基于mosfet低电压大电流逆变器设计与应用研究

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1、申请上海交通大学工程硕士专业学位论文基于MOSFET低电压大电流逆变器设计与应用研究学校:上海交通大学院系:电子信息与电气工程学院班级:Z1103122学号:1110312061工程硕士生:潘依波工程领域:电气工程导师Ⅰ:王杰(教授)导师Ⅱ:刘勇(高级工程师)上海交通大学电子信息与电气工程学院2014年3月万方数据ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringDESIGNANDAPPLICATIONOFLOW-VOLTAGEANDHIGH-CURRENTINVERT

2、ERBASEDONMOSFETAuthor:PanYiBoSpecialty:ElectricalEngineeringAdvisorⅠ:Prof.WangJieAdvisorⅡ:SeniorEngineer.LiuYongSchoolofElectronicsandElectricalEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaMar2014万方数据万方数据万方数据万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要基于MOSFET低电压大电流逆变器设计与应用研究摘要自从20世纪40年代逆变器诞生以来，逆变器经历了飞速

3、的发展。低电压大电流逆变器凭借其输出电压低，输出电流大等特点，被广泛应用在低压大功率领域。本课题主要是对并联MOSFET的低电压大电流逆变器的研究。经过理论分析、软件仿真和控制实验验证对异步电机的转子磁场定向控制以及基于并联功率MOSFET的逆变器的设计。通过将异步电机的数学模型坐标变换到两相同步旋转坐标系上，本课题详细分析转子解耦控制和磁链模型，并采用转子磁场定向间接控制方法经空间矢量脉宽调制对异步电机进行控制。针对低压大电流逆变器的特殊要求，采取死区补偿策略。搭建低压大电流逆变器控制系统仿真模型，分析系统在额定转速和额定负载情况下的波形和低压大功率电机驱动性能，仿真结果

4、表明采用转子磁场定向控制系统的动态性能较好，提高电机负载能力，验证了控制策略的正确性和有效性。基于逆变器原理进行设计逆变器主回路。根据逆变器拓扑结构、输出要求及经济实用性指标要求对功率器件进行选型，分析功率MOSFET特性及工作原理，采用功率MOSFET器件并联方案。针对并联功率MOSFET电流不均衡的现象，分析并联功率MOSFET的电流分配不均衡的原因，并对MOSFET管并联均流进行系统仿真，研究其均流特性，采用栅极电阻补偿方法解决动态开关模式下的电流不均衡问题。由于主回路中功率MOSFET开通关断过程中出现电压尖峰和电流尖峰，从系统稳定运行方面进行设计缓冲电路从而抑制功

5、率器件开通关断时产生的电压尖峰。经过理论分析，建立缓冲电路数学模型，对缓冲电路及主回路电路进行系统仿真，并对缓冲电路各参数进行优化分析。根据多功率MOSFET并联驱动电路的要求，在常用驱动芯片特性分析比较的基础上，计算驱动电路相关参数，对驱动器件选型并设计可靠驱动电路。设计出检测电路和以DSP和CPLD为核心的控制电路。最后对功率电路、驱动电路、控制电路进行调试，并对整个系统进行了实验及分析。试验结果表明低压大电流逆变器系统符合设计要求，并且第I页万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要系统动态性能良好。关键词:并联均流;低压大功率;转子磁场定向;死区补偿第II页万方数据上

6、海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTDESIGNANDAPPLICATIONOFLOW-VOLTAGEANDHIGH-CURRENTINVERTERBASEDONMOSFETABSTRACTTheinverterisbornsincethe1940s,theinverterhasexperiencedrapiddevelopment.Lowvoltageandhighcurrentinverterwithitslowoutputvoltage,highoutputcurrentandetalarewidelyusedinlow-voltagehigh-powerfie

7、lds.ThemainsubjectinthispaperisthestudyofparallelMOSFETlow-voltagehigh-currentinverter.Aftertheoreticalanalysis,simulationandcontrolexperiments,thedesignoftherotorfieldorientedcontrolofinductionmotorandtheinverterbasedontheparallelpowerMOSFETisverified.Byinduc