1.微型电动机三相方波变流电源的**设计。
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，频率稳定度高等待特点，是高效节能的微型电动机驱动电源。
2.技术要求。
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方波电源。
2)技术指标。
模拟振荡式三相对称方波变流电源输入直流电压30v，输出方波电压15v，频率406hz，电流200ma，三相电压不对称度2%，频率稳定度10 -2～10-3。
3.设计方案。
图1 设计方案。
4.电路工作原理分析及**。
1)局部电路分析。
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为三相方波电压，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移相电器组成。
rc相移电路如图2所示。
图2 rc移相电路。
其频率特性为。
f=uo/ui=1/1+jωrc式（1）
其幅频特性为。
f(ω)1/√(1+(ωrc) 2式（2）
其相频特性为。
(ω)arctanωrc式（3）
其对数幅频特性为。
20lgf(ω)20lg√(1+(ωrc) 2式（4）
由式（4）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ω=√3/rc，频率f=√3/(2πrc)，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。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3所示。
用虚拟示波器观测rc相电路的输入和输出波形如图4所示。
ab）图3 rc移相电路的幅频，相频特性曲线。
a）幅频曲线 b）相频曲线。
图4 rc移相电路的输入和输出波形。
2)整体电路。
由图3可见，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。
将三个图2所示的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，如图5所示，组成模拟振荡式三相方波电源，其环路增益af1，环路相移ψaf=-180°-540°=-720。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u(u)、u（v）、u（w）。通过计算机**，在虚拟示波器上观测到u(u)、u（v）、u（w）波形如图6所示。
图5 振荡式三相方波变流电源原理图。
图6 三项对称方波电压波形。
该变流电源可过到如下指标，输入直流电压30v，输出方波电压15v，频率406hz，电流200ma,三相电压阶跃不对称度2%，频率稳定度10 -2～10-3。
由于微型电动机的功率因数较低，电流滞后角较大，仍然需要加入整流管d1～d6，以构成续流电桥如图7所示；电阻r10、r11、r12和电容c4、c5、c6构成负载的无功功率补偿电路，电阻r10、r11、r12兼有限制输出电流的作用，避免无意中瞬间短路可能造成的电源控制微码的损坏。
图7 振荡式微型电动机三相变流电源。
1） 电路开头。
由直流电源v1和电容c7、c8、c9、c10组成，对有源移相电路提供正负15v电压。直流电压v1，通常由单相交流电源经过变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等环节后取得。
2） 电路主体部分。
将三个有源移相器级联，并将ar3的输出端与ar1的输入端连接，形成闭环电路，其环路增益af=1，环路总相移为120°+120°+120°=360°。
3） 电路尾部。
因微型电动机的功率因数较低，电流滞后角较大，图中整流管d1-d6，构成续流电桥；电阻器r10、r11、r12和电容器c4、c5、c6构成负载的无功功率补偿电路，电阻器r10、r11、r12还兼有限制输出电流的作用，避免无意中因瞬间短路可能造成的电源的损坏。
3)**。图8 示波器**图。
根据三相交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， =49kω， 100 kω, r3 =33kω，ｃ6800pf时，f0=405hz。
5.电路的调试与测量。
1)调试过程及数据记录。
实验过程中首先检查电路的正确性，无误的情况下接通电路电源。打开示波器电源，将电路u，v，w两个接入示波器的输入端，调节电位器观察示波器的波形情况，分别观察u，v，w中的任意两组电路，记录幅值，相位等数据。
数据记录：振荡式微电机三相变流电源—正弦交流电源。
yu=usinωt
yv=usin（ωt-120°）
yw=usin（ωt+120°）
波形为正弦波：幅值 10.5v
电位器为48.3kω
频率 405hz
2)调试中存在的问题。
a．布局散乱，电路连线出现交叉，连线较长。
b．出现干扰信号，除去电源，电位器后任然存在。
c．电位器调节阻值的变化很小，无法对波形产生影响。
d．振荡电路不发生作用，不起振。
e．波形不稳定，不断闪烁，没有稳定波形。
f．连线不紧密，出现波形不稳定的情况。
6.收获及体会。
在进行电路设计时要先进行**，通过一周对mｕｌｔ软件的学习，掌握了对原理图电路进行**的能力，在以后的学习工作中起到了很大的作用。还有面包板，之前在创新实践基地是焊接模型，没有用到面包板，刚开始上手的时候，有一些不熟练，通过对简单电路的练习连接之后，也渐渐熟练起来。最后的过程调试过程，虽然在刚开始没有调试出波形，不过后来发现干扰信号，连线问题之后，通过中午时间对电路做了一些修改，终于调试出了波形并记录了数据。
此次模电课程设计大大增强了我们的动手能力，对实践的认识又进了一步，也对我们提出了更高的要求，总之收获了很多，也为数电课程设计及以后的专业学习打下了很好的基础。
元器件附录：
3×33k3×100 kω
3×51 kω电位器3×6800pf
3个运算放大器6个二极管。
3×103×1nf
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