1、 毕 业 设 计题 目： 15kVA 逆变电源设计 系： 电气与信息工程系 专业： 电气工程及其自动化 班级： 0404 学号： 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 2008 年 月 日 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师
2、签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 湖南工程学院毕业设计论文2诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得
3、其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期： 年 月 日湖南工程学院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书设计（论文）题目： 15kVA 逆变电源设计 姓名 陈欣宁 系 电气系 专业_电气工程及其自动化 班级 学号 指导老师 职称 讲 师 教研室主任 一、 基本任务及要求：主要设计内容如下： 1、理解逆变电源的工作原理，确定系统主电路 ： 包括主电路结构的选择，逆变功率器件的选择 ，参数计算 2、确定系统驱动电路 3、设计系统的控制电路（包括保护电路、触发电路等） 4、提交毕业设计论文和图纸 参数如下: 直流侧输入电压
4、:750V 输出交流电压:380/220V 输出频率:50HZ 容量:15kVA 进度安排及完成时间1、2 月 26 日至 3 月 15 日：查阅资料；写开题报告;确定总体方案。 2、3 月 16 日至 3 月 29 日：毕业实习、撰写实习报告。 3、3 月 30 日至 4 月 15 日：确定系统主电路 4、4 月 16 日至 4 月 26 日：确定系统驱动电路 5、4 月 27 日至 6 月 2 日：设计系统的控制电路 6、6 月 3 日至 6 月 12 日撰写毕业设计论文。 7、6 月 13 日至 6 月 14 日：指导老师评阅、电子文档上传 FTP。 8、6 月 15 日至 6 月 18
5、 日：毕业设计答辩。 湖南工程学院毕业设计论文I目 录摘要 .IABSTRACT .II第 1 章 绪论 .11.1 课题背景 .11.2 现代逆变技术 .11.3 本课题的主要内容和意义 .2第 2 章 逆变功率器件的选择 .32.1 逆变器用功率开关器件 .32.2 器件的选择 .42.2.1 IGBT 的结构和特点 .42.2.2 IGBT 的基本特性 .52.2.3 IGBT 的擎住效应和安全工作区 .82.2.4 IGBT 驱动电路的要求 .82.2.5 IGBT 的保护 .92.3 逆变电路的选择 .102.3.1 逆变电路的介绍 .102.3.2 单相电压型逆变电路 .112.3
6、.3 三相电压型逆变电路 .122.3.4 逆变电路的选择 .13第 3 章 主电路设计 .153.1 系统的主电路及其工作原理 .153.1.1 主电路的主要设计参数 .153.1.2 系统组成 .153.1.3 系统的主电路图 .163.1.4 系统的工作原理 .163.2 主电路的参数设计 .163.2.1 斩波器的设计 .163.2.2 整流与逆变电路 .18湖南工程学院毕业设计论文II第 4 章 控制电路的设计 .214.1 控制电路 .214.1.1 正弦脉宽调制波（SPWM）的产生原理 .214.1.2 SA8282 特性特点 .224.1.3 单片机 AT89C51 最小系统及
7、外围扩展芯片 .264.2 驱动电路 .264.2.1 EXB840 功能介绍 .264.2.2 驱动电路的设计 .28第 5 章 保护电路 .295.1 过流保护回路设计 .295.1.1 产生原因及危害 .295.1.2 过流保护电路 .295.1.3 工作原理 .305.2 泵升电压保护回路 .305.3 过（欠）压保护回路的设计 .305.3.1 过压保护电路 .305.3.2 缓冲吸收回路设计 .31结束语 .34参考文献 .35致谢 .36附录 系统电气原理图 .37湖南工程学院毕业设计论文I15kVA 逆变电源设计摘要：本次设计的容量 15kVA，频率为 50Hz 的逆变电源，在
8、分析以 IGBT 为主要器件的逆变器基础上，给出了直流斩波电路和三相全桥逆变电路的工作原理。该逆变电源通过斩波电路将输入的 750V 直流电压转换为 440V 直流电压后经过逆变电路逆变成交流电压，最后经过变压器得到 380/220V 交流电压。逆变器中的 IGBT驱动电路由 SPWM 进行控制，通过对主要时驱动电路以及控制电路的设计，使得该逆变电源得以实现。设计中说明了对各元件的参数计算和选择，并且还提出了 IGBT 的保护电路方案。关键词：IGBT；逆变器；斩波电路；SPWM；短路保护湖南工程学院毕业设计论文IIDesigning of 15kVA Inverter PowerABSTRA
9、CT: This paper has designed a inverter power supply of volume 15kVA, working frequency 50HZ, based on that has analyzed the characteristic of IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). It was provided the working theory of DC Chopper and bridge type invert circuit. The inverter power supply first tur
10、n the 750 DC volt into 440 DC volt by Buck Converter, then The inverter control can invert 440 DC volt into 380/220 AC volt. The drive circuit of IGBT in the inverter was controlled by SPWM. The design of drive circuit and control circuit can make the inverter power supply working, There are introdu
11、ctions of design and chosen about every component, also shot circuit protection of IGBT was advanced.Keywords: IGBT; Inverter Power; Buck Converter; SPWM; Short Protection15kVA 逆变电源设计1第 1 章 绪论1.1 课题背景电源设备广泛应用于科学研究、经济建设、国防设施及人民生活等各个方面，是电子设备和机电设备的基础，她与国民经济各个部门相关，在工农业生产中应用得最为广泛。可以说，凡是涉及电子和电工技术的一切领域都要用到
12、电源设备，她不仅提供优质电能，还对科学技术的发展产生巨大的影响，例如由于超小型、高效率的高频开关电源的出现，促进了航空航天和舰船技术的发展; 不间断电源(UPS) 的研制成功大大提高了计算机、通信、导航、医疗等设备的可靠性; 脉冲电源广泛应用于电焊、电镀等行业，节省了大量的电能和原材料。从而可以看出电源技术的研究对国民经济的发展具有重大意义。电源分为三大类：1）把其他能量转换成电能，例如水力、火力、风力及核能发电等，一般称这种电源为一次电源( 即供电电源，俗称电网或市电)。2）在电能传输过程中，在供电电源和负载之间对电能进行变换或稳定处理，一般称这种电源为二次电源(即对已有的电源进行控制)。3
13、）平时把能量以某种形式储存起来，使用时再变成电能供给负载，典型的器件就是人们常见的各种蓄电池，一般称此为化学电源。其中，二次电源起着很重要的作用。二次电源，就是把输入电源(由电网、蓄电池或燃油发电机供电等)变换成在电压、电流、频率、波形及在稳定性、可靠性(含电磁兼容、绝缘散热、不间断供电、智能蓝控)等方面符合要求的电能供给负载，这是目前应用最广泛的电源技术领域，主要研究如何利用电子技术对电功率进行变换及控制，它广泛运用电磁技术、电子技术、计算机技术和材料技术等学科理论，具有较强的综合性。本课题所做的电源即属于此类。1.2 现代逆变技术逆变技术，逆变技术就是电力电子技术上的使直流变成交流(DC/
14、AC)的一门技术， 是电力电子学四种变换技术中最主要的一种。它了基本功能是是使交流电能(AC)与直流电能(DC)进行相互变换.它是电力电子技术领域中最为活跃的部分.逆变器就是通过半导体功率开关器件(SCR、GTO、GTR、IGBT 和功率 MOSFET 模块等)开通和关断作用,实现逆变的电能转换装置。现代逆变技术主要包括半导体功率集成器件的应用、功率变换电路和逆变控制技术三部分内容。15kVA 逆变电源设计2逆变技术的分类方式很多，主要分类方式叙述如下。1）按逆变器输出交流的频率分为：工频（5060Hz） 、中频（400Hz 到几十 kHz）逆变和高频（几十 kHz 到几 MHz）逆变；2）按
15、逆变器输出交流能量的去向分为：无源逆变和有源逆变；3）按逆变器功率的流动方向分为：单向逆变和双向逆变；4）按逆变器输出电压的波形分为：正弦波逆变和非正弦波逆变；5）按逆变器输出电压的电平分为：二电平逆变和多电平逆变；6）按逆变器输出的交流的相数分为：单相逆变、三相逆变和多相逆变；7）按逆变器输入与输出的电气隔离分为：非隔离型逆变、低频链逆变和高频链逆变；8）按逆变器输入直流电源的性质分为：电压源逆变和电流源逆变；9）按逆变器的电路结构分为：单端式逆变、推挽式逆变和全桥式逆变；10）按逆变器的功率开关管分为：大功率晶体管（GTR）逆变；晶闸管（SCR）逆变、可关断晶闸管（GTO）逆变、功率场效应
16、管（ MOSFET）逆变和绝缘栅双极晶体管（IGBT ）逆变；11）按逆变器的功率开关管工作方式分为：硬开关逆变、谐振式逆变和软开关逆变；12）按逆变器的控制方式分为：脉宽调制（PWM）逆变、脉频调制（PFM ）逆变和数字逆变。1.3 本课题的主要内容和意义理解逆变电源的工作原理,确定系统主电路,确定系统驱动电路,设计系统的控制电路,要求设计出输出电压为三相 380/220V，输出频率 50Hz，容量 15kVA，并设计出完善的保护功能装置。本课题的目的就是研制多功能、智能化、高性能逆变电源，要求该逆变电源具有各种保护和运行控制功能，具有完善的运行参数显示和实时监控，具有远程数据通讯能力，具体如下：1）通用性：不仅可以作为独立电源使用，还可以实现与电网电压的相位同频，实现与电网电压的相互切换，作为后备式正弦波 UPS 使用，不可以广泛应用于电力、邮电铁路等领域。2）智能化：系统有实时的监控系统，可以随时对对象进行监控，对工作参数进行修改调节。3）高性能：立足于产品化设计，采用先进合理的控制策略，实现逆变电源的高效
