模电论文——振荡式微型电动机三相交流电源的仿真设计

本科生课程设计报告

题目：  振荡式微型电动机三相交流 电源的设计

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指导教师  

模电课程设计报告

         ----------振荡式微型电动机三相交流电源的设计

课程设计小组成员：课程设计指导老师：课程设计时    间：2012.6.25~2012.7.1

一、课题名称：

振荡式微型电动机三相交流电源的设计

二、设计内容及要求：

1.振荡式三相正弦波变流电源：

输入直流电压正负15V，输出三相交流电压正负10V，频率405HZ，输出电流200mA以上，三相电压不对称度小于2%，频率稳定度~，正弦波的失真度小于1%。

2.振荡式三相梯形波变流电源：

 输入直流电压正负30V，输出移相交流电压正负14V，频率500HZ，输出电流200mA以上，移相电压不对称度小于2%，频率稳定度~，梯形波的失真度小于1%。

3.振荡式三相方波变流电源：

输入直流电压正负30V，输出方波交流电压正负15V，频率406HZ，输出电流200mA以上，方波电压不对称度小于2%，频率稳定度~。

三、设计的电路图以及工作原理分析、器件参数选择：

1. 振荡式三相正弦波：

（1）电路原理图：

（2）工作原理分析：

= — 

幅频特性为:    

  式中，为反相输入运算放大器的基本相移，为有源移相的附加相移。由幅频特性得出有源移相器的对数幅频特性为：

㏒㏒㏒

=2，，并代入相频特性和对数幅频特性式中可得有源移相器的增益，这是有源移相器构成正弦波震荡器的幅值平衡条件，相移领先输入电压相位角，是有源移相器构成正弦波震荡器的相位平衡条件。

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，形成环电路，将构成振荡式三相正弦波变流电源。

（3）器件参数选择：

根据三相变流电源的技术指标要求，可调节并确定有源移相器的参数：

经计算可得有源移相器的数据为： Hz，相移，增益20㏒。

此电路增益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时U-V-W

即                   

2.振荡式三相梯形波：

（1）电路原理图：

（2）工作原理分析：

= — 

幅频特性为:    

  式中，为反相输入运算放大器的基本相移，为有源移相的附加相移。由幅频特性得出有源移相器的对数幅频特性为：

㏒㏒㏒

=2，，并代入相频特性和对数幅频特性式中可得有源移相器的增益，这是有源移相器构成正弦波震荡器的幅值平衡条件，相移领先输入电压相位角，是有源移相器构成正弦波震荡器的相位平衡条件。为产生梯形波震荡，须使》2，并保证平衡条件，利用集成运算放大器的非线性限幅特性，产生梯形输出

（3）器件参数选择：

参数取值：  R=5.1K   R=100K   R =4.7K  C=6800PF。

这是集成运放的增益为A=19.6》2 。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，使其环路增益AF》1，环路相移=0，该电路将产生梯形波震荡。在AR1、AR2、AR3的输出端U、V、W产生对称的三相梯形波电压U U U

3.振荡式三相方波：

（1）电路原理图：

（2）工作原理分析：

其频率特性为：  F==

其幅频特性：F(=

其相频特性为 

其对数幅频特性为：

               20㏒F（=-20㏒

由式可知，附加相移，是产生三相方波的相位条件，由此，可导出该条件下的振荡角频率，频率f=，是产生方波的幅值条件，因集成运算放大器开环工作二满足。输出方波的幅值守集成运算放大器的非线性特性的而稳定。

（3）器件参数选择：

电路参数设定：R=100K  C=6800pf

此时，F=-6dB， f=406hz，所以该移相器与开环的集成运算放大器相结合，能满足产生方波振荡的幅值和相位条件。

将三个RC移相电路和三个功率集成放大器级联，如上图所示，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.

四、调试过程：

1. 振荡式三相正弦波：

接好电路，首先调节R，利用万用表将其调到阻值为49K，接好电源正负极，接好地线，将三相输出端得任意两端接到示波器的输入端，调节示波器，使其显示清晰稳定的波形，并读出波形中的频率 幅值并做记录。

相关数据及波形记录：

f=416Hz,  A=9V 

 2.振荡式三相梯形波：

接好电路，首先调节R，利用万用表将其调到阻值为5.1K，R =4.7K,接好电源正负极，接好地线，将三相输出端得任意两端接到示波器的输入端，调节示波器，使其显示清晰稳定的波形，并读出波形中的频率 幅值并做记录。

相关参数及波形记录:

f=454Hz,  A=11V 

3.振荡式三相方波：

接好电路，,接好电源正负极，接好地线，将三相输出端得任意两端接到示波器的输入端，调节示波器，使其显示清晰稳定的波形，并读出波形中的频率 幅值并做记录。

相关参数及波形记录

幅值A=10V，频率f=416hz  相移

五、总结与体会：

开始没有接触的时候觉得实验很难，实验之前在网上查阅了很多资料，慢慢的了解了面包板的用途。在实验之前，我与同组同学王幼琴一起根据原理图连接好实物图，考虑线路的布局，怎样布局合理美观而且易于检查错误，此过程中真正考察了我们实际的动手能力和思维能力，同样我们的能力得到相应的锻炼。实验的当天，在实验室我们将搭好的电路接好电源及示波器进行观察实验结果，刚开始的正弦波几乎是同相的，我们一直以为是电位器的问题，但是不管怎么调电位器，相位差就是不变，最后请教了老师，才知道是示波器的原因，最后经过调试，我们顺利的将波形调出，并对实验的数据进行了记录。接着我们重新搭建了方波的电路，本次搭建吸取上次实验教训，认真仔细的搭建并做了检查，同样顺利的得到了方波的实验波形。通过本次课程设计我们锻炼了自己实际应用能力，合作精神及遇事冷静检查错误的能力。实验已经无形中增强了我们的动手能力，激发了我们对模电的兴趣，希望这种课程设计以后还会多些

六、器件清单：