武汉理工大学07电力电子单相交流变换器课程设计章达

学 号： 0121111360211

课 程 设 计

题 目

学 院

单相交流变换器装置设计

自动化学院

自动化专业 专 业

自动化1102班 班 级 姓 名 章达

指导教师 朱国荣

2014 年 1 月 2 日

武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名： 章达 专业班级： 自动化1102班 指导教师： 朱国荣 工作单位： 自动化学院 题 目: 单相交流变换器装置设计 初始条件：

输入单相交流电：220V，50Hz。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、输出单相交流电，220V，400Hz。 2、采用两级变换：AC/DC,DC/AC。 3、设计出完整电路图。 时间安排：

课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。

第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。

第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。约占总时间的40%。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。

指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书

摘要

单相交流变换器，是交-直-交变频器（Variable Voltage Variable Frequency,VVVF)的一种，其由AC-DC、DC-AC两类基本的交流电路组合形成，先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，因此这类电路又称为间接交流变流电路。（此处引自王兆安《电力电子技术》）

本文主要讲述了单相交流AC-DC-AC变换器的基本电路设计方案选择与思路，从每个电路可供选择的方案中选出最优化方案，并给出所给电路的参数计算，最后给予设计电路的Simulink模拟仿真验证其设计的正确性。

关键词：单相交流变换器 优化方案 参数计算 simulink仿真

武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书

目 录

1 概述 ........................................................ 1

1.1 单相交流变换器基本电路组成 1

1.2 单相交流变换器的分类 1 1.3 单相交流AC-DC-AC变换技术的发展与应用 1 1.4 单相AC-DC-AC变换电路方案 2

2 单相交流AC-DC-AC变换器基本电路设计 .......................... 3

2.1整流电路 3 2.2 逆变电路 5

3 单相交-直-交变换器设计图 .................................... 8 4 总结 ........................................................ 10 参考文献 ...................................................... 11

本科生课程设计成绩评定表 ...................................... 12

武汉理工大学《电力电子技术》课程设计说明书

单相交流变换器装置设计

1 概述

1.1 单相交流变换器的基本电路组成

一般单相交流变换器是完成单相交流电频率变换的一种电路装置，其基本电路一般包括：整流电路；滤波电路；逆变电路。其中，整流电路完成最初的交流转换为直流的目的，逆变电路是完成将直流电路转化为交流电路的作用，并通过逆变开关器件实现变频；滤波电路是在整流和逆变之后或之前使输出电压达到所需要求。

1.2 单相交流变换器的分类

（1）从中间环节变换的方式看，一般分为：直接交流变流电路，即AC-AC变换；间接交流变流电路，即AC-DC-AC变换。

AC-AC变频电路的优点：只用一次变流，效率较高；可方便的实现四象限工作；低频输出波形接近正弦波。

AC-AC变频电路的缺点：接线复杂；受电网频率和变流电路脉动波数的限制，输出频率较低；输入功率因数较低，输入电流谐波含量大，频谱复杂。

AC-DC-AC变频电路的优点：输出频率不受输入电源频率的制约。

AC-DC-AC变频电路的缺点：控制较复杂，成本较高。（此部分引自王兆安《电力电技术》）

（2）从控制方式看，一般分为：相控方式电路，其电路所用开关器件是半控型器件；斩控方式电路，电路的开关器件是全控型元件，主要采用脉冲宽度调制（PWM)方式,如近来一种新颖的矩阵式变频电路。

（3）从AC-DC-AC变频电路中间直流部分的性质可分为：电压型变频电路；电流型变频电路。

1.3 单相交流AC-DC-AC变换技术的发展与应用

在低压变频器领域，由于电力电子器件的耐压问题已经解决，因此形成了标准的电路

拓扑结构。但功率器件满足不了中、高压变频器的需要，为了解决这个问题，研究人员提出了．些电路拓扑结构，如功率单元串联多重化、多电平及逆变器件并联等。

目前，国内变频器产品多为通用的电压等级为AC (Alternating Current) 380V的中

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