班级：08电气2班

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学号：**********

组别：5

同组成员： 

设计要求：

逆变器类型：三相

输出电压（单相电压）：220V

输出功率：8KVA

输出频率：60HZ

功率因素：0.8～1

过载倍数：2

（1）、设计主电路参数，包括磁性原件结构参数。

（2）、给出控制策略，设计控制器参数。

（3）、建立仿真模型，给出仿真结果，对仿真结果进行分析。

单相逆变器电路：

+

                                  R    L

E                                        C

 -    

设计步骤：

    （1）、根据负载要求，计算输出电路参数。

    （2）、根据输出电路输入端要求计算逆变电路参数。

    （3）、根据逆变电路输出端要求计算输入端参数。

    （4）、根据逆变电路输入端参数计算输入整流电路参数。

（5）、输入与输出之间有电流匹配或电气隔离时加变压器。

负载电路参数计算：

等值电路：

1、负载电阻最小值：,  ,

                    ,    ,

2、负载电感最小值：无功功率

    由，得

3、滤波电容设计：滤波电感感抗：，

滤波电容容抗：，

取滤波电容容抗等于负载电感感抗的2倍：

，

计算电容：，

考虑实际,取130uF，13个10uF，250V、60HZ的电容，

则

4、无隔离变压器时，逆变器输出电流计算（有效值，设计变压器，滤波电感时参考）

                                0           

0                             

纯阻性相量图：（）             阻感性相量图： 

    长期连续最大电流（极限值）：

    短期最大电流：

5、无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值（选开关器件时参考）：

    长期连续电流峰值：

    短期最大电流：

作用： 减小输出电压中谐波电压（L大），

            保证基波电压传输（L小），

设计滤波器注意收下问题——逆变电路

滤波电路固有频率应远离输出电压中可能出现的谐波频率。

不应太大而接近1。

应该较小，（R按最重负载时考虑 ）

（由于滤波电容C对输出电流比较大，故优先考虑），

时，，取。

，

验证：固有频率

            <<1

6、逆变电路输出电压，（滤波电路输入电压）：

    空载：

                            此时， 

       0         故

，升压。

    满载：

             0            

此时： 

    满载阻感性：

         0           

此时： 

    过载纯阻性（）：

此时： 

    过载阻感性：

         0           

此时： 

7、逆变电路输出电压：

    逆变电路：

单相全桥电路： 

    整流电路：

        考虑到电路管压降、电阻、电感压降。取450V。

考虑桥臂上下互补通断时需保留“死区”间隔，以及开头管压降影响：，

        ，取。，取，

        ，取290V

8、逆变电路和输出电路之间的电压匹配：

    理想变压器：，

    考虑变压器内阻、电压损耗等原因，N略作调整：

        ，

        ，

9、根据开关压降电流选择开关保护：

    ，选150A，经济性好。

    ，选250A，可靠性高。

10、开关器件的耐压：

        主开关器件耐压，要根据所有情况下所承受的最高工作电压考虑。

主开关器件承受最高电压时刻一般出现在输入电压最高、输出负载最轻的情况下：

        空载： 

    额定电压选择实际工作情况的2倍（耐压）：

        。取1200V耐压水平的开关器件。

11、变压器的计算：

        变压器除电气参数计算外，在实际加工制造前，还需要进行各种机械结构参数计算，计算包括：变压器的额定功率、铁心截面面积、初级线圈电流、各线圈匝数、线圈所用导线直径和核算铁心窗口面积。

    计算变压器的额定功率：

        出功率： 

        入功率： 

        似值：，   ：变压器效率。

计算初级电流：

    ，

K由变压器空载电流大小决定的，经验系数、容量越小，K越大。

    计算铁心净截面积（Sc）实际截面积（）：

经验公式： 

K视硅钢片的质量而定，之间，质量越好，K越小，考虑硅钢片之间的绝缘扯之间的绝缘和空隙，实际截面积大于计算值。

            ， 

    根据算出的求硅钢片舌宽a（有固定标准可查，手册得到）

                           h：窗口高度

                                      c：窗口宽度

                                      a：舌宽

                           b：铁心厚度

    计算线圈匝数，确定每伏匝数：

f：频率，

：铁心磁通宽度（高斯）

N：匝数

初级：（匝）

次级：（匝）

1.05～1.10，铜阻产生电压降而应增加匝数的系数

    计算线圈导线直径：

    导线电流：，为电流密度

    S：导线截面积()

    d：导线直经()

    初级： 

    次级： 

    检验铁心窗口面积：

    h、c可查表得到，线圈在框架两端共贸10%不绒线，

    框架实际高度： 

    毎层可绕匝数：，取整（取小）

    ：导线连同绝缘层的有效直径

    ：绕制的稀疏系数， 

    每组线较所绕层数： 

    初线圈的总厚度： 

    a：层间绝缘，：实际直径，：线圈间绝缘厚度。

：框架厚度， 1.1～1.2：叠绕系数。

单相逆变器的数学模型：

r：考虑滤波电感L的等效串联电阻，死区效应，开关管

导通压降，结跏电阻等逆变器中各种阻尼因素的综合

等效电阻。

L、C：低通滤波器

：直流电压

：电感电流

：滤波电路输入电压/逆变电路输出电压/输出电路输入

电压

：逆变器输出电压

：负载电流，可看做系统的一个外部干扰输入量，即符

合逆变电路多样化情况，又可以建立一个形式简单且

不依赖于负载类型的逆变器数学模型。

单相逆变器的控制策略：

    单闭环控制：

闭环输出电压：

    闭环系统特征方程：

                    ……

闭环系统的动态响应性能取决于闭环极点在S平面的分布位置。

    高阶系统动态性能由对立导极点决定：

    作主导极点：

极点的配置法则希望特征方程：

                    ……

对比、有：

                                    ……

其中：，，， 

将以上数据以及，代入可得到：

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