三相正弦波變頻電源畢業(yè)設(shè)計(jì)(doc畢業(yè)設(shè)計(jì)論文)(編輯修改稿)
2025-07-17 04:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少， PWM脈沖的不對(duì)稱(chēng)的影響就變大。三相輸出的對(duì)稱(chēng)性也變差。雖然同步調(diào)制較異步調(diào)制復(fù)雜，但用單片機(jī)控制時(shí)也較容易實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)中為保證輸出波形失真度小，選擇同步調(diào)制方式較好。對(duì)有效值的測(cè)量有以下兩種方案：方案一:采用軟件計(jì)算有效值。對(duì)電壓、電流取樣后經(jīng)MAX197進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而后在FPGA中進(jìn)行有效值計(jì)算。方案二：采用有效值芯片AD637。AD637精度較好，誤差較小，可以用來(lái)直接對(duì)電壓計(jì)算有效值。由于手頭上有有效值芯片AD637，且方案一用軟件計(jì)算的方法較方案二復(fù)雜，選擇方案二可以減小軟件設(shè)計(jì)的工作量，故本設(shè)計(jì)采用方案二。二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方框圖根據(jù)題目要求（）及題目所給框圖（如圖1），由隔離變壓器輸出60V交流電經(jīng)整流電橋，經(jīng)濾波1濾除非直流部分，得到直流信號(hào)，輸入逆變集成模塊IM14400，F(xiàn)PGA控制PWM波形的產(chǎn)生，經(jīng)緩沖電路、濾波2濾除高頻成分，即輸出三相交流電。由于輸出電壓為36V，系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量較高，故普通電阻不適合用來(lái)取電流，必須使用溫度系數(shù)較低的錳銅電阻，同時(shí)由于錳銅電阻的阻值為毫歐級(jí)，取電流實(shí)質(zhì)上是取電阻兩端的電壓，故取出的電壓較小要進(jìn)行儀表放大后才適合采樣。而大電壓的采樣就要使用精密電阻來(lái)進(jìn)行分壓采樣。系統(tǒng)框圖如圖2。根據(jù)以上分析，系統(tǒng)框圖如下：三、理論分析與計(jì)算1. PWM控制技術(shù)的原理分析PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)為面積等效原理，下面分析如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦波。將圖3(a)的正弦半波分成N等份，把正弦半波看成是由N個(gè)彼此相連的脈沖序列所組成的波形。這些脈沖寬度相等，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線(xiàn)，而是曲線(xiàn)，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替 ，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)的正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦波部分面積相等，即得到圖3(b)所示的脈沖序列，這就是PWM波形。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。圖3 用PWM波代替正弦半波三相PWM逆變電路的波形如圖4，基本原理同圖3所示。通常采用等腰三角波作為載波，因?yàn)榈妊遣ㄉ先我稽c(diǎn)的水平寬度和高度成線(xiàn)性關(guān)系且左右對(duì)稱(chēng)，當(dāng)它與任何一個(gè)平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，如果在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電路中的開(kāi)關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，就可以得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，這正好符合PWM控制的要求。圖4 三相PWM逆變電路波形從圖4(5)中，我們看到PWM波等效對(duì)應(yīng)的相電壓與原調(diào)制信號(hào)相同。基于這種原理，用軟件產(chǎn)生三路PWM波形，如圖4(2)、（3）、（4）,相互疊加即可以產(chǎn)生三相交流電。如圖5所示為三相橋式PWM型逆變電路，這種電路通常采用雙極性控制方式。U、V和W三相的PWM控制通常公用一個(gè)三角波載波,三相調(diào)制信號(hào)、和依次相差。U、V、W各相功率開(kāi)關(guān)器件的控制規(guī)律相同，現(xiàn)以U相為例來(lái)說(shuō)明。當(dāng)時(shí)，給上橋臂以導(dǎo)通信號(hào)，給下橋臂以關(guān)斷信號(hào)，則U相相對(duì)于直流電流假想中點(diǎn)的輸出電壓。當(dāng)時(shí)，給以導(dǎo)通信號(hào)，給以關(guān)斷信號(hào)，則。和的驅(qū)動(dòng)信號(hào)始終是互補(bǔ)的。V相及W相控制方式都和U相相同。圖5 三相橋式PWM型逆變電路四、主要功能電路的設(shè)計(jì)跟據(jù)題目要求及系統(tǒng)框圖（如圖2），本設(shè)計(jì)有兩處用到濾波器。其一，電容濾波器。在整流電橋后接一個(gè)電容濾波，目的在于濾除整流后的非直流成分。此處所用電容要求溫度系數(shù)小，且能耐高溫，聚苯電容適用于工作環(huán)境溫度變化大而容量變化小穩(wěn)定性要求高的電路，是較好的選擇。
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