電平逆變器的數(shù)字控制畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-05-19 12:47本頁面
【導(dǎo)讀】近年來，在高壓大功率的應(yīng)用場合，一種新型的逆變器——多電平逆變器受到越來越廣泛的應(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，飛躍電容型和獨立直流電源級聯(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窮大的，因此，隨著兩個輸入電容的充放電，兩個電容上的電壓會有波動，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，算法簡單，易于實現(xiàn)直流側(cè)電壓平衡等優(yōu)點，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)計濾波器設(shè)計的基本要求如下：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，以減小負載變化時對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關(guān)條件下，采用電壓空間矢量控制方案時，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。但由于實際系統(tǒng)中存在控制信號死區(qū)、信號傳輸延時、晶體管開關(guān)時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基頻的五倍，并為了避免對某次諧波過度放大，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。當電感L較大時，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，當系統(tǒng)帶有不平衡負載時，流過電感的不對稱電流所產(chǎn)生的壓降將造成三相輸出電壓的中點偏移。從這些方面考慮，電感取值要盡量小。但由于諧振頻率一定，減小電感勢必要增大電容，過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擔(dān)，而且一定量的電感也有助于限制過載或短路時輸出電流上升率，對系統(tǒng)起保護作用。經(jīng)綜合考慮后，取L=3mH，C=80μF。 功率模塊驅(qū)動隔離電路本系統(tǒng)中功率管選用IGBT，驅(qū)動芯片選用混合集成IGBT驅(qū)動器M57962L。M57962L是高速光耦隔離輸入，有2500VAC的高絕緣強度，與TTL電平兼容，內(nèi)藏定時邏輯短路保護電路，并具有延時保護特性，而且驅(qū)動功率大，省去了驅(qū)動變壓器。M57962L的6腳之間為電源25V，114腳為驅(qū)動信號輸入，當114腳之間電壓為0時，即13腳電壓為VCC時，G、E之間電壓為－10V，IGBT關(guān)斷；當13腳電壓為0時，G、E之間輸出＋14V，IGBT開通。IGBT正常開通時，C、E之間飽和導(dǎo)通電壓較低，當IGBT短路時，流過IGBT的電流非常大，使得C、E之間電壓增大，8腳檢測到此電壓過高時，光耦4N25的發(fā)光二極管導(dǎo)通，保護信號PRO變?yōu)榈碗娖?，并?zhí)行保護功能。 IGBT驅(qū)動電路 仿真及試驗結(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，這一部分相當于系統(tǒng)中DSP計算的部分。 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的一段程序，其功能與DSP實際核心程序相當。，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，進行直流中點電壓平衡之后，兩電容上的電壓差大為減小。 三相輸出電壓的仿真波形 中點電壓平衡的直流中點電壓 無中點電壓平衡的直流中點電壓表16列出了空載情況下在基于TMS320LF2407A的數(shù)字試驗平臺上進行試驗的結(jié)果。表16 三電平逆變器試驗數(shù)據(jù)15306090120從實驗結(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越來越小，當輸入電壓加到90V左右時，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，可以實現(xiàn)三電平逆變器的正弦輸出。 總結(jié)本文詳細敘述了空間矢量三電平逆變器的控制方法，介紹了一種簡單的，適用于數(shù)字實時計算的空間矢量調(diào)制方法。這種算法通過簡單的坐標變換，將電壓基本空間矢量的坐標轉(zhuǎn)換成整數(shù)，極大的方便了DSP的實時運算，減小了計算量。另外，為了解決輸入直流電壓平衡的問題，本文分析了不同的矢量對輸入直流電壓平衡的影響，提出了解決方案。最后，用MATLAB的PSB工具箱對所有算法進行了仿真，并在硬件平臺上進行了實驗，驗證了算法的正確性。參考文獻[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，國內(nèi)外開關(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芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用（第2版），北京：電子工業(yè)出版社，200118
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