【正文】 全橋逆武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計說明書 15 變電路的電路圖如圖 37所示。 IR2110 是一種雙通道、柵極驅(qū)動、高壓高速、單片式集成功率驅(qū)動模塊，具有體積小 (DIP14)、集成度高 (可驅(qū)動同一橋臂兩路 )、響應(yīng)快 (典型 ton/toff=120/94ns)、偏置電壓高 (600 V)、驅(qū)動能力強(qiáng)等特點，同時還具有外部保護(hù)封 鎖端口，常用于驅(qū)動 MOSFET和 IGBT 等電壓驅(qū)動型功率開關(guān)器件。 通過查詢資料得知，當(dāng) f=50 zH 時，取 12+ = R K?，其中 = FC ? 。振蕩器頻率 f由外接電阻 RT和電容 CT 決定， f=。 SG3524可以產(chǎn)生鋸齒波，作為載波與正弦波比較，產(chǎn)生 SPWM 信號。LNUVWUd/2CC++Ud/2 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計說明書 12 防直通的死區(qū)時間同一相上下兩臂的驅(qū)動信號互補(bǔ)，為防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加關(guān)斷信號的死區(qū)時間。輸出線電壓 PWM 波由 dU? 和 0三種電平構(gòu)成 ， 負(fù)載相電壓 PWM 波由 (177。 /2UN dUU?? 。 當(dāng) 2RU UN dU U U? ? ?時，給 V4導(dǎo)通信號，給 V1關(guān)斷信號 2UN dUU?? ，給 V V4 加導(dǎo)通信號時，可能是 V V4 導(dǎo)通，也可能是 VD VD4 導(dǎo)通。一組三相對稱的正弦參考電壓信號 由參考信號發(fā)生器提供，其頻率決定逆 變器輸出的基波頻率，應(yīng)在所要求的輸出頻率范圍內(nèi)可調(diào)。 ucuO turTcA DBO tuotAtDtB? ?? 39。 方案二 (規(guī)則采樣法 ): 規(guī)則 采樣法 如圖 27， 規(guī)則采樣法一般采用三角波作為載波 ，其原理就是用三角波對正弦波進(jìn)行采樣得到階梯波 ， 再以階梯波與三角波的交點時刻控制開關(guān)器件的通斷 ， 從而實現(xiàn) SPWM 法 。 采用 IGBT 作為開關(guān)器件的三相電流型橋式逆變電路如圖 26 所示： 圖 26 三相電流型橋式逆變電路 方案選擇： 電流型逆變 直流側(cè) 需加大 電感 ，價格 比較昂貴 ，而 電壓型逆變器整流武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計說明書 10 變頻裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、諧波含量少、定轉(zhuǎn)子功率因數(shù)可調(diào)等優(yōu)異特點 。因為每次換流都是在上下橋臂之間進(jìn)行，因此也被稱為縱向換流。 直流側(cè)電 壓 基本無脈動，直流回路呈現(xiàn) 低 阻抗 ； 交流側(cè)輸出電 壓 為矩形波 ； 當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時需要提供無功功率，直流側(cè)電 容 起緩沖無功能量的作用 等特點。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 24： : 圖 24 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 方案設(shè)計 與選擇 逆變電路選擇 用三個單相逆變電路可以組合成一個三相逆變電路，但在三相逆變電路中，應(yīng)用最廣的還是三相橋式逆變電路。 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u r u c u O w t O w t u o u of u o U d U d 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計說明書 8 廣泛。 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。在 Ut的一 個周期內(nèi)，輸出的 PWM 波只有正負(fù) Ud兩種電平，而不像單極性控制時還有零電平。 在 ur 的半個周期內(nèi)，三角波載波有正有負(fù)，所得的 PWM 波也是有正有負(fù)，在 ur的一個周期內(nèi)，輸出的 PWM 波只有177。其單極性 PWM 控制方式圖如圖 22所示。 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計說明書 6 圖 21 SPWM波形圖 把希望輸出的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)制的信號作為載波，通過信號波的調(diào)制得到所期望的 PWM 波形。 對 于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到 PWM 波形。上述原理可以稱之為面積等效原理，它是 PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。因為每次換流都是在上下橋臂之間進(jìn)行，因此也被稱為縱向換流。采用 IGBT作為開關(guān)器件的三相電壓型橋式逆變電路如圖所示。要對逆變器進(jìn)行數(shù)字控制，實質(zhì)上就是要在數(shù)字控制系統(tǒng)中應(yīng)用各種先進(jìn)的數(shù)字信號處理算法：如空間矢量 PWM 控制算法（ SVPWM 算法）、快速傅立葉變換算法（ FFT 算法）、數(shù)字濾波算法、數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)算法等。 傳統(tǒng)的逆變器采用模擬電路控制，模擬控制存在著一些不可避免的缺點：模擬控制需 要大量的分立元件，這必然會使系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性降低；模擬控制中參數(shù)的調(diào)節(jié)依靠可調(diào)電位器等一些模擬器件，如電壓、頻率以及 PID 參數(shù)的調(diào)節(jié)等，這勢必降低了控制系統(tǒng)的精度和一致性；由于器件的老化以及溫度漂移問題，逆變器的性能將急驟下降，甚至于不能正常工作；模擬控制系統(tǒng)如果要升級換代，就要對硬件作根本性的改變，其工作量不亞于重新開發(fā)；模擬控制系統(tǒng)不具有良好的人機(jī)界面和通信功能。功率變換技術(shù)研究的目標(biāo)主要是：節(jié)約能源，提高效 率，同時減小變換器的大小和減輕變換器的重量，降低諧波失真和成本；而在電機(jī)傳動應(yīng)用中，有時還要求高的精度，快速響應(yīng)，寬的輸出電壓、電流或頻率的調(diào)節(jié)范圍等。如用串聯(lián)，逆變器功率可擴(kuò)展到 100MVA 而用于電 力設(shè)備。這種 GTO采 用了大直徑均勻結(jié)技術(shù)和全壓接式結(jié)構(gòu)，通過少子壽命控制技術(shù)折衷了 GTO導(dǎo)通電壓與關(guān)斷損耗兩者之間的矛盾。日本現(xiàn)在已能穩(wěn)定生產(chǎn)8000V/4000A 和 6000V/6000A 的光觸發(fā)晶閘管（ LTT）。 70年代中期，高功率晶體管和功率 MOSFET 問世，功率器件實現(xiàn)了場控功能，使高頻化成為可能。 武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計說明書 3 2 方案設(shè)計 設(shè)計 原理及思路 逆變電路 逆變，是對電能進(jìn)行變換和控制的一種基本形式，現(xiàn)代逆變技術(shù)是綜合了現(xiàn)代電力電子開關(guān)器件的應(yīng)用、現(xiàn)代功率變換技術(shù)、數(shù)字信號處理（ DSP）技術(shù)、模擬和數(shù)字電子技術(shù)、 PWM 技術(shù)、頻率和相位調(diào)制技術(shù)、開關(guān)電源技術(shù)和控制技術(shù)等的一門綜合性技術(shù)。 設(shè)計要求 初始條件： 輸入直流電壓 220V。逆變電源技術(shù)的核心部分是逆變器和其控制部分 。 逆變 電路應(yīng)用非常廣泛，在已有的各種電源中，蓄電池，干電池，太陽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，就需要逆變電路 。 在本次設(shè)計中，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 電力電子技術(shù)進(jìn)步的推動作用，大大簡化設(shè)計，極大提高系統(tǒng)的可靠性，達(dá)到以往設(shè)計無法達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。 時間安排： 6 月 5 日 ~6 月 6 日 ：完成選題，領(lǐng)取設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)資料，規(guī)劃總體設(shè)計方案； 6 月 7 日 ~6 月 11 日 ：完成電力電子裝置的具體設(shè)計方案，包括參數(shù)設(shè)計、器件選取等； 6 月 12 日 ~6 月 14 日 ：整理資料，完成設(shè)計論文撰寫。 3KVA逆變器設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 電氣 1007 班 指導(dǎo)教師： 工作單位： 自動化學(xué)院 題 目 : 3KVA 三相逆變器設(shè)計 初始條件： 輸入直流電壓 220V。 完成電路中各元件的參數(shù)計算。 系統(tǒng)的 SPWM 波是由 DSP 專門的 PWM 口產(chǎn)生的，該系統(tǒng)的軟件部分的 SPWM 波是采用的規(guī)則采樣法。當(dāng)交流側(cè)接在電網(wǎng)上，即交流側(cè)接有電源時，稱為有源逆變；當(dāng)交流側(cè)直接和負(fù)載連接時，稱為無源逆變。 逆變電路在電力電子電路中占有十分突出的位置， 當(dāng)今世界逆變電源應(yīng)用非常廣泛，需求量逐年遞增。隨著開關(guān)頻率的提高，會引起開關(guān)損耗的增加，逆變效率和直流利用率的降低，因此，對逆變電源技術(shù)進(jìn)行深入地研究有很大的現(xiàn)實意 義 。 完成電路中各元件的參數(shù)計算。 60 年代后期，可關(guān)斷晶閘管 GTO 實現(xiàn)了門極可關(guān)斷功能，并使斬波工作頻率擴(kuò)展到 lkHz 以上。 現(xiàn)在許多國家已能穩(wěn)定生產(chǎn) 8000V/