三相的方波逆变电路原理说明书

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1、实用标准文案目录1引言11.1设计要求11.2逆变的概念11.3三相逆变22三相电压源型SPWM逆变器22.1PWM的基本原理22.2SPWM逆变电路及其控制方法22.3三相方波逆变器32.3三相PWM逆变器提高直流电压利用率的方法32.4三相PWM逆变器提高直流电压利用率的方法33逆变器主电路设计54软件仿真64.1Matlab软件64.2建模仿真75总结12参考文献13精彩文档实用标准文案1引言1.1设计要求本次课程设计题目要求为三相方波逆变电路的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取,到方案的确定以及Matlab仿真等,巩固了理论知识,基本达到设

2、计要求。完成三相方波逆变电路的仿真,开关管选IGBT,直流电压为530V,阻感负载,负载有功功率1KW,感性无功功率为100Var。1.2逆变的概念逆变即直流电变成交流电,与整流相对应。电力系统中,将电网交流电通过整流技术变成直流电,然后通过逆变技术,将直流变成高频交流,再通过高频变压器降压,就达到缩小变压器体积和提高供电质量的目的了。1.3三相逆变三相逆变技术广泛应用于交流传动、无功补偿等领域。在三相PWM交流伺服系统中,一般采用三个桥臂的结构,即逆变桥主电路有6个功率开关器件(功率MOSFET或IGBT)构成,若每个开关器件都用一个单独的驱动电路驱

3、动,则需6个驱动电路,至少要配备4个相互独立的直流电源为其供电,使得系统硬件结构复杂,可靠性下降,且调试困难,设计成本偏高。2三相电压源型SPWM逆变器2.1PWM的基本原理PWM(PulseWidthModulation)控就是对脉冲的宽度进行调制的技术,即通过一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术最重要的理论基础是面积等效原理,即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。精彩文档实用标准文案SPWM控制技术是PWM控制技术的主要应用,即输出脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效。2.2SPWM逆变

4、电路及其控制方法SPWM逆变电路属于电力电子器件的应用系统,因此,一个完整的SPWM逆变电路应该由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断,来完成整个系统的功能。目前应用最为广泛的是电压型PWM逆变电路,脉宽控制方法主要有计算机法和调制法两种,但因为计算机法过程繁琐,当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位发生变化时,结果都要变化,而调制法在这些方面有着无可比拟的优势,因此,调制法应用最为广泛。所谓调制法,就是把希望输出的波形作为调

5、制信号,把接收调制的信号作为载波,通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。2.3三相方波逆变器电路结构相同,只是控制方式不同。每一开关元件在输出电压的一个周期中闭合180o(占空比为0.5),因此,在任何时间,总有三个开关元件闭合。幅值关系:直流电压利用率:2.3三相PWM逆变器提高直流电压利用率的方法2.3.1梯形波调制精彩文档实用标准文案采用梯形波作为调制信号,可有效提高直流电压利用率;当梯形波幅值和三角波幅值相等时,梯形波所含的正弦基波分量幅值已经超过三角波幅值。采用这种调制方式时,决定功率开关器件通断的方法和用正弦波作为调制信号时完全相同。2.

6、4三相PWM逆变器提高直流电压利用率的方法梯形波的形状用三角化率s=Ut/Uto描述,Ut为以横轴为底时梯形波的高,Uto为以横轴为底边把梯形两腰延长后相交所形成的三角形的高;s=0时梯形波变为矩形波,s=1时梯形波变为三角波;梯形波含低次谐波,故调制后的PWM波含同样的低次谐波(3,5,7…),但线压中3及其倍数次谐波不存在。utriucAucBucCuuaNOwtOwtOwtOwtubNuab图2-1:梯形波为调制信号的PWM控制精彩文档实用标准文案图2-2180°导电型三相方波逆变器输出电压波形图2-3120°导电型三相方波逆变器输出电压波形精彩

7、文档实用标准文案3逆变器主电路设计图3-1是SPWM逆变器的主电路设计图。图中Vl—V6是逆变器的六个功率开关器件,各由一个续流二极管反并联,整个逆变器由恒值直流电压U供电。一组三相对称的正弦参考电压信号由参考信号发生器提供,其频率决定逆变器输出的基波频率,应在所要求的输出频率范围内可调。参考信号的幅值也可在一定范围内变化,决定输出电压的大小。三角载波信号是共用的,分别与每相参考电压比较后,给出“正”或“零”的饱和输出,产生SPWM脉冲序列波。,,作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。当时,给V4导通信号,给V1关断信号,给V1(V4)加导通信号时,可

8、能是V1(V4)导通,也可能是VD1(VD4)导通。和的PWM波形只有两种电平。当时,给V1导

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