【正文】 圖中的三角載波用 S 函數(shù)產(chǎn)生。三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 26 附錄一 ： MATlAB 仿真設(shè)計(jì) 主電路 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 27 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。感謝不厭其煩 教我如何仿真，幫我裝軟件的賀鐵梅同學(xué)，感謝我的室友康文尚和李曉焱同學(xué)教我文檔的格式及如何畫(huà) Protel 圖，感謝曹卓同學(xué)在生活上給予的理解。在我們工作期間還不時(shí)來(lái)看望我們，親手教我如何畫(huà)圖，所以真心感謝我的指導(dǎo)老師 ——敖章洪 老師。 接著我要感謝我的指導(dǎo)老師 ——敖章洪 老師。 其次我要感謝湖南文理學(xué)院、電氣與信息工程學(xué)院 。 首先我要感謝生我養(yǎng)我的父母，是他們賦予了我生命，二十多年來(lái) 給予了我無(wú)微不至的照顧，才使我有機(jī)會(huì)跨入大學(xué)的門(mén)檻，學(xué)習(xí)更多的人文科學(xué)知識(shí)。 PWM 控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單、靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。 逆變電路的應(yīng)用相當(dāng)普及，在已有的各種電源中，蓄電池、干電池，太陽(yáng)能電池等都是直流電源，當(dāng)需要這些電源向交流負(fù)載供電時(shí)，就需要逆變電路。三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 23 總 結(jié) PWM 控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用十分廣泛，目前中小功率的逆變電路幾乎都采用了 PWM 技術(shù)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和 PCB 圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。當(dāng)前比 較流行的 Protel 9 Protel99 SE，就是它的前期版本。通過(guò)設(shè)計(jì)輸入仿真、 PCB 繪制編輯、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)融合， Protel DXP 提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案。 Protel DXP 是第一個(gè)將所有設(shè)計(jì)工具集于一身的板級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，電 子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。 Protel DXP 在前版本的基礎(chǔ)上增加了許多新的功能。 MATLAB 的算法與外部應(yīng)用程序和語(yǔ)言（如 C、 C++、Fortran、 Java、 COM 以及 Microsoft Excel）集成 。 。 、設(shè)計(jì)及求解問(wèn)題 。 matlab 特點(diǎn) 。在新的版本中也加入了 對(duì) C，F(xiàn)ORTRAN， C++ ， JAVA 的支持。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、 繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶(hù)界面、連接其他編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通 訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。 MATLAB 是 矩陣實(shí)驗(yàn)室 （ Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱(chēng)，和 Mathematica、 Maple 并稱(chēng)為三大數(shù)學(xué)軟件。 此外， SG3525 還具有以下功能，即無(wú)論因?yàn)槭裁丛蛟斐?PWM 脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)， PWM 瑣存器才被復(fù)位。 欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果該 高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程。 外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致 PWM 比較器輸出為正的時(shí)間變長(zhǎng)， PWM 瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳 8 處于高電平時(shí)， SG3525 才開(kāi)始工作。上電過(guò)程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的 PWM 比較器反向輸入端處于低電平， PWM 比較器輸出高電平。由于SG3525 內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。 SG3525 還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。 （引腳 15）：偏置電源接入端。 B（引腳 14）：輸出端 B。 (引腳 12)：信號(hào)地。 A（引腳 11）：輸出端 A。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。在該端與引腳 2 之間接入不同類(lèi)型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類(lèi)型調(diào)節(jié)器。該端通常接一只 5 的軟啟動(dòng)電容。該端與引腳 5 之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。 （引腳 6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。 (引腳 4)：振蕩器輸出端。 (引腳 3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。在閉 環(huán)系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。 觸發(fā)電路 通過(guò)集成芯片 SG3525 來(lái)發(fā)出 pwm脈沖從而觸發(fā)電路，以下是對(duì) SG3525的介紹： 集成脈寬調(diào)制器 SG3525 引腳功能及特點(diǎn)簡(jiǎn)介（如圖 51 所示）： 圖 51 SG3525 pwm 波形 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 19 (引腳 1)：誤差放大器反向輸入端。一旦故障消失，系統(tǒng)立即自動(dòng)恢復(fù)正常。 加快動(dòng)態(tài)過(guò)程－－在轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)過(guò)程中，保證獲得電機(jī)允許的最大電流，從而加快動(dòng)態(tài)過(guò)程。 交流電動(dòng)機(jī)是可以通過(guò)調(diào)壓來(lái)調(diào)速的 ,也就是調(diào)節(jié)電流了 (因?yàn)榻祲汉箅娏骺隙〞?huì)下降 ),它所有的調(diào)壓器一般都自耦變壓器 ,象老式的吊扇就是用自耦變壓器來(lái)調(diào)速的 .直流電機(jī)也可以調(diào)壓調(diào) 速 ,一般用調(diào)電樞電壓的方法來(lái)調(diào)速 ,用串電阻的方法或者可調(diào)電源都可以 . 電流調(diào)節(jié)器的作用 ： 跟隨作用－－作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器，在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過(guò)程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓（即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量）變化。 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 18 電流調(diào)節(jié)器 電 流 調(diào)節(jié)器 就 是電流調(diào)節(jié)部級(jí)線圈之間增加一個(gè)活動(dòng)鐵芯作為磁分路的儀器 ,而增加電抗 .鐵芯進(jìn)去 ,則感抗增大電流后者稱(chēng)為 電抗器 ， 工作原理就是給定值為電流設(shè)定值，具有電流負(fù)反饋的 PID 調(diào)節(jié)器。 （ 3）當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓升高，超過(guò)調(diào)節(jié)電壓值時(shí)， “B”端電壓信號(hào)使 IC 電路控制 VT2截止，切斷了磁場(chǎng)電流，使發(fā)電機(jī)電壓下降。 充電指示燈電路為：蓄電池 “+”極 → 點(diǎn)火開(kāi)關(guān) → 充電指示燈 →“L” 端 →V T1（ c→e ）→E 端 → 搭鐵 → 蓄電池 “－ ”極。其電路為：蓄電池 “+”極 → 發(fā)電機(jī) “B”端 → 磁場(chǎng)繞組 → 調(diào)節(jié)器 “F”端 →VT2 （ c→e極） →E 端 → 搭鐵 → 蓄電池 “－ ”極。 圖 52 給定積分器各級(jí)輸入、輸出電壓波形 三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 17 給定積分器的輸出 的波形實(shí)際上代表了調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的起動(dòng)、運(yùn)行和制動(dòng)波形，因此給定積分器又稱(chēng)軟起動(dòng)器，它是任何轉(zhuǎn)速開(kāi)環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)可靠工作所不可 缺少的控制部件。 式中 積分時(shí)間常數(shù)。這時(shí)，突加 和突減 后各處電壓的波形示于圖 632 。只要 的絕對(duì)值小于 ，則 A1 輸出 始終飽和，負(fù)反饋對(duì)它沒(méi)有影響，直到 時(shí)，很快下降到零，積分終止， 保持恒值。 A3 為積分器，經(jīng) RC 積分使輸出電壓 成為斜坡信號(hào)，積分的變化率用電位器 RP 來(lái)調(diào)節(jié)。 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。經(jīng)過(guò) GI 后，階躍的轉(zhuǎn)速給定信號(hào)變?yōu)榘匆?guī)定斜率上升的斜坡信號(hào)，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。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) 。輸出電壓 u0(t)波形在 0~2π區(qū)間關(guān)于中心對(duì)稱(chēng)、在 0~π區(qū)間關(guān)于軸對(duì)稱(chēng)，其傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)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(fù)脈沖序列 (起點(diǎn)和終點(diǎn)分別為 1 2 3 2 1 2, , ,..., ,pp? ? ? ? ??的疊加。如果每個(gè)脈沖寬度為 θ，則輸出電壓的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為 : （ 52) 系數(shù) An 和 Bn由每個(gè)脈寬為 θ，起始角為 α的正脈沖來(lái)決定和對(duì)應(yīng)的負(fù)脈沖起始角 π+α來(lái)決定。 用參考電壓信號(hào)的幅 值 Ur，與三角形載波信號(hào)的幅值 Uc 的比值，即調(diào)制度 m = Ur/Uc，來(lái)控制輸出電壓變化。相反，三角載波信號(hào)和正弦波信號(hào)具有正負(fù)極性，則稱(chēng)為雙極性調(diào)制。實(shí)現(xiàn)電隔離可采用脈沖變壓器、微分變壓器及光電耦合器。 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(shí)候需要驅(qū)動(dòng)電ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGEUG E MICMUC E Mtfv 1tfv 2to fftontfi 1tfi 2td (o ff)tftd (o n )trUC E (o n )UG E MUG E MICMICM三相 PWM 逆變器設(shè)計(jì) 12 路，才能使 IGBT 管子正常地開(kāi)通和關(guān)斷。 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(jìn)一步提高，同時(shí)可以保持開(kāi)關(guān)頻率高 。 IGBT 的特性和參數(shù)特點(diǎn) IGBT 開(kāi)關(guān)速度快，開(kāi)關(guān)損耗小，開(kāi)關(guān)損耗只有 GTR 的 1/10，與電力 MOSFET相當(dāng) ,無(wú)二次擊穿現(xiàn)象 。 電