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1、电力电子子技术课课程设计计报告小功率移移动逆变变电源指导教师师：学生：XXX学号：XXXXXXXXXX专业：自自动化班级：008级X班重庆大学学自动化化学院20111年1月课程设计计指导教教师评定定成绩表表项目分值优秀(1000x90)良好(90x80)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x660)评分参考标准准参考标准准参考标准准参考标准准参考标准准学习态度度15学习态度度认真，科学作作风严谨谨，严格格保证设设计时间间并按任任务书中中规定的的进度开开展各项项工作学习态度度比较认认真，科科学作风风良好，能按期期圆满完完成任务务书规定定的任务务学习态度度尚好，遵守组组织纪律律，基本本保证
2、设设计时间间，按期期完成各各项工作作学习态度度尚可，能遵守守组织纪纪律，能能按期完完成任务务学习马虎虎，纪律律涣散，工作作作风不严严谨,不能保保证设计计时间和和进度技术水平平与实际际能力25设计合理理、理论论分析与与计算正正确，实实验数据据准确，有很强强的实际际动手能能力、经经济分析析能力和和计算机机应用能能力，文文献查阅阅能力强强、引用用合理、调查调调研非常常合理、可信设计合理理、理论论分析与与计算正正确，实实验数据据比较准准确，有有较强的的实际动动手能力力、经济济分析能能力和计计算机应应用能力力，文献献引用、调查调调研比较较合理、可信设计合理理，理论论分析与与计算基基本正确确，实验验数据比
3、比较准确确，有一一定的实实际动手手能力，主要文文献引用用、调查查调研比比较可信信设计基本本合理，理论分分析与计计算无大大错，实实验数据据无大错错设计不合合理，理理论分析析与计算算有原则则错误，实验数数据不可可靠，实实际动手手能力差差，文献献引用、调查调调研有较较大的问问题创新10有重大改改进或独独特见解解，有一一定实用用价值有较大改改进或新新颖的见见解，实实用性尚尚可有一定改改进或新新的见解解有一定见见解观念陈旧旧论文(计计算书、图纸)撰写质质量50结构严谨谨，逻辑辑性强，层次清清晰，语语言准确确，文字字流畅，完全符符合规范范化要求求，书写写工整或或用计算算机打印印成文；图纸非非常工整整、清晰
4、晰结构合理理，符合合逻辑，文章层层次分明明，语言言准确，文字流流畅，符符合规范范化要求求，书写写工整或或用计算算机打印印成文；图纸工工整、清清晰结构合理理，层次次较为分分明，文文理通顺顺，基本本达到规规范化要要求，书书写比较较工整；图纸比比较工整整、清晰晰结构基本本合理，逻辑基基本清楚楚，文字字尚通顺顺，勉强强达到规规范化要要求；图图纸比较较工整内容空泛泛，结构构混乱，文字表表达不清清，错别别字较多多，达不不到规范范化要求求；图纸纸不工整整或不清清晰指导教师师评定成成绩：指导教师师签名：年月日自动化学学院20008级自动动化专业业电力电子子技术课课程设计计任务书书一、课程程设计的的教学目目的和
5、任任务电力电子子技术是是研究利利用电力力电子器器件、电电路理论论和控制制技术，实现对对电能的的控制、变换和和传输的的科学，其在电电力、工工业、交交通、通通信、航航空航天天等很多多领域具具有广泛泛的应用用。电力力电子技技术不但但本身是是一项高高新技术术，而且且还是其其它多项项高新技技术发展展的基础础。因此此，提高高学生的的电力电电子领域域综合设设计和综综合应用用能力是是教学计计划中必必不可少少的重要要一环。通过电力力电子技技术的课课程设计计达到以以下几个个目的：1、培养养学生文文献检索索的能力力，特别别是如何何利用Inttel网检索索需要的的文献资资料。2、培养养学生综综合分析析问题、发现问问题
6、和解解决问题题的能力力。3、培养养学生运运用知识识的能力力和工程程设计的的能力。4、提高高学生的的电力电电子装置置分析和和设计能能力。5、提高高学生课课程设计计报告撰撰写水平平。二、课程程设计的的基本要要求1.教师师确定方方向，在在教师的的指导下下，学生生自立题题目注意事项项：所立题题目必须须是某一一电力电电子装置置或电路路的设计计，题目目难度和和工作量量要适应应在一周周内完成成，题目目要结合合工程实实际。学学生也可可以选择择规定题题目方向向外的其其他电力力电子装装置设计计，如开开关电源源、调光光灯、镇镇流器、UPS电源等等，但不不允许选选择其他他班题目目方向的的内容设设计（复复合变换换除外）
7、。通过图图书馆和和Inttel网广泛泛检索和和阅读自自己要设设计的题题目方向向的文献献资料，确定适适应自己己的课程程设计题题目。自自立题目目后，首首先要明明确自己己课程设设计的设设计内容容。要给给出所要要设计装装置（或或电路）的主要要技术数数据（如如输入要要求，输输出要达达到的目目标，装装置容量量的大小小以及装装置要具具有哪些些功能）。如：直流电动动机调压压调速可可控整流流电源设设计主要技术术数据输入交流流电源：三相3880V110% f=50HHz直流输出出电压：02220V502220VV范围内内，直流流输出电电流额定定值1000A直流输出出电流连连续的最最小值为为10AA设计内容容：整流
8、电路路的选择择整流变压压器额定定参数的的计算晶闸管电电流、电电压额定定的选择择平波电抗抗器电感感值的计计算保护电路路的设计计触发电路路的设计计画出完整整的主电电路原理理图和控控制电路路原理图图列出主电电路和控控制电路路所用元元器件的的明细表表2. 在在整个设设计中要要注意培培养灵活活运用所所学的电电力电子子技术知知识和创创造性的的思维方方式以及及创造能能力。要求具具体电路路方案的的选择必必须有论论证说明明，要说说明其有有哪些特特点。具具体电路路元器件件的选择择应有计计算和说说明。课课程设计计从确定定方案到到整个系系统的设设计，必必须在检检索、阅阅读及分分析研究究大量的的相关文文献的基基础上，经
9、过刨刨析、提提炼，设设计出所所要求的的电路（或装置置）。课课程设计计中要不不断提出出问题，并给出出这些问问题的解解决方法法和自己己的研究究体会。（注意意：所确确定的主主电路方方案如果果没有论论证说明明，成绩绩不能得得优；设设计报告告最后给给出设计计中所查查阅的参参考文献献最少不不能少于于5篇，且且文中有有引注，否则也也不能得得优）。3. 在在整个设设计中要要注意培培养独立立分析和和独立解解决问题题的能力力。要求求学生在在教师的的指导下下，独力力完成所所设计的的系统主主电路和和控制电电路等详详细的设设计（包包括计算算和器件件选型），严禁禁抄袭。4. 课课题设计计的主要要内容是是主电路路的设计计，
10、主电电路的分分析说明明，主电电路元器器件的计计算和选选型，以以及控制制电路设设计。5. 课课题设计计报告要要求图表表规范，文字通通顺，逻逻辑性强强。课题题设计报报告字数数50000字左右右。三、课程程设计的的工作计计划课程设计计时间55天。第1天上午午，指导导教师向向学生讲讲授课程程设计的的目的、任务、设计方方法和注注意事项项。第1天下午午和第2天学生生到图书书馆和Inttel网上按按照指导导教师的的要求查查找所需需要的文文献，并并在阅读读分析中中确定自自己的研研究题目目、技术术数据和和设计内内容，交交指导教教师审阅阅。第3天学生生的主要要任务是是确定方方案。第第4天和第5天，学学生的任任务是
11、综综合所学学知识，进行主主电路和和控制电电路的设设计，撰写课课程设计计报告。四、各班班的题目目方向1班题目目方向：相控整整流技术术的工程程应用2班题目目方向：斩波技技术的工工程应用用3班题目目方向：交流调调压或交交流调功功技术的的工程应应用4班题目目方向：无源逆逆变技术术的工程程应用。目录1 引言言12 电源源设计的的基本要要求13 电路路总体方方案的设设计及相相关原理理13.1 主电路路的设计计13.2 电源的的控制结结构33.3 SPWWM脉宽宽调制波波的产生生44 主主电路的的参数设设定与计计算45课程设设计总结结5参考文献献5小功率移移动逆变变电源设设计1.引言言目前，小小功率移移动逆
12、变变电源在在工业,交通运运输,通信系系统,计算机机系统,新能源源系统得得到了广广泛的应应用。该该类电源源的功能能是将蓄蓄电池中中的低压压直流转转换为市市电交流流。这类类电源的的一种主主电路结结构是由由高频DC/DC和DCAC(逆变)两个环环节组成成。输出出波形和和转换效效率是衡衡量这类类产品的的重要指指标，而而保证这这些指标标的关键键之一是是其控制制器的设设计。本本文介绍绍一个基基于高性性价比16位数字字信号控控制器DSPP 566F8001和脉宽宽调制芯芯片UC338466的DCAC电源设设计，该该设计实实现了装装置中控控制信号号的发生生和测量量信号的的检测，采用了了电压有有效值反反馈加前前
13、置滤波波PID调节器器的数字字控制和和硬件与与软件相相结合的的抗干扰扰措施。实验结结果表明明该设计计的DCAC电源的的输出波波形、效效率和可可靠性等等指标均均有所提提高。2.电源源设计的的基本要要求设计的小小功率移移动逆变变电源由由高频DCDC环节和SPWWM DDCAC环节组组成。由由UC338466控制的DC/DC环节采采用具有有变压器器的推挽挽电路，实现低低压直流流到高压压直流的的变换并并克服变变压器的的偏磁。基于MOTTOROOLA的DSP芯片56FF80ll实现DCAC环节的SPWWM信号发发生、输输出交流流电压调调节和整整个电源源的监测测和保护护。该电电源还应应该具有有体积小小，控
14、制制简单，可靠性性较高，成本较较低，逆逆变效率率高，波波形质量量好等特特点，这这样才能能使产品品在市场场有较高高的竞争争力。3.电路路总体方方案的设设计及相相关原理理3.1主主电路的的设计系统主电电路原理理图：图图1为该设计计的主电路结结构，其其中24V蓄电池池的直流流电压经经过开关关管S1和S2，高频频变压器器T、桥式式整流器器、L1和C1升压为3600V的直流流高压，再经S1S6组成的的逆变桥桥得到2200V/550Hzz的交流流输出。3.1.l DDCDC环节采用用变压器器的升压压DCDC环节中中的原边边逆变电电路拓扑扑有半桥桥式、全全桥式、椎挽式式等。半半桥式电电路输出出电平只只能为蓄
15、蓄电池电电压的一一半，全全桥式电电路由于于其导通通同路中中存在2个管压压降，因因此在低低直流电电压回路路中采用用这两种种电路拓拓扑将限限制装置置的效率率，而推推挽结构构可充分分利用蓄蓄电池电电压，同同时在导导通回路路中只有有一个管管压降，因此本本设计采采用了推推挽式结结构。推挽挽变换器器每周期期内S1和S2在各自自的半周周期内导导通一次次。为了了防止变变压器的的偏磁，S1和S2轮流导导通的时时间要相相等，变变压器原原边的中中心抽头头绕组的的绕制要要注意对对称。变压器副副边将与与原边耦耦合产生生的交流流电压升升压，然然后经不不控整流流得到高高压直流流3.11.2 DCAC环节DCAC变换器器的主
16、电电路为由由4个MOS管构成成的单相相桥式逆逆变电路路，将3600V的直流流电压转转换成2200V50HHz的交流流电压。SPWMM调制又又分为非非倍频和和倍频两两种方式式，本文文采用倍倍频单极极性SPWWM调制的的逆变器器，这种种方式可可以在不不改变开开关管工工作频率率的情况况下，通通过对门门极脉冲冲控制，使得输输出波形形中最低低次谐波波频率是是开关频频率的2倍，从从而可以以减小滤滤波器的的容量和和体积。单相单单檄性倍倍频调制制驱动信信号的产产生可以以有两种种方法，一种是是用频率率与幅值值均相同同，但相相位却相相反的两两个正弦弦波和频频率为fc的三角角载波交交截，另另一种是是用频率率与幅值值
17、均相同同，但相相位却相相反的两两个频率率为fc的三角角载波与与一个正正弦波交交截，其其结果均均产生两两组PWM驱动信信号，分分别控制制单相逆逆变桥的的两臂，逆变输输出波形形的等效效载波频频率为2fc，本文文采用的的是前一一方案。3.2电电源的控控制结构构DCDDC环节由由电流控控制型脉脉宽调制制器芯片片UC338466控制。该芯片片支持一一个双环环控制结结构，可可以实现现输出电电压调节节、逐脉脉冲的电电流限幅幅、对称称性校正正和多电电源模块块的并联联等功能能。DCDC环节由UC338466外部RC元件设设置工作作频率为为50kkHz。本设设计中测测量DCDC环节的的输出电电压VDCC2以形成成
18、电压外外环，同同时还将将电流互互感器套套在变压压器T的输入入母线上上测量流流过主开开关管的的电流以以形成电电流内环环，通过过UC338466形成双双闭环结结构调节节touut，以维维持VDCC2的稳定定。UC338466通过其其外接元元件可方方便地设设定DCDC环节高高压侧输输出电压压和低压压侧的电电流限幅幅值。MMOTOOROLLA公司的56FF8011为一种16位数字字信号控控制器(DSSC)芯片，它将数数字信号号处理器器(DSSP)和微控控制器丰丰富而灵灵活的外外设集成成在一个个芯片中中，可并并行操作作的3个执行行单元在在一个指指令周期期中执行行6个操作作，为多多种应用用提供廉廉价的解解
19、决方案案。它的的一个突突出特点点是提供供PWM和ADC模块，支持多多电机或或多相控控制。56FF8011的PWM模块生生成SPWWM信号方方便简洁洁，无需需占用定定时器资资源。本本设计中中该芯片片产生DCAC环节巾S3S6的PWMM驱动信信号，同同时对装装置进行行监测，履行测测量和控控制的任任务。3.3SSPWMM脉宽调调制波的的产生倍倍频SPPWM的实现现是通过过56FF8011的PWM模块来来完成的的。该模模块具有有6个PWM引脚，可支持持3对具有有插入死死区的互互补PWM信号输出出。单相相DC/AC环节的的设计中中利用了了3对互补PWM信号中中的两对对来驱动动S3S6。其设设计要点点可简
20、述述知下。设置控控制寄存存器PMCCTL和配置置寄存器器PMCCFG，设置置预分频频因子为为l和脉宽宽发生为为中心对对齐方式式。若设设置三角角载波信信号频率率为9.66kHzz，则在IPBBus时钟为40MMHz且预分分频因子子为l的情况况下，PWM模块中中寄存器器PWMMCM存储的的模数(moodullus)值为PWWMCMM=440M96k2=220844。为防止止一个桥桥臂上的的两个管管子直通通，通过过设置脉脉冲死区区寄存器器PMDDFADDTM设置2s的死区区时间。PWMMCM的赋值值决定了了脉冲的的周期，而PWMMVALL中的值值则代表表了脉宽宽，它们们共同控控制15位计数数器PWM
21、MCNTT形成PWM波形。为了产产生SPWWM驱动信信号，必必须在每每个周期期产生中中断并在在中断服服务中对对PWMMVALL中的值值加以刷刷新。通通过对一一个存储储于随机机存取存存储器中中的脉宽宽表的检检索获取取本周期期的脉宽宽并对PWMMVALL赋值。对PWMMVALL逐周期期查表赋赋值的过过程称为为周期参参数重载载。参数数重载的的频率由由PWM模块的的频率和和预分频频因子，以及载载波的频频率来共共同决定定。4主电电路的参参数设定定与计算算蓄电池额额定电压压VDCC1=224V;DC/DDC环节的的输出电电压VDCC2;副边匝数数N2=1100;原边匝数数N1=110;占空比DD=1.5;
22、DC/DDC环节中中的直流流电压关关系由式式(1)描述由(1)式得VDCC2=3360VV电源输出出额定交交流电压压 UNN=2220V电源输出出额定频频率 fnn=500HZ5.课程程设计总总结通过本次次课程设设计，对对电力电电子技术术的知识识有了更更加具体体，更加加深入的的的理解解和直观观的认识识。通过过设计这这个小功功率移动动逆变电电源电路路，并对对其工作作原理设设计及输输入输出出值的设设定与计计算，将将理论和和实践联联系在一一起。在在设计过过程中，需要应应用到的的数电，模电及及电路原原理等方方面的知知识，通通过此次次设计也也让我将将这些知知识进行行了复习习。而通通过对参参数进行行设定和
23、和计算，提高了了自身的的计算能能力和理理解能力力。总之，通通过课程程设计，我有了了很多收收获。不不但让自自己的知知识结构构更加合合理，也也让自己己的知识识面更加加广泛。通过此此次课程程设计，我认识识到了自自己的不不足并作作出了弥弥补，让让自身得得到了提提高。6参考考文献1王王兆安、刘进军军主编，电力电电子技术术（第五五版），北京：机械工工业出版版社2康康华光主主编，电电子技术术基础数数字部分分（第五五版），北京：高等教教育出版版社3林林渭勋主主编，现现代电力力电子技技术，北北京：机机械工业业出版社社，200664陈陈伯时主主编，电电力拖动动自动控控制系统统，北京京：机械械工业出出版社，200055尹尹克宁主主编，电电力工程程，北京京：中国国电力出出版社，200086邵邵丙衡主主编，电电力电子子技术，北京：中国铁铁道出版版社，199977赵赵良炳主主编，现现代电力力电子技技术基础础，北京京：清华华大学出出版社，19995