三相電壓源型spwm逆變器的設(shè)計(jì)

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1、2011~2012學(xué)年第2學(xué)期《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：三相電壓源型SPWM逆變器的設(shè)計(jì)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：09電氣工程及其自動(dòng)化姓名：指導(dǎo)教師：電氣工程系2012年5月12日任務(wù)書課題名稱三相電壓源型SPWM逆變器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師（職稱）執(zhí)行時(shí)間2011~2012學(xué)年第2學(xué)期第12周學(xué)生姓名學(xué)號(hào)承擔(dān)任務(wù)電氣原理圖繪制，排版設(shè)計(jì)目的1.培養(yǎng)文獻(xiàn)檢索的能力，特別是如何利用圖書館及Interne查閱需要的文獻(xiàn)資料；2.培養(yǎng)綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力；3.培養(yǎng)運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)的能力；4.提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫水平。

2、設(shè)計(jì)要求1.設(shè)計(jì)體現(xiàn)有源逆變?cè)诠こ躺系膽?yīng)用；2.有源逆變的主電路圖使用Protel軟件繪制；3.使用Matlab軟件進(jìn)行仿真；目錄摘要11設(shè)計(jì)原理21.1SPWM控制基本原理21.2逆變電路21.3三相電壓型橋式逆變電路32設(shè)計(jì)方案52.1逆變器主電路設(shè)計(jì)52.2脈寬控制電路的設(shè)計(jì)62.2.1SG3524芯片62.2.2利用SG3524生成SPWM信號(hào)72.3驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)92.3.1IR2110芯片92.3.2驅(qū)動(dòng)電路93軟件仿真103.1Matlab軟件103.2建模仿真114心得體會(huì)12參考文獻(xiàn)15附錄16摘要本次課程設(shè)計(jì)題目要求為三相電壓

3、源型SPWM逆變器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程從原理分析、元器件的選取，到方案的確定以及Matlab仿真等，鞏固了理論知識(shí)，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本文將按照設(shè)計(jì)思路對(duì)過程進(jìn)行剖析，并進(jìn)行相應(yīng)的原理講解，包括逆變電路的理論基礎(chǔ)以及Matlab仿真軟件的簡(jiǎn)介、運(yùn)用等，此外，還會(huì)清晰的介紹各個(gè)部分電路以及元器件的取舍，比如驅(qū)動(dòng)電路、抗干擾電路、正弦信號(hào)產(chǎn)生電路等，其中部分電路的繪制采用了Protel軟件，最后結(jié)合MatlabSimulink仿真，建立了三相全控橋式電壓源型逆變電路的仿真模型，進(jìn)而通過軟件得到較為理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。關(guān)鍵詞：三相電壓源型逆變電路Matlab仿

4、真三相電壓源型SPWM逆變器的設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)原理1.1SPWM控制原理分析PWM(PulseWidthModulation)控就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要的波形。PWM控制技術(shù)最重要的理論基礎(chǔ)是面積等效原理，即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。SPWM控制技術(shù)是PWM控制技術(shù)的主要應(yīng)用，即輸出脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效。1.2逆變電路逆變電路的作用是將直流電壓轉(zhuǎn)換成梯形脈沖波，經(jīng)低通濾波器濾波后，從而使負(fù)載上得到的實(shí)際電壓為正弦波，逆變電路是由4個(gè)IGB

5、T管（VT1、VT2、VT3、VT4）組成的全橋式逆變電路組成，如圖1所示。圖1逆變電路當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時(shí)，稱為有源逆變；當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載連接時(shí)，稱為無源逆變。此外，逆變電路根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同可分為兩種：直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路。本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求為電壓型逆變電路的設(shè)計(jì)。1.3三相電壓型橋式逆變電路用三個(gè)單相逆變電路可以組合成一個(gè)三相逆變電路。但在三相逆變電路中，應(yīng)用最為廣泛的還是三相橋式逆變電路。采用IGBT作為開關(guān)器件的三相電壓型橋式逆變電路如圖2所示，可以看成是由三

6、個(gè)半橋逆變電路組成。圖2三相電壓型橋式逆變電路電路的直流側(cè)通常只有一個(gè)電容器就可以了，但為了方便分析，畫作串聯(lián)的兩個(gè)電容器并標(biāo)出假想中點(diǎn)。和單相半橋、全橋逆變電路相同，三相電壓型橋式逆變電路的基本工作方式也是導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為，同一相（即同一半橋）上下兩個(gè)臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度以此相差。這樣，在任一瞬間，將有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通?？赡苁巧厦嬉粋€(gè)臂下面兩個(gè)臂，也可能是上面兩個(gè)臂下面一個(gè)臂同時(shí)導(dǎo)通。因?yàn)槊看螕Q流都是在同一相上下兩個(gè)橋臂之間進(jìn)行，因此也被稱為縱向換流。以下分析三相電壓型橋式逆變電路的工作波形。對(duì)于U相輸出來說，當(dāng)橋臂1

7、導(dǎo)通時(shí)，，當(dāng)橋臂4導(dǎo)通時(shí)，。因此，的波形是幅值為的矩形波。V、W兩相的情況和U相類似，、的波形形狀和相同，只是相位依次差120°。負(fù)載線電壓可由下式求出：設(shè)負(fù)載中點(diǎn)N與直流電源假想中點(diǎn)之間的電壓為，則負(fù)載各相的相電壓分別為：三相電壓型橋式逆變電路的工作波形如圖3所示。OOOOOOOO圖3三相電壓型橋式逆變電路的工作波形下面對(duì)三相橋式逆變電路的輸出電壓進(jìn)行定量分析。把輸出線電壓展開成傅里葉級(jí)數(shù)得：式中，，為自然數(shù)。輸出線電壓有效值為基波幅值和基波有效值分別為；接下來，我們?cè)賹?duì)負(fù)載相電壓進(jìn)行分析。把展開成傅里葉級(jí)數(shù)得式中，，k為自然數(shù)。負(fù)載相電壓有效

8、值為基波幅值和基波有效值分別為；2設(shè)計(jì)方案2.1逆變器主電路設(shè)計(jì)圖4是SPWM逆變器的主電路設(shè)計(jì)圖。圖中Vl—V6是逆變器的六個(gè)功率開關(guān)