【正文】 式送至雙穩(wěn)態(tài)觸1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9 三相正弦波發(fā)生器 SG3524 控制信號(hào) 反相輸入 同相輸入 振蕩器輸出 電流檢測(cè) + 電流檢測(cè) RT CT 接地 Vinf Vc B 管 E B 管 C A管 C A管 E 封鎖端 補(bǔ)償端 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(shū) 13 發(fā)器及兩個(gè)或非門(mén)；另一路以鋸齒波形式送至比較器的同相端，比較器的反向端接 正弦波調(diào)制信號(hào)，通過(guò)芯片內(nèi)置的比較器完成載波和調(diào)制波的比較，產(chǎn)生 SPWM 信號(hào)。死區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短主要由開(kāi)關(guān)器件的關(guān)斷時(shí)間決定。 uvU 的波形可由 39。參考信號(hào)的幅值也可在一定范圍內(nèi)變化，決定輸出電壓的大小。 當(dāng)三角波只在其頂點(diǎn) (或底點(diǎn) )位置對(duì)正弦波進(jìn)行采樣時(shí) ， 由階梯波與三角波的交點(diǎn)所確定的脈寬 ， 在一個(gè)載波周期 (即采樣周期 )內(nèi)的位置是對(duì)稱(chēng)的 。 方案二（電流型逆變）： 采用大 電抗器來(lái)緩沖無(wú)功功率，則構(gòu)成電流源型變頻器。他可分為三相電壓型逆變電路和電流型逆變電路，其中電壓型的直流側(cè)通常是并一個(gè)電容器，而電流型通常是在直流側(cè)串一個(gè)電感。 SPWM 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。 Ud 兩種電平。 通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，其中等腰三角波應(yīng)用最多。 SPWM 是脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形。 電路中的直流側(cè)通常只有一個(gè)電容器就可以了，但為了方便分析，畫(huà)作串聯(lián)的兩個(gè)電容器并標(biāo)出假想中點(diǎn) 39。 目前，在微電子技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，數(shù)字信號(hào)處理（ DSP）芯片的發(fā)展日新月異。雖然高功率 IGBT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(shū) 4 模塊具有一些優(yōu)良的特性，如能實(shí)現(xiàn) di/dt 和 dv/dt 的有源控制、有源箝位，易于實(shí)現(xiàn)短路電流保護(hù)和有源保護(hù)等，但是，高的導(dǎo)通 損耗、低的硅有效面積利用率、損壞后造成開(kāi)路以及無(wú)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行數(shù)據(jù)等缺點(diǎn)，使高功率 IGBT 模塊在高功率低頻變流器中的實(shí)際應(yīng)用受到限制。美國(guó)和歐洲主要生產(chǎn)電觸發(fā)晶閘管。已被廣泛地用于工業(yè)、軍事或民用領(lǐng)域的各種功率變換系統(tǒng)和裝置中。 逆變器是將直流變?yōu)槎l定壓或調(diào)頻調(diào)壓交流電的變換器，傳統(tǒng)方法是利用晶閘管組成的方波逆變電路實(shí)現(xiàn) ，但 其含有較大成分低次諧波等缺點(diǎn)，由于電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，全控型快速半導(dǎo)體器件 BJT， IGBT， GTO 等的發(fā)展和 PWM 的控制技術(shù)的日趨完善，使 SPWM 逆變器得以迅速發(fā)展并廣泛使用 眾所周知。 由于時(shí)間有限，無(wú)法對(duì) SVPWM 逆變電路進(jìn)行研究，而是 采用正弦 SPWM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了 220V 直流電到 220V 正弦交流電 3KW 的逆變，并且輸出電壓還可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整。 要求完成的主要任務(wù) : （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求） 設(shè)計(jì)容量為 3KVA 的三相逆變器，要求達(dá)到： 輸出 220V 三相交流電。系統(tǒng)硬件部分包括輔助電源模塊，IGBT 三相逆變橋模塊，三相逆變驅(qū)動(dòng)模塊，電壓檢測(cè)模塊，過(guò)流檢測(cè)模塊，后級(jí)升壓濾波模塊， DSP 最小系統(tǒng)。有人甚至說(shuō)，電力電子技術(shù)早期曾處在整流器時(shí)代，后來(lái)則進(jìn)入逆變器時(shí)代。 完成總電路設(shè)計(jì)。IGBT 的迅速發(fā)展，又激勵(lì)了人們對(duì)綜合功率 MOSFET 和晶閘管兩者功能的新型功率器件—— MOSFET 門(mén)控晶閘管的研究。為了滿足電力系統(tǒng)對(duì) lGVA 以上的三相逆變功率電壓源的需要，近期很有可能開(kāi)發(fā)出10000A、 12020V 的 GTO，并有可能解決 30 多個(gè)高壓 GTO 串聯(lián)的技術(shù)，可望使電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用再上一個(gè)臺(tái)階。第二階段，主要是應(yīng)用自關(guān)斷器件，例如 GTO、 BJT、功率 MOSFET、 IGBT 等和普遍采用 PWM 控制技術(shù) 。 三相逆變?cè)斫榻B 用三個(gè)單相逆變電路可以組合成一個(gè)三相逆變電路，但在三相逆變電路中，應(yīng)用最武漢理工大學(xué)《電力電子 裝置及系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 廣的還是三相橋式逆變電路。 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(shí)，其效果基本相同。 PWM 波形可分為等幅 PWM 波和不等幅 PWM 波兩種，由直流電源產(chǎn)生的 PWM 波通常是等幅 PWM波。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。在 Ut的正 負(fù)半周，對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同。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。N 。 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(kāi)關(guān)器件的通斷 ， 這就是自然采樣法 。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(shū) 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。WNU的 PWM 波形只有 /2dU? 兩種電平。 1/3) dU 和 0 共 5 種電平組成。＋ 5V 再送到內(nèi)部（或外部）電路的其他元器件作為電源。 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(shū) 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。 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(kāi)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。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(shū) 16 太低，否則容易產(chǎn)生低頻振蕩。 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(shū) 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。 并且通過(guò)繪制電路圖了解并熟悉了 Altium Designer 的使用。 平時(shí)我們只學(xué)習(xí)了理論知識(shí)，沒(méi)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。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(shū) 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)。課程設(shè)計(jì)為我們提供 了這樣的機(jī)會(huì)。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(méi)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 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。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。 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