【文章內容簡介】 察該逆變器的動態(tài)性能，對逆變器進行突加線性負載實驗，實驗波形如圖35所示。圖34為逆變器雙環(huán)PIDPI控制系統(tǒng)突加26A負載時的響應波形?？梢钥闯觯患?6A阻性負載時，電壓跌落到284V,%，動態(tài)性能較好。可見該系統(tǒng)具有瞬態(tài)跌落小和恢復時間快的特點。（100V/div，10ms/div）實驗結果表明，基于狀態(tài)觀測器的雙環(huán)控制方法能輸出高質量的正弦波，對整流性負載具有較好的抑制能力；動態(tài)調節(jié)速度較快，系統(tǒng)擁有較好的動態(tài)性能，控制器的設計簡單易行，是較為理想的控制方法；能有效補償各種誤差影響。%，%，即使帶非線性負載輸出電壓也能保持較好的正弦度。第四章 由IGBT構成的驅動電路設計 IGBT簡介絕緣門極雙極型晶體管（IGBT）本質上是一個場效應晶體管，只是在漏極和漏區(qū)之間多了一個 P 型層。根據(jù)國際電工委員會的文件建議，其各部分名稱基本沿用場效應晶體管的相應命名。 IGBT的結構剖面圖如圖41所示。它在結構上類似于MOSFET ，其不同點在于IGBT是在N溝道功率MOSFET 的N+基板（漏極）上增加了一個P+ 基板（IGBT 的集電極），形成PN結j1 ，并由此引出漏極、柵極和源極則完全與MOSFET相似。圖41 IGBT結構剖面圖由圖可以看出，IGBT相當于一個由MOSFET驅動的厚基區(qū)GTR ，圖中Rdr是厚基區(qū)GTR的擴展電阻。IGBT是以GTR 為主導件、MOSFET 為驅動件的復合結構。 IGBT的動態(tài)特性分析 圖41IGBT的動態(tài)圖與MOSFET的相似，因為開通過 程中IGBT在大部分時間作為MOSFET運行uCE的下降過程分為tfv1和tfv2兩段。tfv1——IGBT中MOSFET單獨工作的電壓下降過程；tfv2——MOSFET和PNP晶體管同時工作的電壓下降過程 。 電流下降時間又可分為tfi1和tfi2兩段。tfi1——IGBT內部的MOSFET的關斷過程，iC下降較快；tfi2——IGBT內部的PNP晶體管的關斷過程，iC下降較慢IGBT中雙極型PNP晶體管的存在，雖然帶來了電導調制效應的好處，但也引入了少子儲存現(xiàn)象，因而IGBT的開關速度低于電力MOSFET。 IGBT的特性和參數(shù)特點IGBT開關速度快，開關損耗小，開關損耗只有GTR的1/10，與電力MOSFET相當,無二次擊穿現(xiàn)象。在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。IGBT的通態(tài)壓降比VDMOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域；與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐壓和通流能力還可以進一步提高，同時可以保持開關頻率高。 輸入阻抗高，輸入特性與MOSFET類似。 由于三相橋式電壓型逆變電路中采用的IJBT管，它在使用的時候需要驅動電路，才能使IGBT管子正常地開通和關斷。IGBT的驅動電路必須具備2個功能：一是實現(xiàn)控制電路與被驅動IGBT柵極的電隔離； 二是提供合適的柵極驅動脈沖。實現(xiàn)電隔離可采用脈沖變壓器、微分變壓器及光電耦合器。 根據(jù)設計要求，采用芯片M57962L及其附件組成的驅動電路，其電路圖如圖42所示： 圖42驅動電路第五章 控制電路的設計脈寬調制的控制方式從調制脈沖的極性上看，可分為單極性和雙極性之分:參加調制的載波和參考信號的極性不變，稱為單極性調制。相反，三角載波信號和正弦波信號具有正負極性，則稱為雙極性調制。(1)單極性正弦脈寬調制單極性正弦脈寬調制用幅值為的參考信號波與幅值為,頻率為的三角波比較，產生功率開關信號。 用參考電壓信號的幅值Ur，與三角形載波信號的幅值Uc的比值，即調制度m = Ur/Uc，來控制輸出電壓變化。當調制度由0~1變化時，脈寬由0~π/p變化，輸出電壓由0~ E變化。如果每個脈沖寬度為θ，則輸出電壓的傅里葉級數(shù)展開式為: （52)系數(shù)An和Bn由每個脈寬為θ，起始角為α的正脈沖來決定和對應的負脈沖起始角π+α來決定。如果第j個脈沖的起始角為αj則有 (53a) (53b)由式(53a)、式(53b)可計算輸出電壓的傅里葉級數(shù)的系數(shù) (54a) (54b)(2)雙極性正弦脈寬調制雙極性正弦脈寬調制原理波形如圖27所示。輸出電壓u0(t)波形在0~2π區(qū)間關于中心對稱、在0~π區(qū)間關于軸對稱，其傅里葉級數(shù)展開式為 (55) 式（55）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的負脈沖序列(起點和終點分別為的疊加。因此 (56)則輸出電壓為 (57) (58)需要注意的是，從主回路上看，對于雙極性調制，由于同一橋臂上的兩個開關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，就必須增設延時觸發(fā)環(huán)節(jié)，設置死區(qū)。給定積分器作用是當轉速給定信號發(fā)生階躍變化時，防止逆變器的頻率和電壓也發(fā)生階躍變化，否則，由于電動機的轉速不能快速跟上頻率和電壓的變化，必然使其運行于大轉差下，引起很大的電流沖擊。經過GI后，階躍的轉速給定信號變?yōu)榘匆?guī)定斜率上升的斜坡信號，使逆變器的輸出頻率和電壓都能平緩上升，從而可限制沖擊電流。 由模擬電子電路組成的給定積分器原理如圖所示，它是由三個運算放大器AAA3組成。A1為高放大倍數(shù)的比較器（在此做極性鑒別器），可使其輸出電壓只取與相反的極性，不管大小如何，都是飽和值。A2是反相器，使其輸出電壓極性與給定極性相同。A3為積分器，經RC積分使輸出電壓成為斜坡信號，積分的變化率用電位器RP來調節(jié)。三個運算放大器通過電阻R0構成一個負反饋閉環(huán)，以決定積分的終止時刻。只要的絕對值小于，則A1輸出始終飽和，負反饋對它沒有影響，直到時，很快下降到零，積分終止，保持恒值。 圖中標出了給定電壓為正時各級運放的輸出極性。這時，突加和突減后各處電壓的波形示于圖632 。積分器的積分時間可從其虛地點的電流平衡方程式推導出來。 式中 積分時間常數(shù)。調節(jié)和 都能改變的斜率，從而改變調速系統(tǒng)的加（減）速度，一般系統(tǒng)要求積分時間在5~50s之間可調。