【正文】 上時(shí)，其效果基本相同。直到進(jìn)入上世紀(jì) 80 年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展， PWM 控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用?？梢哉f(shuō) PWM 控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才發(fā)展得比較成熟，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。 培養(yǎng)運(yùn)用仿真工具的能力和方法。 要求 ： 設(shè)計(jì)雙閉環(huán)系統(tǒng)（電壓閉環(huán)和電流閉環(huán)） 設(shè)計(jì)觸發(fā)電路； 輸出電壓范圍為 0～ 380v 可調(diào)，輸出電流最大為 40A，超過(guò) 40A 關(guān)閉觸發(fā)器； 系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。沖量指窄脈沖的面積。其輸出電流 i(t)對(duì)不同窄脈沖時(shí)的響應(yīng)波形如圖 21b 所示。用傅里葉級(jí)數(shù)分解后將可看出，各 i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。圖 23 可以看到把半波分成 N 等份，就可以把正弦半波看成 N 個(gè)彼此相連的脈沖序列組成的波形，然后把脈沖序列三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 3 利用相同數(shù)量 的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使它們面積相等，就可以得到脈沖序列。 PWM 逆變電路也可分為電壓型和電流型兩種，目前實(shí)用的幾乎都是電壓型。 結(jié)合 IGBT 單相橋式電壓型逆變電路對(duì)調(diào)制法進(jìn)行說(shuō)明： 設(shè)負(fù)載為阻感負(fù)載，工作時(shí) V1和 V2通斷互補(bǔ)， V3和 V4通斷也互補(bǔ)。諧波頻率和幅值是衡量PWM 逆變電路性能的重要指標(biāo)之一。1， m=1， 2， … ； 6m +1， m =0， 1， … ； n =2， 4， 6， … 時(shí)， k = 6m 1， m =1， 2， … 。 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 6 圖 25 三相橋式 PWM 逆變電路輸出線電壓頻譜圖 當(dāng)調(diào)制信號(hào)波不是正弦波時(shí)，諧波由兩部分組成 ：一部分是對(duì)信號(hào)波本身進(jìn)行諧波分析所得的結(jié)果，另一部分是由于信號(hào)波對(duì)載波的調(diào)制而產(chǎn)生的諧波。 以濾波電感電流為內(nèi)環(huán)被控量的電感電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)控制并不具備很好的抑制負(fù)載擾動(dòng)性能，因此可將電感電流內(nèi)環(huán)改為電感電流瞬時(shí)反饋 控制和負(fù)載擾動(dòng)前饋補(bǔ)償相結(jié)合的控制方式，從而得到如圖 示的逆變器電感電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán) PIDPI控制系統(tǒng)框圖。將連續(xù)系統(tǒng)中的極點(diǎn)離散化，得到數(shù)字控制系統(tǒng)中所需要的極點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Gv Gi 1 / L 1 / Sr / L1 / S1 / C ru 1u1ioiou三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 8 穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)波形 圖 34 雙環(huán) PIDPI 控制逆變器帶滿載（ 50A） 輸出電流電壓波形（ 100V/div， 10ms/div） 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)波形 為了考察該逆變器的動(dòng)態(tài)性能，對(duì)逆變器進(jìn)行突加線性負(fù)載實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)波形如 圖 35所示。 圖 32 雙環(huán) PIDPI 控制逆變器空載輸出電壓波形 （ 100V/div， 10ms/div） 圖 33 雙環(huán) PIDPI 控制逆變器帶 30A 阻性負(fù)載 輸出電流電壓波形（ 100V/div， 10ms/div） 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 9 圖 雙環(huán) PIDPI 控制逆變器突加 25A 負(fù)載響應(yīng)波形 （ 100V/div， 10ms/div） 結(jié)論 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于狀態(tài)觀測(cè)器的雙環(huán)控制方法能輸出高質(zhì)量的正弦波，對(duì)整流性負(fù)載具有較好的抑制能力；動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速度較快，系統(tǒng)擁有較好的動(dòng)態(tài)性能，控制器的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行，是較為理想的控制方法；能有效補(bǔ)償各種誤差影響。 IGBT 的結(jié)構(gòu)剖面圖如圖 41 所示。 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 11 IGBT 的動(dòng)態(tài)特性分析 圖 41IGBT 的動(dòng)態(tài)圖 與 MOSFET 的相似，因?yàn)殚_(kāi)通過(guò) 程中 IGBT 在大部 分時(shí)間作為 MOSFET 運(yùn)行uCE 的下降過(guò)程分為 tfv1 和 tfv2 兩段。 IGBT 的特性和參數(shù)特點(diǎn) IGBT 開(kāi)關(guān)速度快，開(kāi)關(guān)損耗小，開(kāi)關(guān)損耗只有 GTR 的 1/10，與電力 MOSFET相當(dāng) ,無(wú)二次擊穿現(xiàn)象 。 由 于三相橋式電壓型逆變電路中采用的 IJBT 管，它在使用的時(shí)候需要驅(qū)動(dòng)電ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGEUG E MICMUC E Mtfv 1tfv 2to fftontfi 1tfi 2td (o ff)tftd (o n )trUC E (o n )UG E MUG E MICMICM三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 12 路，才能使 IGBT 管子正常地開(kāi)通和關(guān)斷。相反，三角載波信號(hào)和正弦波信號(hào)具有正負(fù)極性，則稱為雙極性調(diào)制。如果每個(gè)脈沖寬度為 θ，則輸出電壓的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為 : （ 52) 系數(shù) An 和 Bn由每個(gè)脈寬為 θ，起始角為 α的正脈沖來(lái)決定和對(duì)應(yīng)的負(fù)脈沖起始角 π+α來(lái)決定。為防止環(huán)流，就必須增設(shè)延時(shí)觸發(fā)環(huán)節(jié)，設(shè)置死區(qū) 。 A1 為高放大倍數(shù)的比較器（在此做極性鑒別器），可使其輸出電壓 只取與 相反的極性，不管 大小如何， 都是飽和值。只要 的絕對(duì)值小于 ，則 A1 輸出 始終飽和，負(fù)反饋對(duì)它沒(méi)有影響，直到 時(shí)，很快下降到零，積分終止， 保持恒值。 式中 積分時(shí)間常數(shù)。其電路為：蓄電池 “+”極 → 發(fā)電機(jī) “B”端 → 磁場(chǎng)繞組 → 調(diào)節(jié)器 “F”端 →VT2 （ c→e極） →E 端 → 搭鐵 → 蓄電池 “－ ”極。 （ 3）當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高，超過(guò)調(diào)節(jié)電壓值時(shí)， “B”端電壓信號(hào)使 IC 電路控制 VT2截止，切斷了磁場(chǎng)電流，使發(fā)電機(jī)電壓下降。 交流電動(dòng)機(jī)是可以通過(guò)調(diào)壓來(lái)調(diào)速的 ,也就是調(diào)節(jié)電流了 (因?yàn)榻祲汉箅娏骺隙〞?huì)下降 ),它所有的調(diào)壓器一般都自耦變壓器 ,象老式的吊扇就是用自耦變壓器來(lái)調(diào)速的 .直流電機(jī)也可以調(diào)壓調(diào) 速 ,一般用調(diào)電樞電壓的方法來(lái)調(diào)速 ,用串電阻的方法或者可調(diào)電源都可以 . 電流調(diào)節(jié)器的作用 ： 跟隨作用－－作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過(guò)程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。 (引腳 3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。 （引腳 6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。該端通常接一只 5 的軟啟動(dòng)電容。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。 (引腳 12)：信號(hào)地。 （引腳 15）：偏置電源接入端。 SG3525 還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。上電過(guò)程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的 PWM 比較器反向輸入端處于低電平， PWM 比較器輸出高電平。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致 PWM 比較器輸出為正的時(shí)間變長(zhǎng)， PWM 瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。如果該 高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程。 此外， SG3525 還具有以下功能，即無(wú)論因?yàn)槭裁丛蛟斐?PWM 脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)， PWM 瑣存器才被復(fù)位。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、 繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通 訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 matlab 特點(diǎn) 。 。 Protel DXP 在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。通過(guò)設(shè)計(jì)輸入仿真、 PCB 繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合， Protel DXP 提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和 PCB 圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。 逆變電路的應(yīng)用相當(dāng)普及，在已有的各種電源中，蓄電池、干電池，太陽(yáng)能電池等都是直流電源，當(dāng)需要這些電源向交流負(fù)載供電時(shí)，就需要逆變電路。 首先我要感謝生我養(yǎng)我的父母，是他們賦予了我生命，二十多年來(lái) 給予了我無(wú)微不至的照顧，才使我有機(jī)會(huì)跨入大學(xué)的門檻，學(xué)習(xí)更多的人文科學(xué)知識(shí)。 接著我要感謝我的指導(dǎo)老師 ——敖章洪 老師。感謝不厭其煩 教我如何仿真，幫我裝軟件的賀鐵梅同學(xué)，感謝我的室友康文尚和李曉焱同學(xué)教我文檔的格式及如何畫 Protel 圖，感謝曹卓同學(xué)在生活上給予的理解。圖中的三角載波用 S 函數(shù)產(chǎn)生。三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 26 附錄一 ： MATlAB 仿真設(shè)計(jì) 主電路 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 27 控制電路設(shè)計(jì) 控制電路原理如下：據(jù)自然采樣法，三個(gè)互差 120o 的正弦波與高頻三角載波進(jìn)行比較，每路結(jié)果再經(jīng)反相器產(chǎn)生與原信號(hào)相反的控制波，分 別控制上下橋臂 IGBT 的導(dǎo)通與關(guān)斷。在我們工作期間還不時(shí)來(lái)看望我們，親手教我如何畫圖，所以真心感謝我的指導(dǎo)老師 ——敖章洪 老師。 其次我要感謝湖南文理學(xué)院、電氣與信息工程學(xué)院 。 PWM 控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單、靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 23 總 結(jié) PWM 控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用十分廣泛，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了 PWM 技術(shù)。當(dāng)前比 較流行的 Protel 9 Protel99 SE，就是它的前期版本。 Protel DXP 是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電 子設(shè)計(jì)者從最