路保护、过热保
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心得体会
通过一个星期的电工实习,使我对电器元件及电路的连接与调试有一定的感性和理性认识,打好了日后学习电工技术课的基础。
同时实习使我获得了自动控制电路的设计与实际连接技能,培养了我理论联系实际的能力,提高了我分析问题和解决问题的能力,增强了独立工作的能力。
最主要的是培养了我与其他同学
的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。
一周的实习过程中,最挑战我动手能力的一项训练就是连接电路。
对我来说,这无疑是一门新的学问,既是一种挑战,也使我学到了很多有使用价值的知识。
这个实习是我最感兴趣的实习,因为从小我就喜欢组装和拆卸。
总结这个实习,我感觉自己有时候十分的粗心。
刚开始检测电器元件的时候,由于粗心,竟然将已损坏的元件误检测成为正常元件,结果导致我又重新连接线路,浪费了大量的时间。
在连接元件过程中,由于事先没有计划好元件之间的连接,导致接线在电路板上长距离绕行,既浪费了材料,又使电路板面显得凌乱。
但值得欣慰的是,我连接的线路的接线头达到了老师讲解时提出的“似露非露”的标准。
在这个实习环节中,我明白了细心的重要性。
同时也明白了自己的动手能力还十分的不足,缺乏锻炼,在这种情形下无法胜任以后的工作,所以在日后的学习过程中,我应该努力的将理论与实际联合起来,着重锻炼自己的动手能力,使自己面对以后的工作时有一定的底气与信心。
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参考文献
【1】《电力电子变流技术》(第3版)——黄俊,王兆安.1994北京:
机
械工业出版社
【2】《电力电子技术》(第4版)——黄俊,王兆安.北京:
机械工业出
版社
【3】《新型电源电路应用实例》——薛永毅,王淑英,何希才,2001.10,
电子工业出版社,
【4】《新型稳压电源及应用实例》——何希才,张明莉编着,2004.2电子
工业出版社
【5】《现代电力电子技术》——张立,赵永健.1992北京:
科学出版社
【6】《电力电子学》——赵惠昌.1994,北京:
兵器工业出版社
【7】《UPS供电系统应用手册》——张乃国
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