电力电子 研究生 试题VIP免费

第1页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共8页一、试设计采用IGBT模块和微机（或DSP等）构成的SPWM三相逆变系统，要求在100HZ/150HZ下调制，输出电压、电流和频率可调，试画出主电路和控制电路的硬件框图和软件流程图，并给出设计思路。并要求画出u和uv的波形。设计思想：本方案以电压型逆变器（VSI）作为主工作电路，该逆变器为基于自关断器件IGBT的脉宽调制SPWM逆变器。直流端为一大电容，并由三相整流桥为其提供能量，R为泻放电阻，L为指示灯。VSI的输出端接有输出滤波器，以此来滤除开关器件通断造成的高频毛刺，从而获得较为平滑的正弦波。当载波幅值一定时，调制波的幅值改变输出电压幅值（输出电压限值由直流电压决定），载波频率设定为150Hz，调制波的频率为100HZ，直接决定输出电压频率。注意事项：（1）必须采用输出滤波器，否则很难得到较为平滑的正弦波；（2）泻放电阻当整流断路器关断时泄放直流侧电容上的能量；（3）为了使输出电压的幅值和频率稳定须采用闭环控制。第2页共8页第1页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共8页主电路框图三相桥式逆变器硬件电路如下：三相桥式逆变器控制电路框图第3页共8页第2页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共8页SPWM脉宽调制我们采用改进规则采样法的PWM调制方法改进规则采样法设三角波的周期为T，在相邻两个三角波负峰时刻ti和ti+T对调制信号采样而得到C点和D点，过C点和D点作一直线和三角波分别交于A点和B点，在A点的时刻t1和B点的时刻t2控制功率开关器件的通断。每个周期的采样时刻ti、三角波的周期T和幅值H都是确定的，设调制信号在C点和D点的值分别为s1和s2，则线段CD的方程为t−tis−s1=Ts2−s1三角波两腰的方程分别为t−tiS+H=T4Ht−ti−TS+H=−T4H分别联立方程上面三个方程，可解得t1和t2分别为t1=T(H+s1)4H+s1−s2+ti第4页共8页第3页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共8页t2=T(3H−s1)4H+s2−s1+ti这样，就得到了PWM控制信号的脉宽数据。然后，将PWM脉宽数据以串行通信的方式发送给DSP，由DSP完成PWM控制信号的产生功能。软件程序流程图三相电压输出波形如下：第5页共8页第4页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第5页共8页第6页共8页第5页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第6页共8页1、初级调压原理初级调压是通过改变闸管在每一个电源周期内的导通角的大小（相位控制）来调节输出电压的大小。电源通过调节变压器初级电压的大小，控制次级输出功率，这种线路形式可有效的减少整流器件损耗,提高设备的效率。线路形式如图1所示:2.双反星型整流第7页共8页第6页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第7页共8页上图为十二脉波二、试设计一台低压大电流（100kA/6.5V）整流系统，直流输出电压0—120V可调，直流输出电流4000—10000A可调，要求采用计算机监视每只可控硅的电流，直流输出总电流，直流输出电压，画图并用文字说明设计思路和工作原理。解：工作原理框图说明：1.整流器件选用管压降小的可控硅。2.整流电路选用两组双反星形电路，两组整流变压器的二次绕阻分别选用三角第8页共8页第7页共8页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页共8页形和星形接法，构成相位差相差30度、大小相等的两组电压接到相互串联的两组双反星形电路上，以形成12脉波的整流电流，从而减少因整流产生的谐波。3.整流变压器选用五档可调变压器，使可控硅的导通角尽可能大，以提高功率因数同时可以减少整流产生的谐波。4.采用KC系列集成化脉冲触发组件产生长触发脉冲避免在可控硅触发时间上存在时间差，以保证整流装置并联可控硅均流。5.题目要求输出恒定直流，设计采用PID闭环控制方法保证输出电流保持恒定。6.上位机对主电路各个运行参数进行实时采样、运算、显示、控制、记录及报警处理。并可以对各个控制参数、报警参数及历史数据记录时间间隔进行在线调整设定。