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1、精选优质文档-倾情为你奉上武汉理工大学华夏学院信息工程课程设计报告书课 程 名 称 电力电子技术 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 贾海莲 学 生 专 业 班级 自动化 1091 指 导 教 师 姓名 李向明 课程设计起止日期 2011.12.26-2011.12.30 课程设计基本要求课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节，通过课程设计，培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能，解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告是科学论文写作的基础，不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力，也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。为了加强课程设
2、计教学管理，提高课程设计教学质量，特拟定如下基本要求。1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答辩等4个环节，每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求，该项目应能突出学生实践能力、设计能力和创新能力的培养；该项目有一定的实用性，且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。课程设计项目名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中，课程设计项目的选题考核成绩占10%左右。3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案，实施最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。项目
3、设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中，项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性，考核成绩占30%左右。4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平，项目测试性能指标的正确性和完整性，项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。项目设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中，考核成绩占25%左右。5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献，培养自己的阅读兴趣和习惯，借以启发自己的思维，提高综合分和理解能力。文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中，考核成绩占10%左右。6. 答辩是课程设计中十分重要的环节，由课程设计指导教师向答辩学生提出
4、23个问题，通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握的程度，以及对问题的理解、分析和判断能力。答辩考核成绩占25%左右。7.学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节，按时完成课程设计报告书交给课程设计指导教师评阅。课程设计指导教师应认真指导学生课程设计全过程，认真评阅学生的每一份课程设计报告，给出课程设计综合评阅意见和每一个环节的评分成绩（百分制），最后将百分制评分成绩转换为五级分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）总评成绩。8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料，应按课程、班级集成存档交实验室统一管理。专心-专注-专业一、课程设计项目名称可逆变流装置的设计二
5、、项目设计目的及技术要求设计目的设计可以实现四象限运行的可逆变流装置的主电路及其控制保护电路。技术要求及初始条件：1.被控对象参数： 电阻性负载，功率PN2.2KW2.进线交流电源：单相220V3.性能指标：输出功率连续可调，调功误差不超过3%设计任务: 1直流电动机负载，电动机额定参数为：40KW，440V，104 ，1000/min，电枢电阻Ra0.3，电流过载倍数1.5， 2.进线交流电源：三相380V3.性能要求：直流输出电压0-440V，最大输出电流156A，保证电流连续的最小电流为10A，采用三相桥式反并联可逆线路，电机可实现四象限运行。设计要求: 1对系统设计方案的先进性、实用性
6、和可行性进行论证，说明系统工作原理。2. 画出单元电路图，说明工作原理，给出系统参数计算过程。3. 对项目设计结果进行分析。3. 画出整体电路原理图，图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。4.课程设计说明书应严格按统一格式打印，资料齐全，坚决杜绝抄袭，雷同现象。三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图)设计方案及原理介绍1.1桥式全控整流电路图1-1 桥式全控整流电路原理图三相桥式全控整流电路习惯将其中阴极连接在一起的三个晶闸管(VT1、VT3、VT5)称为共阴极组；阳极连接在一起的三个晶闸管(VT4、VT6、VT2)称为共阳极组。晶闸管按图1-1所示顺
7、序编号，则按次编号，晶闸管的导通顺序为VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6。三相桥式全控整流电路带阻感负载时，当，波形连续，电路工作情况与带电阻负载时十分相似，各晶闸管的通断情况、输出整流电压波形、晶闸管承受电压波形等都一样，区别仅是电流不同。阻感负载时由于电感作用，使得负载电流波形变得平直，当电感足够大时，负载电流波形近似为一条水平线。如图1-2和图1-3所示。图1-2三相桥式全控整流电路带阻感负载当的情况图1-3三相桥式全控整流电路带阻感负载当的情况当时，阻感负载的工作情况与电阻负载时不同，电阻负载时波形不会出现负的部分，而阻感负载时，由于电感的作用，波形会出现负的部分。图1-4
8、给出了时的波形。若电感值足够大，中正负面积将基本相等，平均值近似为零。这表明，带阻感负载时，三相桥式全控整流电路的角移相范围为。图1-4三相桥式全控整流电路带阻感负载当的情况主电路及其工作原理可逆变流装置的主电路是由正组和反组并联在电动机上来实现电动机的可逆运行，正组提供正向电压，实现电动机正转；反组提供反向电压，实现电动机反转。主电路如下图2.3所示：图2.3 主电路图2.4 主电路工作原理参数计算3.1 变压器的计算由所学电力电子技术实验所知，很多情况下晶闸管整流装置所要求的交流电电压与电网电压往往不能一致，同时，为了减小电网与整流装置的相互干扰，限止高次携波电流流入电网，还要使整流器主电
9、路与电网隔离，所以需要配置合适的整流变压器。整流变压器额定参数的计算主要根据主电路的形式，负载的大小，输出直流电压和负载电流，求出整流变压器的二次绕组相电压、二次绕组电流和容量，然后求出一次侧电流和容量。3.1.1变压器二次侧相电压计算 二次侧相电压是一个非常重要的参数，选择过低的时候，无法保证输出额定电压。选择过高，又会造成控制角加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加成本。由系统要求可知，整流变压器一、二次线电压分别为762.1V和440V，由变压器为接法可知变压器二次侧相电压为： 变比为：3.1.2变压器电流计算根据整流电路的不同形式与负载性质，可计算变压器一次与二次电流的有效值。如
10、不计变压器励磁电流，则根据磁势平衡原理可知变压器一次侧、二次侧电流的关系为式中：、-变压器一次侧和二次侧绕组的匝数； K-变压器的匝数比，K=/。对于普通电力变压器，一次、二次绕组流过的是有效值相等的正弦电流，但是对于整流变压器，通常一次、二次绕组流过的是非正弦电流。下面一三相桥式整流电路为例进行分析。大电感负载时，变压器二次侧电流的波形图如图2.1.2所示，这种波形为正负对称的矩形波，可分解成基波与各次谐波。由于没有直流分量，因此它们都可以通过变压器的磁耦合反映到一次绕组中去。所以，和电流波形相似，电动机负载的额定电流为104A，所以变压器二次侧额定电流为： 3.1.3变压器容量计算所以变压
11、器的容量分别如下：变压器次级容量为： 变压器初级容量为： 变压器容量为： 变压器参数归纳如下：初级绕组三角形接法，；次级绕组星形接法，；容量选择为。3.2晶闸管的选择（1）晶闸管的额定电压由三相全控桥式整流电路的波形（图2-4）分析知，晶闸管最大正、反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值 故桥臂的工作电压幅值为： 考虑裕量，则额定电压为： （2）晶闸管的额定电流晶闸管电流的有效值为： 考虑裕量，故晶闸管的额定电流为：四、项目设计结果分析（分析试验过程中获得的数据、波形、现象或问题的正确性和必然性，分析产生不正确结果的原因和处理方法）心得体会电力电子技术是一门实践性很强的学科，需要我们不断的在实践
12、中学习积累经验。经过半年的学习，我们有了一定的理论知识积累，但是我们的实践能力很欠缺。本次课设给了我这样一次机会，通过本次课设，我对三相桥式全控整流电路的原理又有了进一步认识。明白了三相桥式整流电路反并联构成可逆变流器，它既可以工作在整流状态又可以工作在逆变状态。当晶闸管的控制角在时工作在整流状态，当在时工作在逆变状态。控制角的产生就靠触发电路，因而需要进行触发电路的设计。触发电路可以采用多种形式的电路，此次设计我采用了集成触发器KJ004，因为它具有可靠性高，技术性能好，体积小，功耗低和调试方便的优点。一个系统的正常运行除了主电路和触发电路外还需要保护电路。保护电路又包括过电压保护和过电流保
13、护，分别对其进行设计，一个完整的系统就设计完毕了。本次课程设计过程中需要查询大量资料，运用Altium Designer等设计仿真软件，期间出现大量问题，需要和他人进行讨论，自己的水平也得到不断提高，本次课设使我的理论知识有了用武之地，相信对以后的工作学习有很大帮助。最后对李老师的帮助指导表达感激之情！五、参考文摘（相关文摘不少于5篇，记录每篇文献的作者姓名.文献名称.文献发行城市：文献出版社，出版年；文献内容摘要, 每篇不少于100字）1、电气自动化（Electrical Automation） 刊物创刊于1979年，双月刊，至2008年已出版30卷。主办单位：上海市自动化学会 上海电气自动
14、化设计研究所期刊简介：刊载电气自动化方面的科学研究和应用技术论文，设有控制理论应用、电气传动和自动控制、微电脑应用、模糊控制、网络与通信技术、现场总线技术、仿真技术、PLC应用、实用电路、软开关及电源技术、计算机网络与通信、现总线控制、可编程控制器应用、故障诊断与容错控制、综述、数据库设计、智能控制技术、CAD/CAM、经验交流等栏目。2、王兆安.电力电子技术.机械工业出版社,2007 内容简介：电力电子技术主要内容包括：各种电力电子器件；整流电路、直流斩波电路、交流电力控制和交交变频电路、逆变电路以及组合变流电路；PWM控制技术、软开关技术等。本书对电力电子技术的内容进行了精选，并体现了最新
15、发展。全书结构合理、层次分明，适于教学。书末附有教学实验。电力电子技术是在高等教育机电类规划教材电力电子变流技术（第3版）基础上修订而成的第4版，是“九五”国家级重点教材，也是教育部批准的“面向21世纪课程教材”。3、电工电能新技术 （Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy）创刊于1982年，季刊，至2008年已出版27卷 中国科学院电工研究所主办期刊简介：主要报道新型发电技术；大、中、小、微型电机技术；超导电工技术；高压及强脉冲放电技术；电加工、电子束和离子束技术；电力系统新技术；计算机在电工领域中的应用等。本刊已被国
16、际知名检索系统SA（INSPEC）及AJ、中国科学引文数据库、中国学术期刊综合评价数据库、中国核心期刊数据库、中国期刊全文数据库、中国期刊网、中国学术期刊光盘版以及万方数据-数字化期刊群收录。4、李序葆，赵永健 电力电子器件及其应用M.北京：机械工业出版社，1993.内容简介：本书以器件为核心，重点介绍了功率二极管、普通晶闸管、电力晶体管、可关断晶闸管、功率所控晶体管、绝缘栅双极型晶体管、静电感应晶体管和功率集成电路的原理、结构、特性和参数。此外，从应用的角度出发，介绍了其相关的应用技术、新型电路、控制策略、以及典型的应用实例。5、赵良炳.现代电力电子技术M.北京：清华大学出版社，1995内容
17、简介：现代电力电子技术基础是一本从应用观点出发，简明扼要阐述现代电力电子学基础知识的专门书籍。现代电力电子技术基础以自关断器件及其电路为主，深入浅出地介绍了现代场控器件的工作原理、特性及其应用技巧；论述了各种典型电能变换电路的工作原理、波形分析及定量计算；同时还就当代电力电子学界感兴趣的诸问题抑制网侧电流谐波、改善网侧功率因数、逆变器输出功率和波形控制、谐皆振开关技术、谐皆振环逆变器以及电力电子装置的可靠性和电磁兼容性等，结合科研实践，做了比较全面和深入的讨论，以拓宽读者的思路。本书可供高等院校有关电力电子专业的大学生和研究生作为教材和参考书，也可供科研单位、高新技术公司等专门从事电力电子技术工作的广大科技人员和工程技术人员使用。课程设计评分表评 分 项 目评分成绩1选题合理、目的明确（10分）2设计方案正确，具有可行性、创新性（30分）3项目工艺水平及测试性能达到技术要求（25分）4参考文摘不少于5篇（10分）5答辩（25分）总 分（100分）答辩记录：指导教师综合评语：指导教师（签名） 日 期： 年 月 日