電平逆變器的數(shù)字控制畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)
2025-05-19 12:47本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】近年來(lái)，在高壓大功率的應(yīng)用場(chǎng)合，一種新型的逆變器——多電平逆變器受到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。多電平逆變器的思想最早是由Nabae于20世紀(jì)80年代初提出的。其拓樸形式主要可分為三類：二極管鉗位型，飛躍電容型和獨(dú)立直流電源級(jí)聯(lián)多電平三種。其中應(yīng)用最廣泛的是二極管鉗位型，本文的研究對(duì)象為二極管鉗位型三電平逆變器。因此，三電平逆變器可以在不增加器件耐壓等級(jí)的情況下成倍的升高輸入電壓。另外，由于輸入電容不可能是無(wú)窮大的，因此，隨著兩個(gè)輸入電容的充放電，兩個(gè)電容上的電壓會(huì)有波動(dòng)，并不是理想的平分輸入電壓，因此在三電平逆變器的控制上必須將輸入電容電壓的平衡考慮在內(nèi)?？臻g矢量調(diào)制具有直流電壓利用率高，算法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓平衡等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于三電平逆變器的控制之中，本文所采用的就是一種簡(jiǎn)單的空間矢量控制方法。所謂三電平逆變器是指逆變器的橋臂電壓有三種電平——“+1”、“-1”和“0”。
【正文】 s。 輸出濾波器設(shè)計(jì)濾波器設(shè)計(jì)的基本要求如下：1．在滿足輸出電壓波形失真度要求的前提下，盡量提高濾波器的諧振頻率，以減小其體積和重量。2．濾波電路應(yīng)具有較低的輸出阻抗，以減小負(fù)載變化時(shí)對(duì)濾波器濾波效果的影響。3．盡量低的損耗。(1) 諧振頻率選擇在理想開(kāi)關(guān)條件下，采用電壓空間矢量控制方案時(shí)，輸出電壓中所有偶數(shù)次諧波、3及3的倍數(shù)次諧波都為零，113等低次諧波含量也很小，濾波器的諧振頻率可以取得較高。但由于實(shí)際系統(tǒng)中存在控制信號(hào)死區(qū)、信號(hào)傳輸延時(shí)、晶體管開(kāi)關(guān)時(shí)間以及功率器件參數(shù)不完全一致等因素，輸出電壓中含有一定的低次諧波，限制了濾波器諧振頻率的提高。根據(jù)濾波要求，濾波器諧振頻率不能超過(guò)基頻的五倍，并為了避免對(duì)某次諧波過(guò)度放大，諧振頻率不能取得靠近整數(shù)，設(shè)f1為輸出濾波器的諧振頻率，f0為輸出電壓頻率，可取輸出濾波器的諧振頻率f1==225Hz。(2) 電感電容參數(shù)的選擇濾波器諧振頻率確定以后，LC的乘積也就確定了，還需要選擇電感和電容的具體數(shù)值。當(dāng)電感L較大時(shí)，電感上電壓降也就比較大，為了保證輸出穩(wěn)定在380V，直流母線電壓將相應(yīng)升高，這就增大了功率晶體管的電壓應(yīng)力。此外，當(dāng)系統(tǒng)帶有不平衡負(fù)載時(shí)，流過(guò)電感的不對(duì)稱電流所產(chǎn)生的壓降將造成三相輸出電壓的中點(diǎn)偏移。從這些方面考慮，電感取值要盡量小。但由于諧振頻率一定，減小電感勢(shì)必要增大電容，過(guò)大的電容將大大增加電容的體積重量，增大功率晶體管的電流負(fù)擔(dān)，而且一定量的電感也有助于限制過(guò)載或短路時(shí)輸出電流上升率，對(duì)系統(tǒng)起保護(hù)作用。經(jīng)綜合考慮后，取L=3mH，C=80μF。 功率模塊驅(qū)動(dòng)隔離電路本系統(tǒng)中功率管選用IGBT，驅(qū)動(dòng)芯片選用混合集成IGBT驅(qū)動(dòng)器M57962L。M57962L是高速光耦隔離輸入，有2500VAC的高絕緣強(qiáng)度，與TTL電平兼容，內(nèi)藏定時(shí)邏輯短路保護(hù)電路，并具有延時(shí)保護(hù)特性，而且驅(qū)動(dòng)功率大，省去了驅(qū)動(dòng)變壓器。M57962L的6腳之間為電源25V，114腳為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入，當(dāng)114腳之間電壓為0時(shí)，即13腳電壓為VCC時(shí)，G、E之間電壓為－10V，IGBT關(guān)斷；當(dāng)13腳電壓為0時(shí)，G、E之間輸出＋14V，IGBT開(kāi)通。IGBT正常開(kāi)通時(shí)，C、E之間飽和導(dǎo)通電壓較低，當(dāng)IGBT短路時(shí)，流過(guò)IGBT的電流非常大，使得C、E之間電壓增大，8腳檢測(cè)到此電壓過(guò)高時(shí)，光耦4N25的發(fā)光二極管導(dǎo)通，保護(hù)信號(hào)PRO變?yōu)榈碗娖?，并?zhí)行保護(hù)功能。 IGBT驅(qū)動(dòng)電路 仿真及試驗(yàn)結(jié)果本節(jié)使用MATLAB 。 三電平逆變器MATLAB仿真系統(tǒng)框圖其中3level inverter子模塊是三電平逆變器的主電路結(jié)構(gòu)。control子模塊是控制的核心，輸入采樣值，輸出控制信號(hào)，這一部分相當(dāng)于系統(tǒng)中DSP計(jì)算的部分。 3level inverter子模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) control子模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) SFunction按照上文所述的算法編寫(xiě)的一段程序，其功能與DSP實(shí)際核心程序相當(dāng)。，仿真證明三相輸出電壓為互差120176。的正弦波，上文所述的算法是正確的。，很明顯，進(jìn)行直流中點(diǎn)電壓平衡之后，兩電容上的電壓差大為減小。 三相輸出電壓的仿真波形 中點(diǎn)電壓平衡的直流中點(diǎn)電壓 無(wú)中點(diǎn)電壓平衡的直流中點(diǎn)電壓表16列出了空載情況下在基于TMS320LF2407A的數(shù)字試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。表16 三電平逆變器試驗(yàn)數(shù)據(jù)15306090120從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著輸入直流電壓的升高，輸出正弦波形的THD越來(lái)越小，當(dāng)輸入電壓加到90V左右時(shí)，輸出THD已降到3%以內(nèi)。證明了本文所闡述的算法是正確的，可以實(shí)現(xiàn)三電平逆變器的正弦輸出。 總結(jié)本文詳細(xì)敘述了空間矢量三電平逆變器的控制方法，介紹了一種簡(jiǎn)單的，適用于數(shù)字實(shí)時(shí)計(jì)算的空間矢量調(diào)制方法。這種算法通過(guò)簡(jiǎn)單的坐標(biāo)變換，將電壓基本空間矢量的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成整數(shù)，極大的方便了DSP的實(shí)時(shí)運(yùn)算，減小了計(jì)算量。另外，為了解決輸入直流電壓平衡的問(wèn)題，本文分析了不同的矢量對(duì)輸入直流電壓平衡的影響，提出了解決方案。最后，用MATLAB的PSB工具箱對(duì)所有算法進(jìn)行了仿真，并在硬件平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了算法的正確性。參考文獻(xiàn)[1] 張立，趙永健，現(xiàn)代電力電子技術(shù)，北京：科學(xué)出版社，1992[2] 丁道宏主編，電力電子技術(shù)（修訂版），北京：航空工業(yè)出版社，1999[3] 丁道宏，國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展展望，《中興通訊技術(shù)》第72期[4] 張雄偉，曹鐵勇編著，DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用（第2版），北京：電子工業(yè)出版社，200118
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