电力电子技术课程设计

一、课程设计的总体目标

《电力电子技术》课程是一门专业技术基础课，电力电子技术课程设计是电力电子技术课程理论教学之后的一个实践教学环节。其目的是训练学生综合运用学过的变流电路原理的基础知识，独立进行查找资料、选择方案、设计电路、撰写报告，进一步加深对变流电路基本理论的理解，提高运用基本技能的能力，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

《电力电子技术》课程设计是配合变流电路理论教学，为自动化和电气工程及其自动化专业开设的专业基础技术技能设计，课程设计对自动化专业的学生是一个非常重要的实践教学环节。通过设计，使学生巩固、加深对变流电路基本理论的理解，提高学生运用电路基本理论分析和处理实际问题的能力，培养学生的创新精神和创新能力。

二、适用专业

电气工程及其自动化11级 1、2班

三、先修课程

电路、电子技术、

四、课程设计课时分配

（1）课程设计时间为 10 天。

（2）调研、查资料 2 天。

（3）总体方案设计 2 天。

（4）单元电路设计 4 天（画原理图，参数计算）。

（5）撰写设计说明书及验收 2 天。

五、课程设计的总体要求

（1）熟悉整流和触发电路的基本原理，能够运用所学的理论知识分析设计任务。

（2）掌握基本电路的数据分析、处理；描绘波形并加以判断。

（3）能正确设计电路，画出线路图，分析电路原理。

（4）按时参加课程设计指导，定期汇报课程设计进展情况。

（5）广泛收集相关技术资料。

（6）独立思考，刻苦钻研，严禁抄袭。

（7）按时完成课程设计任务，认真、正确地书写课程设计报告。

（8）培养实事求是、严谨的工作态度和认真的工作作风。

六、课程设计的内容

（1）明确设计任务，对所要设计的任务进行具体分析，充分了解系统性能、指标内容及要求。

（2）制定设计方案。

（3）迸行具体设计：单元电路的设计；参数计算；器件选择；绘制电路原理图。

（4）撰写课程设计报告（说明书）：课程设计报告是对设计全过程的系统总结，也是培养综合科研素质的一个重要环节。

课程设计报告的主要内容如下：

（1）课题名称。（封面）

（2）中英文摘要

（3）设计的任务、指标内容及要求，应完成的任务。

（4）设计方案选择及论证。

（5）总体电路的功能框图及其说明。

（6）功能块及单元电路的设计、计算与说明。

（7）总体电路原理图及其说明。

（8）所用的全部元器件型号参数等。

（9）收获、体会及改进想法等。

（10）主要参考文献。

七、课程设计的成绩评定

（1）课程设计成绩主要根据以下几方面来评定：

设计方案的正确性、先进性与创新性。

关键电路设计与计算的正确性。

分析问题和解决问题的能力。

课题的完成情况。

课程设计报告的撰写水平。

课程设计过程中的学习态度与工作精神。

（2）按优、良、中、及格、不及格五级分制(或百分制)记分。成绩由指导教师根据学生的设计说明书及其设计期间的表现来评定，并附有指导教师评语。

八、课程设计基本选题

（一） 单相桥式可控整流电路的设计

（二） 三相半波整流电路的设计

（三） 三相桥式可控整流电路的研究

（四） 单相交流调压电路的设计

（五） 直流斩波电路的设计

九、参考书目

1．王兆安，黄俊主编．电力电子技木．第四版．北京：机械工业出版社，20xx年1月

2．王云亮主编．电力电子技术．第一版．北京：电子工业出版社，20xx年8月

3．梁廷贵主编．现代集成电路实用手册可控硅触发电路分册．北京：科学技术文献出版社，20xx年2月

十、课程设计报告内容

课程设计说明书应使用规定格式的用纸(A4)。课程设计说明书应包括如下内容。

（1）设计题目(封面)

（2）中英文摘要

（3）课程设计的要求。

（4）设计方案论证：包括设计思路、设计方法、有关计算、图表或程序等。

（5）设计结果与分析。

（6）设计体会。

（7）参考文献。

参考文献要列出3篇以上，格式如下：

[1]谢宋和，甘勇．单片机模糊控制系统设计与应用实例[M]．北京：电子工业出版社，1999：20-25．

参考书或专著格式为：

著者．书名［M」．版本（第1版不注）．出版地：出版者，出版年：引文所在页码）

[2]潘新民，王燕芳．微型计算机控制技术[M]．第2版．北京：电子工业出版社，2003：305-350． （1本书只能作为1篇参考文献，不能将一本书列为多个参考文献）

[3]范立南，谢子殿．单片机原理及应用教程［M」．北京：北京大学出版社，2006：123-130．

[4] Newman W M,SbrounllR F．Principles of interactive Computer Graphics[M]．New York：McGraw Hill,1979:10-25．

[5]卜小明，龙全术．一种薄板弯曲问题的四边形位移单元[J]．力学学报，1991,23(1):53-60．

电力电子技术课程设计

题目

姓 名：___ _______

所在学院：____ _______

所学专业：___ ________

班 级 ___ ________

学 号 ___ ________

指导教师：_____ _______

完成时间：____ _____

第二篇：单相斩控式交流调压电路课程设计

河南机电高等专科学校

课程设计报告书

课程名称：      《电力电子应用技术》      

            课题名称：     单相斩控式交流调压电路设计  

            系部名称：           自动控制系            

专业班级：           计控102班            

            姓    名：                    崔建彪                 

            学    号：                    101413233            

                           

2012年 06月20日

                            目录

1 电力电子技术发展简介... 2

2、课程设计的目的... 3

3设计工作原理... 3

4 系统工作原理... 4

5、斩控式交流调压控制电路波形图... 5

6、调试中观察到得现象及原因... 6

7、心得体会... 6

附录... 7

1 电力电子技术相关简介

   以电力为对象的电子技术称为电力电子技术，它是一门利用各种电力电子件，对电能进行电压、电流、频率和波形等方面的控制和变换的学科。              电力电子技术包括电力电子器件、电路和控制三个部分，是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
   电流有直流(DC)和交流(AC)两大类。前者有电压幅值和极性的不同，后者除电压幅值和极性外，还有频率和相位的差别。                              实际应用中，常常需要在两种电能之间，或对同种电能的一个或多个参数(如电压，电流，频率和功率因数等)进行变
变换器共有四种类型：
    交流-直流(AC-DC)变换：将交流电转换为直流电。
    直流-交流(DC-AC)变换：将直流电转换为交流电。这是与整流相反的变换，也称为逆变。当输出接电网时，称之为有源逆变；当输出接负载时，称之为无源逆变。
    交-交(AC-AC)变换，将交流电能的参数(幅值或频率)加以变换。其中：改变交流电压有效值称为交流调压；将工频交流电直接转换成其他频率的交流电，称为交-交变频。
    直流-直流(DC-DC)变换，将恒定直流变成断续脉冲输出，以改变其平均值。                                                                                                                在有电力电子器件以前，电能转换是依靠旋转机组来实现的。与这些旋转式的交流机组比较,利用电力电子器件组成的静止的电能变换器,具有体积小、重量轻、无机械噪声和磨损、效率高、易于控制、响应快及使用方便等优点。
    1957年第一只晶闸管—也称可控硅(SCR)问世后，因此,自20世纪60年代开始进入了晶闸管时代。70年代以后，出现了通和断或开和关都能控制的全控型电力电子器件(亦称自关断型器件)，如：门极可关断晶闸管(GTO)、双极型功率晶体管(BJT/ GTR)、功率场效应晶体管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等。
    控制电路经历了由分立元件到集成电路的发展阶段。现在已有专为各种控制功能设计的专用集成电路，使变换器的控制电路大为简化。
微处理器和微型计算机的引入，特别是它们的位数成倍增加，运算速度不断提高，功能不断完善，使控制技术发生了根本的变化，使控制不仅依赖硬件电路，而且可利用软件编程，既方便又灵活。传统电力电子技术以整流为主导，以移相触发、PID模拟控制方式为主。
    各种新颖、复杂的控制策略和方案得到实现，并具有自诊断功能，并具有智能化的功能。将新的控制理论和方法应用在变换器中。
综上所述可以看出，微电子技术、电力电子器件和控制理论则是现代电力电子技术的发展动力。

2、课程设计的目的

1、培养学生交流文献的能力，特别是利用Internet 检索需要的文献资料。

2、培养灵活运用所学的电力电子技术知识和创造能力性。     

3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

4、培养学生在电力电子应用领域的工程设计能力。

  5、 熟悉斩控式交流调压电路的工作原理。

6、了解斩控式交流调压控制集成芯片的使用方法与输出波形

3设计工作原理

图1、主电路原理图

一般采用全控型器件作为开关器件，其基本原理和直流斩波电路类似，只是直流斩波电路的输入是直流电压，而斩控式交流调压电路输入的是正弦交流电压。在交流电源ui的正半周，用V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道；在ui的负半周，用V2进行斩波控制，用V4给负载电流提供续流通道。设斩波器件V1、V2的导通时间为ton，开关周期为T，则导通比为α=ton/T，和直流斩波电路一样，通过对α的调节可以调节输出电压U0。

斩控式交流调压控制电路方框图如图2所示，PWM占空比产生电路使用美国Silicon General公司生产的专门PWM集成芯片SG3525，其内部电路结构及各引脚功能可参见相关资料。在交流电源ui的正半周，V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道，V4关断；在ui的负半周，V2进行斩波控制，V3关断，用V4给负载电流提供续流通道。控制信号与主电路的电源必须保持同步

图2斩控式交流调压控制电路

       4 系统工作原理

在主电路中，当数输入电压为正半周，而且V1加脉冲时，D1导通，V1触发导通，经过负载行成回路。当电源断开时，由D3、V3构成续流回路。当输入电压为负半周，经过D2、V2经负载构成回路。断电时，由V4、D4 构成 续流回路。

在控制回路中，经变压器，再通过运算放大器，经过二极管，最后到达光耦，同时在二极管后边并联一个非门再接一个光耦，从而形成回路。其他的也是类似的工作原理。

 5、斩控式交流调压控制电路波形图

电阻性负载波形

电感性负载波形

                                                                         V3波形

V4波形

V1波形

V2波形

图3斩控式交流调压控制电路波形图

6、调试中观察到得现象及原因

当电路中所接负载为电阻负载时，其波形是类似一正弦波的有许多的小圆柱构成的波形，由于输入电压为正弦波，当电压大于二极管导通电压时二极管导通，当电压小于导通电压时截止，所以中间有间断部分。当电路中所接负载为电感时，其波形的开始部分由一部分是连续不间断的，这是由于电感能阻碍电流的变化，当电流突然间增大或者减小，电感阻碍其突变，从而在负载中有持续的电流输出，进而可以测得其波形是连续的。

7、心得体会

通过电力电子课程设计的体验，加深了对课本知识的理解，能把所学的知识联系到一起，还学到了很多在书本上所没有学到过的知识，锻炼了动手能力。通过这次课程设计我懂得了理论要与实际相结合，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能有所提高，才能有所创造，还锻炼了独立思考的能力。在设计的过程中遇到很多问题，在设计的过程中发现了自己的不足之处，有些是对所学知识理解不透彻，，掌握得不够牢固，有的是动手能力差，在设计的过程中发现了自己的不足之处，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。                          在此，刚开始，对很多元件的选择都不清楚，通过老师的知道和同学的帮助，学会了如何更好的设计电路选择正确的元器件，在此想帮助过我的同学和老师表示感谢。把实验室测得的波形和仿真的波形进行对比，虽然存在一些差异，但是基本上还是一致的。

附录

参考文献

[1]. 电力电子应用技术  上海理工大学 莫正康

[2]. 电力电子技术  机械工业出版   王兆安

[3]. 电子技术常用器件应用手册 机械工业出版社 陈汝全