本科生课程设计报告。
题目：振荡式微型电机三相变流电源的设计。
物联网工程学院通信工程专业。
学号 0702090203
学生姓名。指导教师叶雁群
2024年6月28号。
目录。1、技术背景3
2、设计课题3
3、设计要求及技术指标3
4、设计方案3
5、电路工作原理分析及**3
1、振荡式三相方波变流电源3
2、振荡式微型电动机三相变流电源………7
6、电路的安装、调试与测量9
七、课程设计中的收获与体会10
八、附录11
一、技术背景：
电力电子装置正在向容量更大和容量更小的两个方向发展。小容量方面，正在向以家电、通信设备、办公自动化、智能机器人等领域的驱动电源为代表的方向发展。方波变流电源具有转换效率高，三相对称性好，频率稳定度高等特点，是高效节能的微型电动机驱动电源。
二、设计课题：微型电动机三相方波变流电源的**设计。
三、设计要求及技术指标：
1、设计要求：要求采用电子工作平台（ewb）软件，设计模拟振荡式三相对称方波变流电源。
2、技术指标：输入直流电压24v，输出方波电压12v，频率405hz，电流200ma，三相电压不对称度2%，频率稳定度10-2~10-3。
四、设计方案：
1、利用具有过电流保护和过热保护等环节的集成功率放大器构成有源移相器；
2、由三个相同的有源移相器构成闭环电路，产生正弦波**，将直流电变换成对称的三相正弦交流电；
3、通过续流电路和功率补偿电路得到稳定的正弦波电路。
五、电路工作原理分析及**。
1、振荡式三相方波变流电源。
模拟振荡式三相方波变流电源将单相交流电经整流、滤波、稳压后获得的直流电转变成三相方波电压，以驱动三相微型电动机。其基本单元电路由具有过电流保护和过热保护环节的集成功率运算放大器和相位滞后的rc移相器组成。rc移相器如图1所示。
其频率特性为 （1）
频特性为2）
其相频特性为3）
其对数幅频特性为 （4）
由式（3）可知，附加相移ψ=-60°,是产生三相方波振荡的相位条件，由此，可导出该条件下振荡角频率，频率，是产生方波振荡的幅值条件，因集成运算放大器开环工作而满足。输出方波的幅值受集成运算放大器振幅的非线性特性的限制而稳定。
图 2 三相方波电流源原理图。
在设定电路参数 r=100k ,c=6800pf时，从扫频仪观测到附加相移 =-60°,f=-6db,f=406hz,所示该移相器与开环工作的集成运算放大器相结合，能满足产生方波振荡的幅值条件和相位条件。将rc移相电路和三个功率集成运算放大级联，并将ar3的输出端与r1连接，形成闭环电路，组成模拟振荡式三相方波电源，其环路增益af>>1,环路相移。该电路产生方波振荡，在ar1,ar2,ar3的输出端u,v,w产生对称的三相方波电压。
通过计算机**，用虚拟扫频仪观测rc移相电路的幅频特性和相频特性曲线如图2、图3所示，在虚拟示波器上观测rc移向电路的输入输出波形如图4所示，图2中波形如图5所示。图2图3
图4图5
2、振荡式微型电动机三相变流电源。
集成功率运算放大器ar1和外围元件r1、r2、r3，电容c1构成有源移相器，如图6。
其频率特性为。
其幅频特性为。
其相频特性为。
式中，为反相输入运算放大器的基本相移；为有源移相器的附加相移。
由式（2）得出有源移相器的对数幅频特性为。
图6 有源移相器。
若取，并代入式（7）、式（8）可得到有源移相器的增益a（w）=1,这是有源移相器构成正弦波振荡器的幅值平衡条件；相移，表明输出电压领先输入电压相位角，是有源移相器构成正弦波振荡器的相位平衡条件。
根据三相变流电源的技术指标的要求，可调节并确定有源移相器的参数，当，，，时，在虚拟频率特性图示仪上观测到有源移相器的一组数据为：，相移，增益。
将三个图6所示的有源移相器级联，并将ar3的输出端与ar1的输入端连接，形成闭环电路，构成振荡式微型电动机三相变流电源，如图7所示。其环路增益af=1,，三相有源移相器总相移为，该电路将产生正弦波振荡，在ar1、ar2、ar3的输出端，即w、v、u端产生对称的三相正弦波电压，三相正弦波电压的相序是u-v-w即。
三相对称电源的频率为，图6中的直流电压v1由交流电源经过整流、滤波、稳压电路后获得。
图7 振荡式微型电动机三相变流电源。
**图如图8所示。
图8六、电路的安装、调试与测量。
1、在面包板上大致布局，参照原理图，将元器件按次序一一插在面包板上；
2、按图示，各元器件之间接线；
3、从面包板上拉出接电源正极、电源负极、接地线，并一一和试验箱上的电源、接地线相连接；
4、从输出端拉出w、v、u三条线，分别两两连接示波器；
5、打开试验箱的电源和示波器的电源，观察波形；
6、调节示波器，使波形大小适中，发现两两波形，幅值一样，相位差120。，读出频率；
7、实验结束，整理器材，拆面包板。
实物图如下：
图9 示波器显示图图10 面包板线路图。
七、课程设计中的收获与体会。
通过此次课程设计，让我收获的知识和经验颇丰。作为工科学生理论与实践相结合是必不可少的能力，这就要求我们做到既要有深刻扎实的理论知识，还要有很强的动手操作能力。此次实习让我受益匪浅，在很多方面都有很大提高，加深了对电路的分析能力；掌握了常用电子器件的的类型和特性，学会了面包板上熟练的连接电子电路及安装与调试；培养了自己解决问题的能力，了解了关于课程设计应注意的方方面面，同时让我懂得了无论做任何工作都要具有良好的心理素质与专业素质，遇事不要心急气躁，而应冷静对待，做任何事都要严肃认真加细心，作为通信专业的学生，我们要养成仔细严谨的工作和科学作风，容不得半点儿马虎，此次亲身体验使我意识到一个元器件甚至一根导线的接错，就会影响整个结果的成与败，更使我意识到了自身的不足，从而能够为以后的继续学习积累了一笔宝贵的财富。
自行完成课程设计的机会。
八、附录：1、主要元器件：
2、lm741运放管脚图。
3、面包板的构造。
面包板（集成电路实验板）是电路实验中一种常用的具有多孔插座的插件板，在进行电路实验时，可以根据电路连接要求，在相应孔内插入电子元器件的引脚以及导线等，使其与孔内弹性接触簧片接触，由此连接成所需的实验电路。图10为syb—118型面包板示意图，为4行59列，每条金属簧片上有5个插孔，因此插入这5个孔内的导线就被金属簧片连接在一起。簧片之间在电气上彼此绝缘。
插孔间及簧片间的距离均与双列直插式（dip）集成电路管脚的标准间距2.54mm相同，因而适于插入各种数字集成电路。
4、面包板使用注意事项：
插入面包板上孔内引脚或导线铜芯直径为0.4～0.6mm，即比大头针的直径略微细一点。
元器件引脚或导线头要沿面包板的板面垂直方向插入方孔，应能感觉到有轻微、均匀的摩擦阻力，在面包板倒置时，元器件应能被簧片夹住而不脱落。面包板应该在通风、干燥处存放，特别要避免被电池漏出的电解液所腐蚀。要保持面包板清洁，焊接过的元器件不要插在面包板上。
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