pwm开关型功率放大器

电力电子技术

课程设计报告

题目PWMf关型功率放大器的设计

专业电气工程及其自动化

班级电气

学号

学生姓名

指导教师

2008年春季学期

起止时间：2008年6月23日至2008年6月27日

一、总体设计

1 ?主电路的选型（方案设计）

经过对设计任务要求的总体分析，明确应该使用电力电子组合变流中的间接交流变流的思想进行设计，因为任务要求频率是可变的，故选择交直交变频电路（即VVVF 电源）。交直交变频电路有两种电路：电压型和电流型。在逆变电路中均选用双极性调制方式。

方案一：采用电压型间接交流变流电路。其中整流部分采用单相桥式全控整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM e变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。电路原理图如下所示：

方案二：采用电压型间接交流变流电路。其中整流部分采用单相全桥整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM K变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。电路原理图如下所示：

方案三：采用电压型间接交流变流电路。其中整流部分采用单相桥式PWM 整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM e变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感

性。电路原理图如下所示：

分析：

方案一中整流电路与逆变电路都采用全控型可以通过控制a角的大小来控制Ud 的大小。

方案二中的整流电路是单相全桥整流电路，属于不可控型。Ud大小不可变。

方案三采用双PWM&路。整流电路和逆变电路的构成可以完全相同，交流电源通过交流电抗器和整流电路联接，通过对整流电路进行PWMI制，可以使输入电流为正弦波并且与电源电压同相位，因而输入功率因数为1,并且中间

直流电路的电压可以调整。但由于控制较复杂，成本也较高，实际应用还不多，故此处没有选用。

经过分析我选用了方案一。其中控制部分采用双极性PWM波控制触发，从而控制负载电流和电压。由于逆变部分采用电压型逆变电路，所以当选用电阻性负载时其电流大致呈正弦波，电压呈矩形波。

0.9Ud

、主要参数及电路设计

1. 主电路参数设计

■

由已知条件可得负载端的电流I

P _

500 U

一

100

R = U = = 20

电阻R i 5 20

Q 。电压计算：对电压波形进行定量分析, 把幅值为Ud 的矩形波U o 展开成傅立叶级数得

4U

U o

(sin t sin3 t sin5 t )

其中基波的幅值U o1 m 和基波有效值U ol 分别为

4U

o1m

-1.27U

2 2U

o1

二

0.9U

所以

0.9

100 0.9 111.1V

因为U =0.9U cos

所以U

0.9 cos a

二

142 .56V

2?总体实现框架

由此确定变压器的变比为1.54 2. 滤波时电感L=10mH 电容C=1mF 3. 并联的电容C=10mF

三、仿真验证（设计、存在的问题及解决方法） 1. 测试方案

交流电压经过变比为3： 1变压器输出适合本题大小要求的电 压，通过单相桥式全控整流以后，再接 PWM 逆变电路，PWM F 关型 交流信号功率放大器控制IGBT 的导通与关断。通过对输入信号幅值 的调节来控制占空比，从而控制输出电压、电流的大小。 2. 仿真验证

a ） 主电路输入为单相交流电源，额定电压 220V ；

b ） 要求放大器额定输出功率 500VA ，额定输出电压IOOV AC ，放大 倍数为20；

Ini . so . ^^AAAr-

■ ■ X o ■

c）输入信号：0~5V AC，信号频率范围：40~500Hz;

3. 仿真波形