3kva逆變器設(shè)計(jì)_課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(文件)
【正文】 制方法有單極性和雙極性之分。所為單極性控制方式，就是在信號(hào)波 Ut 的半個(gè)周期內(nèi)三角波載波 Uc 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(gè)極性范圍變化的控制方式，和單極性 PWM 控制方式相對(duì)應(yīng)的是雙極性控制方式。其雙極性 PWM 控制方式圖如圖 23所示。在 Ut的正 負(fù)半周，對(duì)各個(gè)開關(guān)器件的控制規(guī)律相同。 SPWM 逆變電路屬于電力電子器件的應(yīng)用系統(tǒng)，因此，一個(gè)完整的 SPWM 逆變電路應(yīng)該由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成。本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)三相電壓源型逆變電路，輸出 PWM 電壓波形等效為正弦波，因而信號(hào)波采用正弦波，載波采用最常用的等腰三角形。 方案一（電壓型逆變）：直 流側(cè)為電壓源， 采用 并聯(lián) 大電容器來(lái)緩沖無(wú)功功率，則構(gòu)成電壓型 逆變 器 。N 。電流型 逆變電路 則為電流波形為矩形波電壓波形為近似正弦波 。 SPWM 采樣方法選擇 方案一 (自然采樣法 )： 自 然采樣法以正弦波為調(diào)制波 ， 等腰三角波為載波進(jìn)行比較 ，在兩個(gè)波形的自然交點(diǎn)時(shí)刻控制開關(guān)器件的通斷 ， 這就是自然采樣法 。 圖 27 規(guī)則采樣法 方案選擇： 規(guī)則采樣法是對(duì)自然采樣法的改進(jìn) ,其主要優(yōu)點(diǎn)就是是計(jì)算簡(jiǎn)單 ， 便于在線實(shí)時(shí)運(yùn)算 ，尤其是利用軟件生成 SPWM 系統(tǒng)。2?2? 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 3 部分電路設(shè)計(jì) IGBT 三相橋式逆變 電路 圖 31是 三相 逆變器 的主電路 設(shè)計(jì)圖。三角載波信號(hào) CU 是共用的，分別與每相參考電壓比較后，給出 “ 正 ” 或 “ 零 ” 的飽和輸出，產(chǎn)生 SPWM 脈 沖序列 波。WNU的 PWM 波形只有 /2dU? 兩種電平。 VN39。 1/3) dU 和 0 共 5 種電平組成。死區(qū)時(shí)間會(huì)給輸出的 PWM 波帶來(lái)影響，使其稍稍偏離正弦波。＋ 5V 再送到內(nèi)部（或外部）電路的其他元器件作為電源。 調(diào)制波及載波的產(chǎn)生 正弦波信號(hào) tu 由函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 產(chǎn)生。 ICL8038 的引腳圖如圖 35 所示 ： 1 14 2 13 3 12 4 11 5 10 6 9 7 8 SIN ADJ1 SIN OUT TRI OUT DF ADJ1 DF ADJ2 V+ FMBLAS NC NC SIN ADJ2 V C SO OUT FMIN 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 圖 35 ICL8038 引腳圖 載波可以是等腰三角波或者鋸齒波，由于 SG3524 可以直接產(chǎn)生鋸齒波，所以，直接用 SG3524 本身產(chǎn)生的鋸齒波作為載波即可。邏 輯輸入采用施密特觸發(fā)電路，以提高抗干擾能力。 IR2110 的最大不足是不能產(chǎn)生負(fù)偏壓，由于密勒效應(yīng)的作用，在開通與關(guān)斷時(shí)，集電極與柵極間電容上的充放電電流很容易在柵極上產(chǎn)生干擾。因此，濾波電容的選取原則是在保證輸出電壓的 THD 滿 足要求的情況下，取值盡量小。但亦不可武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 太低，否則容易產(chǎn)生低頻振蕩。 W _ I NV _ INU _ IN UVWNT1T2T3+C 1 71 0 0 0 u F /1 5 0 V+ C 1 81 0 0 0 u F /1 5 0 VR 3 05 .1 kR 2 95 .1 k2 2 0 V 圖 39 變壓器升壓電路 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 4 系統(tǒng)元件有關(guān)參數(shù)的計(jì)算 在電路中輸入為 220V直流電壓 ，輸出為 220V交流電壓 ，輸出功率為 WP 3000? ，功率因數(shù)設(shè)為 1cos ?? 。 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 19 5 基于 matlab 的原理仿真 在具體電路設(shè)計(jì)之 前，本次設(shè)計(jì)先利用 MATLAB 進(jìn)行仿真驗(yàn)證，其仿真主體框圖如圖 51所示。其中一路開關(guān)的 SPWM 波形如圖 52所示。 并且通過(guò)繪制電路圖了解并熟悉了 Altium Designer 的使用。同時(shí)我加強(qiáng)了我的基于 DSP 設(shè)計(jì)的能力。 平時(shí)我們只學(xué)習(xí)了理論知識(shí)，沒有將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，當(dāng)然在實(shí)驗(yàn)課上，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力。當(dāng)然，光靠平時(shí)所學(xué)的知識(shí)完成本次課程設(shè)計(jì)還是有一定難度的，因此，課設(shè)中存在許多障礙，這些阻礙都是我知識(shí)點(diǎn)的漏洞，為我敲響了警鐘。今后，在學(xué)習(xí) 中，我要端正自己武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 的態(tài)度努力學(xué)習(xí)，只有這樣我們才能 真正的掌握好知識(shí)，才能在實(shí)際中熟練的運(yùn)用我們所學(xué)的知識(shí)。 本次課設(shè) 讓我 知道自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足 ，明白了自己哪里欠缺。課程設(shè)計(jì)為我們提供 了這樣的機(jī)會(huì)。在本次設(shè)計(jì)中，查閱許多逆變器方面的資料，有感先進(jìn)的功率器件及逆變控制器件對(duì)電力電子技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)作用，大大簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，極大提高系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到以往設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。在部分電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中， SPWM 信號(hào)發(fā)生器與驅(qū)動(dòng)電路部分都是理論課上沒有學(xué)習(xí)過(guò)的，因此，在這一部分遇到了很大的麻煩，最后通過(guò)查閱資料，和同學(xué)討論，設(shè)計(jì)出這兩個(gè)模塊的電路。 圖 53 濾波前輸出電壓波形 其經(jīng)過(guò)三相 LC 濾波器濾波后的三相輸出電壓波形如圖 54所示。 圖 51 系統(tǒng)仿真框圖 通過(guò)圖中的 Measure 模塊（即電壓測(cè)量模塊）得到三相電壓值，然后經(jīng)過(guò) Voltage regulartor 塊，其內(nèi)部是采用的 PI 控制器控制方式，得到所需要的正弦波。因此，最低次諧波的頻率 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 Hzf 1 9 9 5 050)12 0 02( ????? 以選 1/10為例，選濾波電感為 1mH，則 L、 C濾波電容為 FLC ?? 1101 1)1 9 952 1(1 632 ???????? ? 變壓器參數(shù)設(shè)計(jì) 變壓器參數(shù)計(jì)算： 單個(gè)變壓器輸出功率為： 2 1000PW? 單個(gè)變壓器輸入功率： 21 1 1 1000* 1 0 5 2 . 60 . 9 5PP U I W?? ? ? ? 式中η為變壓器的效率，這里取 變壓器的額定功率為 : 12 10 00 10 52 .6 10 26 .322PPPW? ?? ? ? 一次側(cè)電流為： 1111 0 5 2 .61 .2 * 8 .11 5 5 .6PI K AU? ? ? 式中 K 是變壓器空載電流大小決定的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，容量越小的變壓器， K 越大，一般選~。由于輸入的直流電位 220V，故其基波最大的峰峰值為 220V，相電壓最大有效值為 ,而設(shè)計(jì)要求輸出為 220Vrms，故需要加入升壓變壓器。由于變壓器出來(lái)的 SPWM 波含有較多基波外的雜波，故需加 LC 濾波器濾除雜波得到正弦信號(hào)波。 LC 濾波 濾波電容 C的作用是和濾波電感 L一起來(lái)濾除輸出電壓中的高次諧波，保證輸出電壓的 THD 要求，從減小輸出電壓 THD 的角度考慮， C越大越好。 1234567891011121314IR2110C1R2D?C2R1控制及保護(hù)電路HINSDLINi1UssLOCOMIccIsIbHOVccIdc=500V 圖 36 IR2110 構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路
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