三相橋式pwm逆變電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-26 19:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0(t)波形在0~2π區(qū)間關(guān)于中心對(duì)稱、在0~π區(qū)間關(guān)于軸對(duì)稱，其傅里葉級(jí)數(shù)展開式為 (25) 式（25）中輸出電壓u0（t）可看成是幅值為E，頻率為fo的方波與幅值為2E、頻率為fc的負(fù)脈沖序列(起點(diǎn)和終點(diǎn)分別為 的疊加。因此 (26)則輸出電壓為 (27)輸出電壓基波分量為 (28) 需要注意的是，從主回路上看，對(duì)于雙極性調(diào)制，由于同一橋臂上的兩個(gè)開關(guān)元件始終輪流交替通斷，因此容易引起電源短路，造成環(huán)流。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)。3. 正弦脈寬調(diào)制的調(diào)制算法 三角波變化一個(gè)周期，它與正弦波有兩個(gè)交點(diǎn)，控制逆變器中開關(guān)元件導(dǎo)通和關(guān)斷各一次。要準(zhǔn)確的生成SPWM波形，就要精確的計(jì)算出這兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)間。開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)間是脈沖寬度，關(guān)斷時(shí)間是脈沖間隙。正弦波的頻率和幅值不同時(shí)，這些時(shí)間也不同，但對(duì)計(jì)算機(jī)來說，時(shí)間由軟件實(shí)現(xiàn)，時(shí)間的控制由定時(shí)器完成，是很方便的，關(guān)鍵在于調(diào)制算法。調(diào)制算法主要有自然采樣法、規(guī)則采樣法、等面積法等。 按照SPWM控制的基本原理，在正弦波與三角波的交點(diǎn)進(jìn)行脈沖寬度和間隙的采樣，去生成SPWM波形，成為自然采樣法。如圖28所示圖28自然采樣法原理圖為使采樣法的效果既接近自然采樣法，沒有過多的復(fù)雜運(yùn)算，又提出了規(guī)則采樣法。其出發(fā)點(diǎn)是設(shè)法使SPWM波形的每個(gè)脈沖都與三角波中心線對(duì)稱。這樣，圖29中的 法。計(jì)算就大大簡(jiǎn)化了。 圖29 規(guī)則采樣法原理圖 正弦波等面積算法的基本原理為:將一個(gè)正弦波等分成H，個(gè)區(qū)段，區(qū)段數(shù) 一定是6的整數(shù)倍，因?yàn)槿嗾也?，各?xiàng)相位互差 ，要從一相正弦波方便地得到其他兩相，必須把一個(gè)周期分成6的整數(shù)倍。由圖210可見， 越大，輸出波形越接近正弦波。在每一個(gè)區(qū)段，等分成若干個(gè)等寬脈沖(N)，使這N個(gè)等寬脈沖面積等于這一區(qū)段正弦波面積。采用這種方法既可以提高開關(guān)頻率，改善波形，又可以減少計(jì)算新脈沖的數(shù)量，節(jié)省計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)間。如圖210所示其正弦波面積為四、MATlAB仿真設(shè)計(jì)1）主電路整個(gè)三相橋式PWM逆變電路的設(shè)計(jì)分為兩塊——主電路部分和控制電路部分。據(jù)原理圖1，在Simulink中搭建系統(tǒng)主電路如下圖所示。主要用到了simpowersystems工具箱和Simulink工具箱。圖中的逆變主電路用Universal Bridge則更加簡(jiǎn)單。圖中的變壓器起到隔離作用，使得spwm波和負(fù)載波形同時(shí)能測(cè)取。 主電路原理圖如下： 圖211 主電路原理圖 2） 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。這樣產(chǎn)生的六路spwm波分別控制六個(gè)IGBT的通斷，從而在負(fù)載端產(chǎn)生與調(diào)制波同頻的三相交流電。圖中的三角載波用S函數(shù)產(chǎn)生。 圖212 三相橋式PWM逆變電路中的控制部分電路MATLAB仿真模型3）仿真結(jié)果與分析產(chǎn)生頻率為30HZ時(shí)的實(shí)驗(yàn)將控制電路中的三相正弦波函數(shù)發(fā)生器Sine Wave的頻率調(diào)為30HZ，即在頻率參數(shù)欄中輸入60*pi，則系統(tǒng)輸出頻率也應(yīng)為30HZ。仿真運(yùn)行系統(tǒng)，顯示如圖213所示。圖213 頻率為30HZ仿真模型 從圖213可以看出，’,uVN’,uWN’,第四路為濾波前的uVW，第五路為濾波后的uVW。產(chǎn)生頻率為50HZ時(shí)的實(shí)驗(yàn)圖214 頻率為50HZ的仿真模型 從圖214可以看出，即頻率為50HZ。 產(chǎn)生頻率為100HZ時(shí)的實(shí)驗(yàn) 圖215 頻率為100HZ的仿真模型 從圖215可以看出，即頻率為100HZ。 4）濾波裝置 圖216 LC濾波裝置 L為工頻電感，電感量可選為1～2mH。為減小噪聲，選閉合鐵芯，如OD型硅鋼鐵芯（400Hz）或鐵粉芯鐵芯C為工頻電容，可以選CBB6110?F250VAC.帶濾波頻率為 Hz， 圖217帶濾波的電流 ,電壓帶濾波，為 Hz， 圖218 帶濾波的電流 ,電壓圖 加LC濾波裝置后發(fā)現(xiàn)輸出電流 ,電壓 調(diào)節(jié)信號(hào)波波的fo,影響SPWM的頻率和脈寬改變IGBT導(dǎo)通時(shí)間，從而可改變輸出電壓電流頻率幅值。 五、硬件實(shí)驗(yàn)1. IGBT選擇逆變器允許輸出
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