电力电子技术实训报告

电力电子技术实训报告专业：电气自动化技术班级：电气0902学号：41姓名：吴明实训地点：电力电子实训室实训时间：2011.06.13-2011.06.17沧州职业技术学院电气工程系实训报告目录实训任务书------------------1设计说明--------------------2设计电路图-------------------6结构框图---------------------7Ups电源性能特点-------------8心得体会---------------------9参考文献--------------------10沧州职业技术学院电气工程系实训报告实训任务书一、实训目的为了培养学生综合职业能力，在第二学期完成对《电力电子线路安装与维护》课程的学习以后又开设了此次实训任务，为的使同学们加强动手和实际操作能力。本实训任务是建立在实际电子器件上的一个工作环节为基础，再经过指导老师对细节的改动，为进一步加强突出知识点而设立的电力电子技术实训。希望同学们在实训过程中能够得到充分的锻炼和长足的进步。二、实训要求及时间安排本次实训为期一周，要求完成对题目的书面设计结果，其中包括主电路图、控制电路图、工作过程说明、设计说明；还要完成实践环节结果，就是根据所设计的电路图在网孔板上完成接线并试车成功；最后就是实训报告。时间实训内容指导老师星期一布置实训题目，查阅相关资料，完成初步设计李美英星期二完成书面设计结果，绘制电路图，书写设计说明，有老师检阅李美英星期三星期四进入实训室，根据所设计图纸领取工具和器件并检查是否完好，然后按照电路焊接李美英星期五完成焊接工作，在老师指导下验收李美英星期六完成实训报告李美英三、实训题目设计一个UPS电源，设计内容包括UPS电路图及UPS电路原理，设计要求：1、给出设计原理框图；2、给出具体设计思路，画出电路图；3、编写设计说明书。主要设计条件：1、提供实验箱；2、必要的元器件和导线等。1沧州职业技术学院电气工程系实训报告设计说明UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。1稳压调整电路接通开关S1，电池的24V电压经R12，VT2使12V稳压管VDZ3击穿，VT2饱和导通，VT1的基极电压稳定为12V。电池电压经VT1调整后为11.5V，作为SG3524的工作电压，从其16脚输出稳定的5V电压作为运放比较器的基准电压。220V的交流输入电压通过接插件JK4的5、6和R45输入到由VD11～VD14桥式整流电路（下文将会对桥试整流电路作出介绍），经其整流使光电耦合器PC中发光二极管发光，发光强度随市电电压而变化。A点为市电压的取样电压，分别加到电压比较器A1、A3、A4的同向相输入端，经其与VT6、VT5、VT4控制的继电器K1、K2、K3的切换，使不间断电源输出的交流电压保持稳定，实现市电和逆变器供电的转换。2充电器电路典型充电装置如下图所示：（作分离专用充电器）2图3二极管整流器加斩波型充电装置沧州职业技术学院电气工程系实训报告在图2总设计电路图中220V的交流输入电压通过变压器T的二次线圈N2变压后，经过接插件JK3的1、2输入到由VD50～VD53的桥式整流电路，经其整流，由LM317、VD23再经插件JK3的3、4给蓄电池充电。3整流电路220V交流电源输入，经过整流电路将电压转换成直流给蓄电池充电。采用升压斩波方式，电路如图4所示，这是一种能够抑制输入高次谐波干扰及改善功率因子的电路，采用PWM控制方式，由SG3524的管脚1跟踪控制，采用这种控制方式，能使输入电流为正弦波，而输入功率因子接近于1.由图可知，经二极管整流桥整流成直流。VT导通时，电路C放电，电感L储存能量，VT关断后，电感释放能量，给电容充电及给负载提供能量。4、逆变器及逆变电路5、逆变器采用正弦波PWM逆变器方式图5所示为正弦波逆变器电路。控制方式采用三角波PWM方式，但UPS负载一般为电容输入型，因输出电流峰值高，使输出电压波形畸变，为此要采取相应3图4升压斩波电路沧州职业技术学院电气工程系实训报告措施。目前采取措施是通过提高载波频率，加快控制响应，并应用瞬时波形控制方式使输出电压接近正弦波。图1中直流侧经逆变器后，再接变压器二次侧线圈N3由变压器一次侧线圈N1并上电容后输出。6逆变电路SG3524为逆变器的核心电路如图6所示：逆变频率由R18和C21以及SG3524片内振荡器决定。SG3524的11和14脚的驱动输出由9脚的高电位决定。逆变电路工作后，在N2感应出和逆变输出成正比的电压，经VD22和VD2整流，C9滤波，回馈回SG3524的1脚，作为比较电压同2脚的基准电压进行比较，改变11和14脚输出波形的占空比，使逆变器输出的电压稳定在220V。逆变原理分析：MOSFET的G极触发脉冲由SG3524的11，14脚提供。T1,T4同时触发，T2,T3同时触发。当T1,T4触发时，交流输出电压上正下负；T2,T3触发时，交流输出电压上负下正。当T1,T4关断后，由于有电感存在，电流通过VD2,VD3续流，当T2,T3关断后，由VD1,VD4来实现续流。电路中的电容C和电感L不仅能限制电压、电流的跃变，还能为阻感负载提供无功能量。4图5正弦波逆变器电路沧州职业技术学院电气工程系实训报告SG3524的基准源属于常规串联式直流稳压电源，它由集成块内部的谐波发生器，PWM比较器等组件向外提供5V的工作电压。由振荡器先产生0.6V~3.5V的锯齿波电压Vj,再变换成矩形波电压，送至触发器、或非门，并由管脚3输出。SG3524的工作原理：开关电源输出电压经取样处理后送至放大器的反向输入端接至锯齿波发生器，由此可控制PWM的脉宽调制信号，最后依次通过或非门HF1,HF2功率放大器VQ1,VQ2输出。5图6SG3524逆变电路沧州职业技术学院电气工程系实训报告设计电路图电路原理图如图所示，。6沧州职业技术学院电气工程系实训报告结构框图UPS的结构原理如图1所示。其基本工作原理是，当市电正常时，由市电供电，同时市电通过整流器整流为直流，给蓄电池充电，可保证蓄电池的电量充足。一旦市电异常乃至停电，即由蓄电池自动代替整流器向逆变器供电，蓄电池的直流电经逆变器变换为恒频恒压交流电继续向负载供电，因此从负载侧看，供电不受市电停电的影响。UPS电源应包括交流输入滤波电路及整流电路、蓄电池充电回路、PWM逆变器、各种保护线路、交流市电供电与UPS逆变器供电之间的自动切换装置、控制电路等。7沧州职业技术学院电气工程系实训报告UPS电源性能特点1提高供电品质通过输入输出双重隔离以及双变换工作模式，使其输出成为稳压稳频的标准正弦波波形。不受其输入电源变化的影响。2市电掉电保护若输入电源断电，UPS由电力系统自备的直流屏供电（DC110/220V），负载供电无中断。3提高噪声抑制由于使用隔离变压器和交---直---交变换方式，输入电源中的杂波被有效地滤除，使负载能得到干净的电源。4内部安装逆止二极管UPS的直流输入侧与直流母线之间通过逆止二极管相连，可防止直流母线电压比直流输入侧电压高而向直流屏反灌，起到保护直流屏的作用。5交流母线与直流母线隔离完全屏蔽了交流母线与直流母线之间的互相影响。6延时软启动功能具有完备的延时软启动功能，能大大减小系统启动过程中对设备和电网的冲击。7告警和保护功能具有多种告警方式，可通过声、光、LCD、输入输出接点以及通讯传输方式对当前发生的告警进行及时、准确和详细的提示，在提高系统可靠性的同时，帮助维护人员准确快速地定位及排除故障。无源故障接点：“逆变故障、旁路异常、直流异常”AC220V/1A常开触点..8保护功能具有输入接反保护、输入欠压保护、输入过压保护、输出超载保护、输出短路保护、过热保8沧州职业技术学院电气工程系实训报告心得体会通过一个星期的电工实习，使我对电器元件及电路的连接与调试有一定的感性和理性认识，打好了日后学习电工技术课的基础。同时实习使我获得了自动控制电路的设计与实际连接技能，培养了我理论联系实际的能力，提高了我分析问题和解决问题的能力，增强了独立工作的能力。最主要的是培养了我与其他同学的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。一周的实习过程中，最挑战我动手能力的一项训练就是连接电路。对我来说，这无疑是一门新的学问，既是一种挑战，也使我学到了很多有使用价值的知识。这个实习是我最感兴趣的实习，因为从小我就喜欢组装和拆卸。总结这个实习，我感觉自己有时候十分的粗心。刚开始检测电器元件的时候，由于粗心，竟然将已损坏的元件误检测成为正常元件，结果导致我又重新连接线路，浪费了大量的时间。在连接元件过程中，由于事先没有计划好元件之间的连接，导致接线在电路板上长距离绕行，既浪费了材料，又使电路板面显得凌乱。但值得欣慰的是，我连接的线路的接线头达到了老师讲解时提出的“似露非露”的标准。在这个实习环节中，我明白了细心的重要性。同时也明白了自己的动手能力还十分的不足，缺乏锻炼，在这种情形下无法胜任以后的工作，所以在日后的学习过程中，我应该努力的将理论与实际联合起来，着重锻炼自己的动手能力，使自己面对以后的工作时有一定的底气与信心。9沧州职业技术学院电气工程系实训报告参考文献【1】《电力电子变流技术》（第3版）——黄俊，王兆安.1994北京：机械工业出版社【2】《电力电子技术》（第4版）——黄俊，王兆安.北京：机械工业出版社【3】《新型电源电路应用实例》——薛永毅，王淑英，何希才，2001.10，电子工业出版社，【4】《新型稳压电源及应用实例》——何希才，张明莉编着，2004.2电子工业出版社【5】《现代电力电子技术》——张立，赵永健.1992北京：科学出版社【6】《电力电子学》——赵惠昌.1994，北京：兵器工业出版社【7】《UPS供电系统应用手册》——张乃国10