桥式直流PWM变换器仿真.docx

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桥式直流PWM变换器仿真

黑龙江大学

课程设计说明书

学院：

机电工程学院

专业：

电气工程及其自动化

课程名称：

电力电子技术

设计题目：

桥式直流PWM变换器仿真

姓名：

学号：

指导教师：

成绩：

一、课程设计的性质和目的

性质：

是电气自动化专业的必修实践性环节。

目的：

1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索需要的文献资料。

2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。

4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。

5、提高学生课程设计报告撰写水平。

6、加深理解《电力电子技术》课程的基本理论；

7、初步掌握电力电子电路的设计方法。

二、课程设计的内容：

1、整流电路的选择

2、整流变压器额定参数的计算

3、晶闸管（全控型器件）电压、电流额定的选择

4、平波电抗器电感值的计算

5、保护电路（缓冲电路）的设计

6、触发电路（驱动电路）的设计

7、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图

8、用MATLAB进行仿真，观察结果

三、设计报告要求

依据“课程设计说明书”（电子文档）的模板格式撰写。

内容应包括：

1、主电路设计说明

2、控制电路设计说明

3、仿真结果讨论（说明是否达到设计指标的要求）

4、附录：

主电路和控制电路原理图

四、参考资料

电力电子技术教材及相关资料

五、课程设计的题目:

11、桥式直流PWM变换器的仿真

电源电压12V，RL负载，R=0.5欧，L=0.5mH，f=3KHz,占空比从0.8切换到-0.8，观察输出电压、电流波形。

（要求：

双极式控制和单极式控制波形）

六、课程设计的内容:

6.1总体电路的功能框图及其说明

控制电路产生PWM控制信号，控制电路产生的控制信号传到驱动电路，驱动电路把控制信号转换为加在MOSFET控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。

通过控制MOSFET的开通和关断来控制主电路，即单相全桥电路工作。

保护电路是用来保护电路的，防止电路产生过电流、过电压和欠电压等现象损害电路设备。

6.2单相桥式PWM逆变电路

PWM逆变电路可以分为电压型和电流型两种，目前实际应用的都是电压型，因此本届阿虎要分析电压型逆变电路的控制方法。

要得到需要的PWM波形有两种方法，分别是计算法和调制法。

根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需波形。

与计算法相对应的是调制法，即把希望调制的波形作为调制信号，把接收调制的信号作为载波信号，通过信号波的调制得到所期望的波形。

通常采用等腰三角波作为载波，在调制信号波为正弦波时，所得到的就是PWM波形。

单相桥式PWM逆变电路

6.3控制电路

6.4驱动电路

说明：

驱动电路，是电力电子主电路与控制电路之间的接口，良好的驱动电路使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。

IGBT驱动电路说明：

在无缓冲电路的情况下，绝缘栅双极晶体管

开通时电流迅速上升，

很大，关断时

很大，并出现很高的过电压。

在有缓冲电路的情况下，

开通时，缓冲电容

先通过

向

放电，使电流

先上一个台阶，以后因为有

抑制电路的

，

的上升速度减慢。

、

是

关断时为

中的磁场能量提供放电回路而设置的。

在

关断时，负载电流通过

向

分流，减轻了

的负担，抑制了

和过电压。

6.5缓冲电路（保护电路）

6.6双极性PWM控制方式（单相桥逆变）

在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平。

同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断。

ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同：

当ur>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号；

如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，uo=Ud；

当ur

如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和VD3通，uo=-Ud。

双极性PWM控制方式波形

给出双极性下桥式直流PWM变换器SIMULINK的建模仿真图：

给出双极性下桥式直流PWM变换器SIMULINK仿真的波形图：

6.7单极性PWM控制方式（单相桥逆变）

在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断：

ur正半周，V1保持通，V2保持断；

当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud；

当ur

单极性PWM控制方式波形

给出单极性下桥式直流PWM变换器SIMULINK的建模仿真图：

给出单极性下桥式直流PWM变换器SIMULINK仿真的波形图：

七、心得与体会

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关模拟电子技术方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手操作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我很多思考，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教，做课程设计要有严谨的思路和熟练的动手能力，我感觉自己做了这次设计后，明白了总的设计方法及思路，通过这次尝试让我有了更加光火的思路，对今后的学习也有莫大的好处。

八、参考文献

[1]《电力电子技术.机械工业出版社》.王兆安.第五版

[2]《现代电力电子技术及其应用》.东南大学出版社，王维平.

[3]《电力电子技术计算机仿真实验》.北京：

电子工业出版社.李传琦.   

[4]《电力电子技术与MATLAB仿真》. 北京：

中国电力出版社.周渊深. 

《电力电子技术》课程设计评分标准

《电力电子技术》课程设计的成绩由下列项目构成：

评定

项目

评定参考标准及分值

考评

成绩

设计任务

完成情况

设计过程中的学习态度端正、设计认真，遵守纪律，保证出勤

（10分）

设计方案的正确性、合理性以及创新精神（10分）

运用计算机仿真软件的熟练程度及仿真结果正确（10分）

设计

说明书

内容完整、叙述正确、设计中遇到的问题能独立查找文献资料

（10分）

原理图正确、格式规范（10分）

具有设计计算（10分）

答辩

掌握设计内容和设计方法（10分）

回答问题有理论依据，基本概念清楚，回答准确思路清晰（20分）

具有较强的分析解决问题的能力（10分）

总分

（100分）

指导教师：

年月日