杜新亚2012_毕业设计(论文)中期报告

第一篇：杜新亚2012_毕业设计(论文)中期报告

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

毕业设计（论文）题目：电力电子变压器的设计与分析 专业：电气工程与自动化专业

学生信息：学号 087056、姓名 杜新亚、班级C087 指导教师信息：

教师号

96023 姓

名

曹淑瑛 职

称

副教授

报告提交日期：2010-5-13 中期报告内容要求：（①毕业设计中期报告要求提交阶段设计成果或实验结果；②毕业论文中期报告要求提交实地（现场）调查研究报告。）篇幅要求：根据专业要求由系主任规定，但不可低于2000字

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电力电子变压器的设计与分析 电力电子变压器概述

电子电力变压器（简称EPT）是采用电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递的一种新型变压器。阐述了EPT的基本理论并对一种新的EPT实现方案进行了稳态特性仿真，以及4种情况下的动态特性仿真，结果表明可以保证原副方良好的电压、电流波形，具备良好的控制特性，并且具有电能质量调节器的功能，可以作为一种新型的电能质量调节装置。电力电子变压器主要由初、次级功率变换器以及联系二者之间的高频变压器组成。从电力电子变压器的输入输出特性看, 相当于交/交变换。其基本工作原理为输入的工频电压经过原边变换器调制为高频交流电压, 通过高频变压器耦合至副边, 再通过副边的功率变换器将其转换为所要求的电压。可以通过增加变压器的工作频率来减小其体积。利用现代电力电子技术和适当的控制方案, 将工频交流电调制为高频交流电, 然后经过高频变压器进行隔离和电压变换, 再把高频交流电变为工频交流电, 从而实现变压器的小型化和轻型化。

电力电子变压器的几种电路类型： 1.斩控式电力电子变压器

美国电科院于 1995 年制出第一台电力电子变压器实验样机, 其主电路拓扑如下图1, 该电力电子变压器采用 Buck 型主电路结构。河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

该电路结构简单, 容易实现电压调节。但这种电路也有很多缺点: 电路包含串联器件, 难以控制;没有实现变频;没有电气隔离;不能抑制输入的电流谐波和调整功率因数。因此, Buck 型电力电子变压器不能真正用于输配电系统。

图1 Buck结构

2.交-交-交变换电力电子变压器

1999 年美国德州大学 M.Kang 等人提出交—交—交电力电子变压器, 如图 2-2 所示。该电路由初级、次级两个功率变换电路和高频变压器构成, 在两级功率变换电路中, 每个桥臂由上、下两个背对背的功率器件连接, 这种连接方式可以实现电能双向流动。

这种电路的优点有: 变压器的传送容量及效率较 Buck 型电路有所提高;变压器的体积和重量明显减小;其原理也较简单。但该电路包含的器件较多,结构复杂, 而且控制时还必须保证原、副边同步。

图2交—交—交结构

3.反激式电力电子变压器

图 2-3 为采用反激型变换器的电力电子变压器。该结构避免过多的中间阶段, 使结构简化, 河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

从图中也可看出, 整个装置的开关器件只有 6 个, 大大少于前面两种结构。

这种电路的显著优点是: 它所需要的开关器件较少；电源侧的电感和电容组成 LC 滤波电路, 可以在一定程度上解决电能质量问题。但是, 由于反激式变换电路主开关电压应力较大, 难以应用于输入电压较高的场合;另外, 反激变换电路的变压器要加气隙, 所以漏感较大, 会在变压器上产生很高的尖峰电压, 从而进一步增加变压器上的电压应力, 并使电磁干扰较为严重。

图3反激式结构

图2为单相交-交-交变换型电力电子变压器主电路的拓扑结构,它由原、副边交-交变换器,以及联系两者之间的高频变压器和输出滤波器组成。每边的功率变换器由8个,各有两个IGBT 和二极管相对连接的双向开关组成,可以使电流双向流动。交-交-交变换结构电力电子变压器的工作过程为:首先,输人的工频交流电压经过原边变换器调制为高频S1A，S1B，S2A,S2B,S3A,S3B,S4A,S4B,S4B运行在开关状态实现的,其中S1A，S1B，S2A,S2B同时导通和关断, S3A,S3B,S4A,S4B,S4B同时导通和关断,两组之间的控制信号是占空比为50%的互补导通的高频脉冲信号;其次,高频变压器原边高频调制电压耦合至副边;然后,经过与原边结构完全相同的副边功率变换器反调制,输出高频电压,再经输出滤波器滤波将其转换为所要求的电压。

电力电子变压器是输配电系统最基本的组成设备,其突出特点在于通过电压源变换器对其交流侧电压幅值和相位的实时控制,可实现变压器原副方电压、电流和功率的灵活调节。与常规的铁心式变压器相比,PET的优点为：①体积小,重量轻,无环境污染；②运行时可保河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

持副方输出电压幅值恒定,不随负载变化,且平滑可调；③可保证原方电压电流和副方电压为正弦波形,且原、副方功率因数可调；④变压器原副方电压、电流和功率均高度可控；⑤兼有断路器的功能,大功率电力电子器件可瞬时(s级)关断故障大电流,也无需常规的变压器继电保护装置。变压器的工作原理及特性

通过调节变压器原、副边交-交变换其相应触发脉冲的相位,可以控制输出交流电压的幅值。在高频环境下,变压器电压低次谐波分量的频率较高,经过较小的滤波器就可以得到良好的输出波形。

基于交-交-交变换的电力电子变压器移相工作模式分析如下：图2为基于交-交-交变换电力电子变压器在一个电源电压

周期内的工作模式,其中,变压器的副边变换器的触发脉冲滞后原 边相应脉冲时间为Td,一共有八种工作模式。当Vin>0时,电力电子变压器有四种工作模式: 模式1(0-T1):S1A，S1B，S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断；S1A，S1B，S2A,S2B关断, S3A,S3B,S4A,S4B导通。

模式2(T1T2）:S1A，S1B，S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断；S1A，S1B，S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断。

模式3(T2T3）: S1A，S1B，S2A,S2B关断, S3A,S3B,S4A,S4B导通；S1A，S1B，S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断。

模式4(T3T4）: S1A，S1B，S2A,S2B关断, S3A,S3B,S4A,S4B导通；S1A，S1B，S2A,S2B关断, S3A,S3B,S4A,S4B导通。

当Vin0时,电力电子变压器也有四种工作模式: 模式5（TT1）: S1A，S1B，S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断；S1A，S1B，S2A,S2B关断, S3A,S3B,S4A,S4B导通。

模式6（T1T2）: S1A，S1B，S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断；S1A，S1B，河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断。

模式7（T2T3）: S1A，S1B，S2A,S2B关断, S3A,S3B,S4A,S4B导通；S1A，S1B，S2A,S2B导通, S3A,S3B,S4A,S4B关断。

模式8（T3T4）: S1A，S1B，S2A,S2B关断，S3A,S3B,S4A,S4B导通；S1A，S1B，S2A,S2B关断，S3A,S3B,S4A,S4B导通。

输入电压和输入电流可表示如下: vinVinsin(t)iinIinsin(t)

其中:Vm为输入电压幅值,为输入电压的频率,iin为输入基波电流的幅值，为电源功率因数角。

v1(i)2Vm11 cos9tcos11tcos29tcos29t...iiii33由上式可知:v1的低次谐波分量为450Hz和550Hz。如果取变压器工作频率为1000Hz,低次谐波分量为900Hz和1100Hz。

图表 1电力电子变压器原边与副边波形

图表 2半个开关周期输入、输出电压近似波形

在变换器的开关频率足够高,且远大于输出滤波器的截止频率时,可以认为在一个开关周期中,变压器的原、副边电压的幅值不变。在半个开关周期中,输入电压和输出电压的波形可以近似为图2所示。河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

令电力电子变压器的输出电压为V0,变比为N,在半个周期中,Vin包围的面积为NVTd2；V0包围的面积为V0(TsTd)V0Td。2忽略交-交变换电路和变压器的内阻,根据面积等效原理,输入电压和输出电压在半个周期中包围的面积相等。由上述两式可得:

V04T1(1d)VinNTs其中Vin、N、Ts都是恒值。3 电力电子变压器的模型控制

结合上述对电力电子变压器的输入、输出特性分析,本文采用基于有效值检测的控制来实现输出电压幅值恒定,控制框图如图3。该电路控制策略的特点是:采用电压单闭环控制方案,输出电压经电压互感器PT降压后进入有效值计算电路,其输出与电压给定值Vref相比较产生误差信号经PI电压调节器,输出信号送至相移计算电路,即计算式中的变压器副边变换器的脉冲延迟时间Td,最后经过驱动电路加到变压器原、副边的交-交变换电路。

图表 3基本交—交—交电力电子变压器控制框图

4仿真验证

为了验证电力电子变压器电路原理分析和所提出控制方案的正确性,本文用MATLAB 6.5的Simulink和SimPowerSystems,对基于交-交-交变换的电力电子变压器进行仿真。相关参数为:单相交流电源幅值为1000 ×2V,频率为50Hz,电源的等效电感为0.8mH,等效电阻为0.01Ω;变压器额定容量为25kVA,额定工作频率为1000Hz,等效电阻为0.02Ω,变比为1000V/400V;变压器原、副边交-交变换电路的控制脉冲频率为1000Hz;负载为R、L串联负河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

载,其电阻为1Ω,电感为1mH;用Г型滤波器实现对输出电压高次谐波的滤波,滤波器电感L为1mH,电容C为1000μF。

图表 4变压器仿真波形

此时的控制规律为:ik1x1k2x2kizdI

观测器的引入,不影响由状态反馈矩阵所配置的系统特征值也不影响已设计好的观测器的特征值。因此,对于包含观测器的状态反馈系统,其设计可独立进行。但是状态观测器的极点进行配置时,应当考虑使其无阻尼自振角频率0避开系统的无阻尼自振角频率n以免引起共振。

观测器无阻尼自振角频率0应当远离系统无阻尼自振角频率n,一般取5-8倍为宜,而阻尼系数可以取和原系统相同。所以选取: 0n0.690 河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

06n657.96347.76

下图是在相同参数条件下,系统分别采用PID直接反馈控制和带状态观测器重构控制的效果比较图:

图表 5两种控制方式下的气隙变化曲线

由上图可以看出,系统在两种不同的控制方式下,控制效果略有差别,其静态误差都在误差限之内,但是,第二种控制方法解决了气隙速度信号估算的难题,对于实际的控制系统来说,避免了对气隙的变化量的测量,大大地提高了系统的控制效果。

按照主电路拓扑结构和参数,在Simulink中建立了基于交-交-交变换的电力电子变压器的模型,仿真时间为0.1s。图4(a)为电源电压波形;图4(b)为负载电压波形;图4(c)为高频变压器原边电压波形（0.04s-0.08s）及其谐波分布。从仿真波形可以看出,50Hz的电源电压经过基于交-交-交变换电力电子变压器的原边变换器的高频调制,得到1000Hz的高频电压,再通过变压器副边变换器和输出滤波电路使变压器输出的高频电压解调,得到50Hz的工频交流电压。

本文详细分析了交-交-交变换型电力电子变压器的拓扑结构和工作原理,推导了电力电子变压器的谐波分布和输入、输出特性,提出了基于有效值检测的控制策略。最后通过仿真验证了理论推导的正确性。综上所述,交-交变换型电力电子变压器的优点在于:不需要中间储能环节;电流可以双向流动,为能量回馈提供可能;在高频环境下,输出电压波形较好;可以实现传统电力变压器的小型化和轻型化设计。5 下一阶段研究重点

（１）对系统进一步完善系统的设计；（２）找出各种不足，并加以改进。河北工业大学城市学院本科毕业设计（论文）中期报告

第二篇：毕业设计中期报告

毕业设计中期报告

我的毕业设计的选题是：为河南锦鹏投资集团有限公司做整套的VI设计，企业在发展过程中，需要创新，需要有新的东西植入到公司的文化当中去。此次设计目的就是希望能够把VI的理念植入到公司，让公司的VI流程更加的模范化，标准化，秩序化。目前了解到此公司还未创造出适合的VI设计，希望这次的设计能够根据公司的具体情况，做出符合此公司的整体形象标识以及一系列形象的设计。

我回到家工作整整有一个月了，由于我的适应能力比较强，很快便融入了这家公司。刚回来的时候，生活安排的很忙碌，也很充实。白天工作，晚上回家做专题设计。先是为锦鹏投资集团有限公司构思了四个标志方案。后来由于集团公司下属的酒店在12月20号开业，这件事情成为近来公司工作的重心，常常加班到很晚才回家，于是，我的专题设计出现了滞后现象。但我相信，我会赶上来。

以下是我为锦鹏投资做的四个标志的方案：第一个标志是一个抽象的“中华”的“中”，在形象上比较接近锦鹏中的汉语拼音的“P”，代表着锦鹏集团屹立于中华之林的气势和豪迈。第二个标志在形象上更像一个奖杯，结合“锦鹏”的汉语拼音“jin peng”的首字母“JP”，将其变形，但整个标志又能够达到平衡的状态，标志含义代表着锦鹏集团的卓越。第三个标志将“JP”意象化，有穿插，有联接，代表着锦鹏集团的团结协作的精神。第四个标志将“JP”结合起来，设计成一个帆船的形象，代表着锦鹏集团在商业的大潮中能够乘风破浪，驶向更美好的明天。打算做第五个标志的时候，我向王丽老师咨询了一下，老师建议我用“锦”字设想，刚好在这个时间，公司事务繁多，未能完成这个标志的设计。我打算从各五个标志当中挑选一个最合适的。

标志是一种记号，它以各种精炼的形象表现一定的含义，传达明确的信息，有助于克服语言和文字上的阻碍及表述的困难。由于它是非语言性的图形符号，有利于传播和记忆，能起到语言和文字难以完成的作用，所以，标准的标志设计是一切变化的基础，是VI的核心之核心，所以，在标志设计上，我愿意多下点功夫，好好研究。

我的毕业设计的最终计划成果是：形成一套有规范的VI设计手册。如果条件允许，希望有计划的，尝试性的将设计出的VI导入公司内部。比照一下我的预期成果，我清楚的意识到我的进度还很慢，我会慢慢赶上，成功的完成我的专题设计，为我的大学生生活画上一个完满的句号。

锦鹏投资集团是一个存在的实体，企业也处于发展阶段，企业内部还未出现规范化的VI，在此条件和基础上，希望能够充分发挥个人的空间。公司会提供必要的信息和条件，积极配合此次的设计。我的设计风格遵循我内心对涉及的直觉，并且及时把握这种直觉，把它转化为不同形象表现出来。在这里我非常感谢锦鹏公司为我提供的这个平台。

第三篇：毕业设计中期报告

毕业设计中期报告

自第一台机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及很多领域，智能小车作为机器人的典型代表，可实现循迹和简单的障碍物检测功能。本次智能小车设计控制核心采用的是KEILC51单片机，整个系统的电路结构简单，可靠性能高。利用光电传感器、超声波传感器检测道路上的障碍，实现控制智能小车的自动避障，以及自动发车停车。1 直流调速系统

采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同，在脉宽调速系统中晶闸管不受相位控制，而是相当于开关。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期不变的情况下，只改变晶闸管的导通时间，即通过对脉冲宽度的改变来进行直流调速。脉宽调速系统的主电路采用的是脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。脉宽调速也可以通过由单片机控制的继电器的闭合来实现。检测系统

检测系统主要是实现光电检测，就是说利用各种传感器对电动车的躲避障碍、行车状态进行检测。将规则预先编制到单片机，通过规则来判断智能小车的具体形式状态。控制前进与倒退的电路的核心分别是桥式电路和继电器。电桥上共设置为两组开关，一组常闭，另一组常开。电桥的一端连接接电源，另一端接了一个三极管。系统原理

智能小车以KEILC51单片机为控制核心。当智能小车的光电检测器检测到起点时，智能小车开始启动，旋转电机正向旋转驱动智能小车行进。途中，智能小车所配备的超声波传感器和红外光电传感器智能控制智能小车避让障碍、自动调节智能小车速度等功能，并由距离测量轮实现距离计数。智能小车采用先进的双极式H型PWM脉宽调制技术进行变速。

硬件设计

一个基于单片机的实际应用系统的硬件电路设计共包括两个主要的方面：一是系统扩展，当单片机的功能不能够完全地满足设计的要求时，应该在片外对其进行功能扩展，主要有RAM、ROM、I/O口、方向的扩展，选择特殊的电路或者芯片进行扩展。二是系统配置，就是说按照系统功能的要求，增添一些外设，比如说显示器，还要设计合适的外设接口。微处理器：微处理机是单片机的核心

数据存储器：数据存储器是用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位的存储单元

程序存储器：程序存储器用于保存应用程序代码，同时还可以用于保存程序执行时用到的数据

中断系统：CPU对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的

定时器/计数器：定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志

串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广

特殊功能寄存器：特殊功能寄存器共有21个，用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区

软件设计

在单片机控制系统中，总的来说可分为数据的处理、过程的控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以控制各个元器件。本系统软件采用模块化结构，由主程序﹑定时子程序、避障子程序﹑中断子程序显示子程序﹑调速子程序﹑算法子程序构成。要想提高玩具车智能控制的可靠性，仅靠硬件抗干扰是远远不够的，还需要进一步借助于代码抗干扰技术来克服某些特殊的干扰。对于随机干扰，可以用数字滤波方法予以削弱或滤除。

第四篇：毕业设计中期报告

毕业设计中期报告

一、提出课题(分析)《园游森林入梦来》系列插画设计主要是通过插画内容来表现大自然的丰富世界，通过这些插画来表达自己心中的一丝美好，在现实生活中，我们很少能接触森林，同时，在我们的心目中自然界的动物和植物比较梦幻和遥不可及，有时候我们会觉得有些动物很凶猛，有时候也会觉得大部分植物都主要以绿色为主，种类繁多，复杂难分，所以我希望通过插画内容上给观看者能留下清新美好的感觉，用可爱的变现方法来让这些动植物显得更与人亲近，让大家更愿意珍惜森林的美好，愿意去爱护和保护我们的大自然。

二、课题进展情况

《园游森林入梦来》设计的主要目的是希望通过可爱的表现手法，让平时离我们较远的动植物能在插画中是观看者觉得更接近自己，通过这种亲近的感觉让我们更加愿意珍惜大自然中的一切。在绘画的过程中，我主要是以前期的稿图设计为主，主要内容是将部分动物与花藤、植物藤相结合，来调试它们直接的关系，在中期答辩前主要还是以稿图为主，收集大量资料与附加物的挑选，为以后的上色处理和生活物品应用做好铺垫。在这个前期准备的过程中，我找到了并欣赏了大量的插画，但是大多都是以人物情感为主的，表现大自然的还是占少数的，所以有些想法自己也是边长是边修改，希望可以有所表达。我的插画内容主要是将大自然中的动植物相结合的表达出来，比如将鲸鱼与花草相结合，将花朵与螃蟹、长颈鹿与图腾等等，来展现森林中的魅力，随后用丰富多彩的颜色来展现梦幻世界，留住观看者心中的美好与清新世界。

在之后的设计中会把重点颜色的调配，和附加物与整体插画效果相符合，色调、形态相统一的研究上，不能只顾着画面单一的可看性，还要主要整体的联系，要做到画面与内容的统一，前期与后期的完美结合，争取做到图画与生活应用联系紧密，无论是作品单独呈现，还是生活延伸中的应用，都可以做到关联性强。

三、存在问题

第一，在《园游森林入梦来》的设计过程中，考虑到实物的具象在现实的表现，需要将实物的形象转化为可爱的形象，这样有时候在设计过程中就无法将原实物的特征和神态表现出来，所以自己在解决问题的过程中希望通过动植物本来拥有的纹路在上面加以展开联想，将其与花藤联系，希望可以创造出火花。

第二，《园游森林入梦来》主要是以手绘为主，所以在选材上我选用了油画布，但是油画布质地和纸相比较为粗糙，所以在上颜料的时候均匀很难把握，需要掌握好颜料的厚薄程度，中间还不能断笔，以免会有明显的裂痕。

第三，《园游森林入梦来》需要与现实生活的产品联系起来，需要在生活中有所延伸，但是由于展示的空间限制，这就在选材上有所限制，我选的主要是书签、瓶子、CD和花瓶，希望在不同的材质上有不同的惊艳展现，但是这就在以后的展示设计上带来了新的问题，多幅插画作品放在桌子上就已经很抢眼了，再加上这些附加品，会很容易使观看者眼花缭乱，所以在附加品的设计上既要与插画内容有关联，还要顾及主次分明的关系。

四、下一步的计划安排

在之后的设计过程中，根据自己的设计合理安排时间和进度，在规定的时间内完成毕业作品。根据以上阶段出现的问题，我会尽量进行总结和拿出解决方案，避免在以后的设计过程中出现类似的错误；我个人认为在插画设计的绘画设计过程中，细节的处理很重要。

《园游森林入梦来》系列插画设计在前期制作过程中很费时间，需要多采集素材，多看多想，网上的资源有很多，但毕竟都是别人的创作成果，所以要自己真正的打开思路才可以更好的完成作品。

在插画设计过程中，一定要与后期的展示设计相结合，否则在后期效果处理上很被动，甚至麻烦。在每创作一幅作品的时候都要尽量与辅助物相结合，达到色彩的统一，局部与整体充分配合。

通过这个报告总结，我对自己初期做得《园游森林入梦来》有了清晰地思路，同时在后期的制作与处理上有了总体的详情步骤，更加明确了自己的设计目标和预期的效果，在以后的设计中我会尽力沿着设计想法进行下去，并且与指导老师的意见相结合，同时与当初草图多联系，修改，使自己在后期的创作中的想法更完善，能更加表达主题，以达到预期的设想效果。

第五篇：本科生毕业设计(论文)中期报告封面

北 京 科 技 大 学

本科生毕业设计(论文)中期报告

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