三相電壓源型spwm逆變器的設(shè)計

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1、《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書摘要本次課程設(shè)計題目要求為三相電壓源型SPWM逆變器的設(shè)計。設(shè)計過程從原理分析、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，基本達(dá)到設(shè)計要求。本文將按照設(shè)計思路對過程進(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仿真軟件的簡介、運用等，此外，還會清晰的介紹各個部分電路以及元器件的取舍，比如驅(qū)動電路、抗干擾電路、正弦信號產(chǎn)生電路等，其中部分電路的繪制采用了Proteus軟件，最后結(jié)合MatlabSimulink仿真，建立了三相全控橋式

2、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驗結(jié)果。關(guān)鍵詞：三相電壓源型逆變電路Matlab仿真21《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書目錄摘要11設(shè)計原理31.1SPWM控制原理分析31.1.1PWM的基本原理31.1.2SPWM逆變電路及其控制方法31.2IGBT簡介41.3逆變電路51.4三相電壓型橋式逆變電路62設(shè)計方案92.1逆變器主電路設(shè)計92.2脈寬控制電路的設(shè)計102.2.1SG3524芯片102.2.2利用SG3524生成SPWM信號112.3驅(qū)動電路的設(shè)計132.3.1IR2110

3、芯片132.3.2驅(qū)動電路143軟件仿真143.1Matlab軟件143.2建模仿真154心得體會19參考文獻(xiàn)20附錄2121《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書三相電壓源型SPWM逆變器的設(shè)計1設(shè)計原理1.1SPWM控制原理分析1.1.1PWM的基本原理PWM(PulseWidthModulation)控就是對脈沖的寬度進(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，其效果基本相同。SPW

4、M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。1.1.2SPWM逆變電路及其控制方法SPWM逆變電路屬于電力電子器件的應(yīng)用系統(tǒng)，因此，一個完整的SPWM逆變電路應(yīng)該由控制電路、驅(qū)動電路和以電力電子器件為核心的主電路組成。由信息電子電路組成的控制電路按照系統(tǒng)的工作要求形成控制信號，通過驅(qū)動電路去控制主電路中電力電子器件的導(dǎo)通或者關(guān)斷，來完成整個系統(tǒng)的功能。目前應(yīng)用最為廣泛的是電壓型PWM逆變電路,脈寬控制方法主要有計算機(jī)法和調(diào)制法兩種，但因為計算機(jī)法過程繁瑣，當(dāng)需要輸出的

5、正弦波的頻率、幅值或相位發(fā)生變化時，結(jié)果都要變化，而調(diào)制法在這些方面有著無可比擬的優(yōu)勢，因此，調(diào)制法應(yīng)用最為廣泛。所為調(diào)制法，就是把希望輸出的波形作為調(diào)制信號，把接收調(diào)制的信號作為載波21《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書，通過信號波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。本次課程設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計三相電壓源型SPWM逆變電路，輸出PWM電壓波形等效為正弦波，因而信號波采用正弦波，載波采用最常用的等腰三角形。單相橋式電路既可以采取單極性調(diào)制，也可以采用雙極性調(diào)制，而三相橋式PWM逆變電路，一般采用雙極性控制方式。所為單極性

6、控制方式，就是在信號波的半個周期內(nèi)三角波載波只在正極性或負(fù)極性一種極性范圍內(nèi)變化，所得到的PWM波形也只在單個極性范圍變化的控制方式，和單極性PWM控制方式相對應(yīng)的是雙極性控制方式。采用雙極性方式時，在的半個周期內(nèi)，三角波載波不再是單極性的，而是有正有負(fù)，所得到的PWM波也是有正有負(fù)。在的一個周期內(nèi)，輸出的PWM波只有兩種電平，而不像單極性控制時還有零電平。仍然在調(diào)制信號和載波信號的交點時刻控制各開關(guān)器件的通斷。在的正負(fù)半周，對各個開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。1.2IGBT簡介絕緣柵雙極晶體管（IGBT）本質(zhì)上

7、是一個場效應(yīng)晶體管，只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個P型層。根據(jù)國際電工委員會的文件建議，其各部分名稱基本沿用場效應(yīng)晶體管的相應(yīng)命名。IGBT的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1所示。它在結(jié)構(gòu)上類似于MOSFET，其不同點在于IGBT是在N溝道功率MOSFET的N+基板（漏極）上增加了一個P+基板（IGBT的集電極），形成PN結(jié)j1，并由此引出漏極、柵極和源極則完全與MOSFET相似。圖1IGBT結(jié)構(gòu)剖面圖21《電力電子技術(shù)》課程設(shè)計說明書由圖可以看出，IGBT相當(dāng)于一個由MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)GTR，其簡化等效電路如圖3所示

8、。圖中Rdr是厚基區(qū)GTR的擴(kuò)展電阻。IGBT是以GTR為主導(dǎo)件、MOSFET為驅(qū)動件的復(fù)合結(jié)構(gòu)。IGBT的特性和參數(shù)特點可以總結(jié)為：1）IGBT開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小；2）在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力；3）IGBT的通態(tài)壓降比VDMOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域；4)與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進(jìn)一步提高，同時