三相橋式PWM逆變電路.doc

電力電子技術(shù)課程設計報告題目：三相橋式PWM逆變電路設計學院：姓名：學號：專業(yè)班級：指導老師：時間：1目錄課題背景*2三相橋式SPWM逆變器的設計內(nèi)容及要求*3SPWM逆變器的工作原理*3MATlAB仿真設計*12硬件實驗*19實驗總結(jié)*23附錄一Matab簡介*24附錄二Protel簡介*25參考文獻*262三相橋式PWM逆變電路設計一、課題背景正弦逆變電源作為一種可將直流電能有效地轉(zhuǎn)換為交流電能的電能變換裝置被廣泛地應用于國民經(jīng)濟生產(chǎn)生活中,其中有:針對計算機等重要負載進行斷電保護的交流不間斷電源UPS(UninterruptlePowerSupply)；針對交流異步電動機變頻調(diào)速控制的變頻調(diào)速器；針對智能樓宇消防與安防的應急電源EPS(EmergencePowerSupply)；針對船舶工業(yè)用電的岸電電源SPS(ShorePowerSupply)；還有針對風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等而開發(fā)的特種逆變電源等等.隨著控制理論的發(fā)展與電力電子器件的不斷革新,特別是以絕緣柵極雙極型晶體管IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)為代表的自關斷可控型功率半導體器件出現(xiàn),大大簡化了正弦逆變電源的換相問題,為各種PWM型逆變控制技術(shù)的實現(xiàn)提供了新的實現(xiàn)方法,從而進一步簡化了正弦逆變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制.電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了晶閘管（SCR）、可關斷晶閘管（GTO）、晶體管（BJT）、絕緣柵晶體管（IGBT）等階段。目前正向著大容量、高頻率、易驅(qū)動、低損耗、模塊化、復合化方向發(fā)展，與其他電力電子器件相比，IGBT具有高可靠性、驅(qū)動簡單、保護容易、不用緩沖電路和開關頻率高等特點，為了達到這些高性能，采用了許多用于集成電路的工藝技術(shù)，如外延技術(shù)、離子注入、精細光刻等。IGBT最大的優(yōu)點是無論在導通狀態(tài)還是短路狀態(tài)都可以承受電流沖擊。它的并聯(lián)不成問題，由于本身的關斷延遲很短，其串聯(lián)也容易。盡管IGBT模塊在大功率應用中非常廣泛，但其有限的負載循環(huán)次數(shù)使其可靠性成了問題，其主要失效機理是陰極引線焊點開路和焊點較低的疲勞強度，另外,絕緣材料的缺陷也是一個問題。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，正弦波輸出變壓變頻電源已被廣泛應用在各個領域中，與此同時對變壓變頻電源的輸出電壓波形質(zhì)量也提出了越來越高的要求。對逆變器輸出波形質(zhì)量的要求主要包括兩個方面：一是穩(wěn)態(tài)精度高；二是動態(tài)性能好。因此，研究開發(fā)既簡單又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能的逆變器控制策略，已成為電力電子領域的研究熱點之一。在現(xiàn)有的正弦波輸出變壓變頻電源產(chǎn)品中，為了得到SPWM波，一般都采用雙極性調(diào)制技術(shù)。該調(diào)制方法的最大缺點是它的6個功率管都工作在較高頻率(載波頻率)，從而產(chǎn)生了較大的開關損耗，開關頻率越高，損耗越大。本文針對正弦波輸出變壓變頻電源SPWM調(diào)制方式及數(shù)字化控制策略進行了研究，以SG3525為主控芯片，以期得到一種較理想的調(diào)制方法，實現(xiàn)逆變電源變壓、變3頻輸出。二、三相橋式SPWM逆變器的設計內(nèi)容及要求對三相橋式pwm逆變電路的主電路及控制電路進行設計，參數(shù)要求如下：直流電壓為100V。三相阻感負載，負載中R=2,L=1mH，要求頻率范圍：10Hz100Hz。設計要求：1.理論設計：了解掌握三相橋式PWM逆變電路的工作原理，設計三相橋式PWM逆變電路的主電路和控制電路。包括：IGBT電流，電壓額定的選擇驅(qū)動保護電路的設計畫出完整的主電路原理圖和控制原理圖列出主電路所用元器件的明細表2.仿真試驗：利用MATLAB仿真軟件對三相橋式pwm逆變電路的主電路及控制電路進行仿真建模，元件管腳數(shù)，并進行仿真試驗。3.實際制作：利用PROTEL軟件繪出原理圖，結(jié)合具體所用外型尺寸，考慮散熱和抗干擾等因素，設計PCB印刷電路板。最后完成系統(tǒng)電路組裝，調(diào)試。三、SPWM逆變器的工作原理由于期望的逆變器輸出是一個正弦電壓波形，可以把一個正弦半波分作N等分。然后把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用個與此面積相等的等高矩形脈沖來代替，矩形脈沖的中點與正弦波每一等分的中點重合。這樣，由N個等幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形為正弦的半周等效。同樣，正弦波的負半周也可用相同的方法來等效。這一系列脈沖波形就是所期望的逆變器輸出SPWM波形。由于各脈沖的幅值相等，所以逆變器可由恒定的直流電源供電，也就是說，這種交一直一交變頻器中的整流器采用不可控的二極管整流器就可以了(見圖2-1，2-2，2-3)。逆變器輸出脈沖的幅值就是整流器的輸出電壓。當逆變器各開關器件都是在理想狀態(tài)下工作時，驅(qū)動相應開關器件