EWB仿真設(shè)計報告

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1、目錄振蕩式微型電動機三相變流電源仿真設(shè)計2一、設(shè)計要求與技術(shù)指標2二、技術(shù)背景2三、原理與電路設(shè)計2四、仿真技術(shù)指標與結(jié)果4五、附錄（器件清單）6振蕩式微型電動機三相方波電源仿真設(shè)計7一，設(shè)計要求與技術(shù)指標：7二、技術(shù)背景7三、原理與電路設(shè)計7四、仿真技術(shù)指標與結(jié)果9五、附錄（器件清單）10振蕩式微型電動機三相梯形波電源仿真設(shè)計11一，設(shè)計要求與技術(shù)指標11二、技術(shù)背景11三、原理與電路設(shè)計11四、仿真技術(shù)指標與結(jié)果14五、附錄（器件清單）18EWB仿真設(shè)計(選做)19一、產(chǎn)生方波19二、三角波轉(zhuǎn)正弦波20三、產(chǎn)生階梯波2

2、1-22-振蕩式微型電動機三相變流電源仿真設(shè)計一、設(shè)計要求與技術(shù)指標1.設(shè)計要求:將輸入交流電轉(zhuǎn)換成直流電,再將直流電轉(zhuǎn)換成對稱三相交流電。2.技術(shù)指標:輸入直流電壓30伏，輸出三相交流電壓20伏，頻率405Hz，輸出電流200mA，三相電壓不對稱2%，頻率穩(wěn)定度10-2～10-3，正弦波失真度1%。二、技術(shù)背景隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展和學科領(lǐng)域的相互滲透，微電機生產(chǎn)制造技術(shù)已從單純的機械電氣技術(shù)向高度集成化的數(shù)字電子化方向發(fā)展。微電機的應(yīng)用迅速從軍事裝備、工業(yè)自動控制系統(tǒng)擴展到辦公自動化、家庭自動化和工廠自動化領(lǐng)域，據(jù)

3、國際小機電制造商統(tǒng)計，微小型電機的典型應(yīng)用在5000種以上。我國2000年微型電動機的產(chǎn)量達50億臺，約占全球產(chǎn)量的60%。微電機的數(shù)量大、種類多、用途廣，對驅(qū)動電源性能將提出更具體的要求。本節(jié)將利用具有過電流保護和過熱保護等環(huán)節(jié)的集成功率放大器構(gòu)成有源移相器，再由三個相同的有源移相器構(gòu)成閉環(huán)電路，產(chǎn)生正弦波振蕩，將直流電變換成對稱的三相正弦交流電，并采用電子工作平臺（EWB）軟件進行研究。該三相變流電源的結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)指標優(yōu)良、使用方便、便于集成化。三、原理與電路設(shè)計微電機驅(qū)動電源的基本單元電路如圖1所示，集成動率運算發(fā)

4、大器AR1和外圍元件R1、R2、R3，電容C1構(gòu)成有源移相器，其頻率特性為A（jω）==-（1）其幅頻特性為A（ω）=（2）其相頻特性為φ（ω）=-π-arctanωR2C1（3）-22-式中，-π為反相輸入運算放大器的基本相移；arctanωR2C1為有源移相器的附加相移。由式（2）得出有源移相器的對數(shù)幅頻特性為20lgA(ω)=20lg-20lg(4)若取R2/R1=2,ω=ωo=/(R2C1),并代入式(3),(4)可得有源移相器的增益A(ω)=1,這是有源移相器構(gòu)成正弦波振蕩器的幅值平衡條件；相移ψ（ω）=-180

5、0-600+3600=1200，表明輸出電壓Uo領(lǐng)先輸入電壓Ui相位角1200，是有源相位器構(gòu)成正弦波振蕩器的平衡條件。通過計算機仿真可在虛擬掃頻儀上觀察到有源移相器的幅頻特性曲線和相頻特性曲線。圖2所示是有源移相器輸出電壓Uo和輸入電壓Ui的波形。圖1有源移相器圖2幅頻特性和相頻特性曲線根據(jù)三相變流電源的技術(shù)指標的要求，可調(diào)節(jié)并確定有源移相器的參數(shù)，當R1=49KΩ，R2=100KΩ，R3=33KΩ，C1=6800PF時，在虛擬頻率特性圖示儀上觀測到有源移相器的一組數(shù)據(jù)為：f=405Hz,相移φ=1200，增益20lgA

6、(ω)=0。在三個圖所示的有源移響器級聯(lián)，并將AR3的輸出端與AR1的輸入端連接，形成閉環(huán)電路，構(gòu)成振蕩式微型電動機三相變流電源，如圖3所示。其環(huán)路增益AF=1，三個有源移相器總相移為1200+1200+1200=3600-22-，該電路將產(chǎn)生正弦波振蕩，在AR1、AR2、AR3的輸出端，即W、V、U端產(chǎn)生對稱的三相正弦波電壓，三相正弦波電壓的相序是U-V-W，即Uu=Usin(ωt)Uv=Usin(ωt-1200)Uw=Usin(ωt+1200)三相對稱電源的頻率為f=/(2πR2C1)。四、仿真技術(shù)指標與結(jié)果1、仿真技

7、術(shù)指標：為使三相變流電源電路較快地起振,并在電源波動和出現(xiàn)干擾脈沖時穩(wěn)定可靠地工作,應(yīng)使環(huán)路增益AF略大于1,即應(yīng)使移相器的靜態(tài)增益A(w)=R2/(2R1)≥1,即R2≥2R1,可通過調(diào)節(jié)圖7-10中“同變（軸）電位器”R1達到這一要求。如果靜態(tài)增益調(diào)得過大，受集成運算放大器非線性特性的限制，輸出電壓波形將出現(xiàn)失真。圖7-11是在虛擬示波器上觀察到的三相對稱電壓的波形。該變流電源可達到如下指標，輸出直流電壓30V，輸出三相交流電壓20V，頻率405HZ，電流200mA，三相電壓不對稱度2%，頻率穩(wěn)定10-2-10-3，正

8、弦波失真度1%。微型電動機的功率因數(shù)較低，電流滯后角較大，整流管D1-D6構(gòu)成續(xù)流電橋；電阻器R10、R11、R12，和電容器C4、C5、C6構(gòu)成負載的無功功率補償電路，電容C4、C5、C6的取值應(yīng)根據(jù)電動機的功率因數(shù)和補償要求進行計算。電阻器R10、R11、R12還兼有限制輸出電流的作用，避免無意中因