逆变电路课程设计.docx
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逆变电路课程设计
本科电力电子技术课程设计说明书
题目:
基于SG3524芯片的逆变电源设计与MATLAB仿真
(控制电路)
学院:
机电工程学院
专业:
农业电气化与自动化
姓名:
王德昭
学号:
1
指导教师:
洪宝棣
职称:
副教授
设计完成日期:
二Ο一五年一月
电力电子简介4
课设的目的4
课程设计要求4
课程设计的主要内容与技术参数5
二、单相电压型逆变电路7
全桥逆变电路7
三、器件的选择8
内部结构图
SG3524引脚功能
SG3524引脚图
四、控制电路10
五、心得体会10
1、前言
电力电子简介
电力电子技术又称为功率电子技术,他是用于电能变换和功率恐控制的电子技术。
电力电子技术示弱电控制强电的方法和手段,是当代高兴技术发展的重要内容,也是支持电力系统技术革命和技术革命的发展的重要基础,并节能降耗、增产节约提高生产效能的重要技术手段。
微电子技术、计算机技术以及大功率电力电子技术的快速发展,极大地推动了电工技术、电气工程和电力系统的技术发展和进步。
电力电子器件是电力电子技术发展的基础。
正是大功率晶闸管的发明,使得半导体变流技术从电子学中分离出来,发展成为电力电子技术这一专门的学科。
而二十时间九十年代各种全控型大功率半导体器件的发明,进一步拓展了电力电子技术应用和覆盖的领域和范围。
电力电子技术的应用领域已经深入到国民经济的各个部门,包括钢铁、冶金、化工、电力、石油、汽车、运输以及人们的日常生活。
功率范围大到几千兆瓦的高压直流输电,小到一瓦的手机充电器,电力电子技术随处可见。
电力电子技术在电力系统中的应用中也有了长足的发展,电力电子装置与传统的机械式开关操作设备相比有动态响应快,控制方便,灵活的特点,能够显著地改善电力系统的特性,在提高系统稳定、降低运行风险、节约运行成本方面有很大潜力。
课设的目的
1)通过对单相桥式PWM逆变电路的设计,掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理,综合运用所学知识,进行单项桥式全控整流电路和系统设计的能力。
2)了解与熟悉单相桥式PWM逆变电路的控制方法。
3)理解和掌握单相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路、保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。
课程设计要求
1、输入直流电源:
24V
10%;
2、输出交流电压:
220V
10%;
3、控制电路芯片为SG3524;
4、过流保护电路。
课程设计的主要内容与技术参数
1、主电路设计。
2、通过计算选择全控器件的具体型号。
3、确定变压器变比及容量。
4、控制电路芯片分析及接线使用。
5、绘制相关电路图。
6、MATLAB电路仿真,获得输出电压波形;
7、完成设计说明书。
课程设计任务书
论文题目
基于SG3524芯片的逆变电源设计与MATLAB仿真
学院
机电
专业
农业电气化与自动化
班级
12级农电班
课程设计的要求
1、输入直流电源:
24V
10%;
2、输出交流电压:
220V
10%;
3、控制电路芯片为SG3524;
4、过流保护电路。
课程设计的主要内容与技术参数
1、主电路设计。
2、通过计算选择全控器件的具体型号。
3、确定变压器变比及容量。
4、控制电路芯片分析及接线使用。
5、绘制相关电路图。
6、MATLAB电路仿真,获得输出电压波形;
7、完成设计说明书。
课程设计工作计划
通过学习,查阅收集参考资料和文献;进行方案论证;做主电路设计;选择器件;确定变压器变比及容量;确定滤波电抗器;芯片分析接线;搭建仿真电路模拟输出波形;总结并撰写说明书;准备答辩。
接受任务日期201年月日要求完成日期201年月日
学生(签名)年月日
指导教师(签名)年月日
院长(主任)(签名)年月日
二、单相电压型逆变电路
全桥逆变电路
电压型全桥逆变电路的原理图如图2-1a所示,它共有四个桥臂,可以看成由两个半桥电路组合而成。
把桥臂1和4作为一对,桥臂2和3作为另一对,成对的两个桥臂同时导通,两对交替各导通180度。
其输出电压u0的波形和图2-1b的半桥电路的波形u0形状相同,也会矩形波,但其幅值高出一倍,Um=Ud。
在直流电压和负载都相同的情况下,其输出电流i0的波形当然也和图2-1b中的i0形状相同,仅幅值增加一倍。
图一中的VD1、V1、VD2、V2相继导通的区间,分别对应于图一种的VD1和VD4,、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间。
关于无功能量的交换,对于半桥逆变电路的分析也完全适用于全桥逆变电路。
在阻感负载时,还可以采用移相的方式来调节逆变电路的输出电压,这种方式称为移相调压。
移相调压实际上就是调节输出电压脉冲的宽度。
在图2-1a的单相全桥逆变电路中,各IGBT的栅极信号仍为180度正偏,180度反偏,并且V1和V2的栅极信号互补,V3和V4的栅极信号互补,但V3的基极信号不是比V1落后180度,而是只落后(0<<180度)。
也就是说,V3、V4的栅极信号不是分别和V2、V1的栅极信号同相位,而是前移了180度—。
这样,输出电压u0就不再是正负各为180度的脉冲,而是正负各为脉冲,各IGBT的栅极信号uG1~uG4及输出电压u0、输出电流i0的波形如图2-1b所示。
下面对其工作过程进行具体分析。
设在t1时刻前V1和V4导通,输出电压u0为Ud,t1时刻V3和V4栅极信号反向,V4截止,而因负载电感中的电流i0不能突变,V3不能立刻导通,VD3导通徐柳。
因为V1和VD3同时导通,所以输出电压为零。
到t2时刻V1和VD2栅极信号反向,V1截止,而V2不能立刻导通,VD2导通续流,和VD3构成电流通道,输出电压为—Ud。
到负载电流过零并开始反向时,VD2和VD3截止,V2和V3开始导通,u0仍为—Ud。
t3时刻V3和V4栅极信号再次反向,V3截止,而V4不能立刻导通,VD4导通续流,u0再次为零。
以后的过程和前面类似。
这样,输出电压u0的正负脉冲宽度就各位。
改变,就可以调节输出电压。
在纯电阻负载时,采用上述移相方法也可以得到相同的结果,只是VD1~VD4不再导通,不起续流作用。
在u0为零期间,四个桥臂均不导通,负载也没有电流。
显然,上述移相调压方式并不适用于半桥逆变电路。
不过在纯电阻负载时,仍可采用改变正负脉冲宽度的方法来调节半桥逆变电路的输出电压。
这是,上下两桥臂的栅极信号不再是各180度正偏、180度反偏并且互补,而是正偏的宽度为、反偏的宽度为180度—,二者相位差为180度。
这是输出电压u0也是振幅脉冲的宽度各为。
图2-1:
单项全桥逆变电路的移相调压方式
3、器件的选择
内部结构图
SG3524引脚功能
目前国内外生产的PWM型和PFM(脉频调制)型开关集成控制器已达上百种,其中PWM型集成控制器以SG3524较为流行,它是美国硅通用公司(SiliconGeneral)生产的双端输出式脉宽调制芯片,包括了所有无电源变压器开关电源所要求的基本功能,如控制、保护、取样放大等功能,使用方便灵活,同时在制造上采用常规的平面工艺。
SG3524可为脉宽调制式推挽、桥式、单端及串联型SMPS(固定频率开关电源)提供全部控制电路系统的控制单元。
由它构成的PWM型开关电源的工作频率可达100kHz,适宜构成100-500W中功率推挽输出式开关电源。
SG3524采用是定频PWM电路,DIP-16型封装。
引脚号
引脚名称
引脚功能
1
误差放大器反向输入端。
在闭环系统中,该引脚接反馈信号。
在开环系统中,该端与补偿信号输入端(引脚9)相连,可构成跟随器。
2
误差放大器同向输入端。
在闭环系统和开环系统中,该端接给定信号。
根据需要,在该端与补偿信号输入端(引脚9)之间接入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。
3
Sync
振荡器外接同步信号输入端。
该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。
4
振荡器输出端
5
Ct
振荡器定时电容接入端。
6
Rt
振荡器定时电阻接入端。
7
Discharge
振荡器放电端。
该端与引脚5之间外接一只放电电阻,构成放电回路。
8
Soft-Start
软启动电容接入端。
该端通常接一只5的软启动电容
9
Compensation
PWM比较器补偿信号输入端。
在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。
10
Shutdown
外部关断信号输入端。
该端接高电平时控制器输出被禁止。
该端可与保护电路相连,以实现故障保护。
11
OutputA
输出端A
12
Ground
信号地
13
Vc
输出级偏置电压接入端。
14
OutputB
输出端B
15
Vcc
偏置电源接入端。
16
Vref
基准电源输出端。
该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。
特点如下:
(1)工作电压范围宽:
8—35V。
(2)(%)V微调基准电源。
(3)振荡器工作频率范围宽:
100Hz—400KHz.
(4)具有振荡器外部同步功能。
(5)死区时间可调。
(6)内置软启动电路。
(7)具有输入欠电压锁定功能。
(8)具有P
SG3524引脚图
4、控制电路及保护电路图
五心得体会
在这次的电力电子课程设计中,我遇见了各种各样的困难。
通过查阅资料,向老师和同学请教才解决了部分的问题。
这让我了解到了自己在这门课程上的不足之处和薄弱环节。
另外课本知识和实践设计还是有很大的差别,这更加让我理解了真理出自实践这句名言的可贵之处。
以后我会更加注重将理论知识活运用于实践,为自己的专业甚至就业打好坚实的基础。
感谢在这次课程设计中,帮助我的同学和老师们。
六参考文献
(1)黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:
机械工业出版社,1996.
(2)何仰赞,温增银.电力系统分析[M].武汉:
华中科技大学出版社,2002.
(3)王兆安,刘进军.电力电子技术[M].北京:
机械工业出版社,2009.
(4)内蒙古电力技术,2010.
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- 关 键 词:
- 电路 课程设计