【正文】 VSR。 本設計最后使用 ORCAD/Pspice軟件對三相電壓型 PWM整流電路的主電路進行性能仿真 。保護電路主要是通過程序來實現(xiàn)的。驅動電路采用由美國國際整流器公司生產的 大功率 IGBT專用的橋式電路驅動集成芯片 IR2110及其外圍電路來實現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)中采用電壓、電流雙閉環(huán)控制。并在此基礎上進行直流側電感、交流側電容和 IGBT管參數的計算。盡管分類方法多種多樣，但最基本的分類方法是將 PWM整流器分成電壓型和電流型兩大類。 PWM 整流器使網側電流正弦化，且運行于單位功率因數，解決傳統(tǒng)整流器的弊端，滿足“綠色電能變換”潮流，因而得到了廣泛的應用與研究。 I 中功率三相電壓型 PWM 整流電路設計 摘要 隨著電力電子技術的發(fā)展，整流器的發(fā)展經歷了由不控整流器、相控整流器到 PWM 整流器的發(fā)展過程。不控整流器和相控整流器對電網注入大量諧波及無功，造成嚴重的電網“污染”。 本文首先概述 PWM 整流器，簡略介紹了 PWM 整流器的分類。 由于本設計采用的是 三相電壓型 PWM 整 流電路，所以詳細分析了其 主電路的拓撲結構、工作原理。控制電路通過專門用于三相 SPWM 波發(fā)生和控制的集成電路芯片 SA8281 和單片機 89C52 及其外圍電路來實現(xiàn)。 按典型 II系統(tǒng)設計電壓外環(huán)，其 主要作用是控制三相 VSR 直流側電壓； 按典型 I 系統(tǒng)設計電流內環(huán)，其 主要作用是按電壓外環(huán)輸出的電流指令進行電流控制。通 過 單相橋式整流電路來設計驅動電源。具體需要設計檢測電路，通過檢測電路將電流信號、電壓信號發(fā)送到單片機，然后單片機經過內部處理后，決定是否命令 SA8281中斷 SPWM波的輸出。實驗結果驗證三相電壓型 PWM 整流電路輸出穩(wěn)定的直流電壓，實現(xiàn)了高功率因數整流，電網側相電壓、電流基本同相位，電流跟隨性能好的優(yōu)點。 according to the typical I system design of current loop, current loop is mainly used by voltage outer loop output current mand current control. Driving circuit used by the United States International Rectifier pany produces highpower IGBT special bridge circuit driver IC IR2110 and its peripheral circuit to realize. The single phase bridge rectifier circuit to design the driving power supply. The specific needs to design the detection circuit, the detecting circuit of current signal, voltage signal is sent to the SCM and SCM, through the internal processing, determines whether a mand SA8281 interrupt PWM wave output. This design finally uses ORCAD/Pspice software to threephase voltage type PWM rectifier circuit performance simulation. The experimental results verify the threephase voltage type PWM rectifier circuit to realize the high power factor rectifier, grid side phase voltage, current and phase, current tracking performance advantages. Key words: PWM rectifier。 ORCAD/Pspice simulation 目錄 前 言 ............................................................... 1 第 1章 緒論 .......................................................... 2 本文設計任務 .................................................. 2 III 本文設計方案 .................................................. 2 第 2章 三相電壓型 PWM整流器原理及控制方法 ............................ 2 PWM 整流器概述 ................................................ 3 三相電壓型 PWM 整流器（ VSR）分析 ............................... 3 三相電壓型 PWM 整流器的電流控制技術 ............................ 6 三相 VSR間接電流控制 .................................... 6 三相 VSR直接電流控制 .................................... 6 SPWM 調制波的實現(xiàn) ............................................. 7 89C52 簡介 .............................................. 7 SA8281 工作原理簡介 ..................................... 8 SA8281 各引腳功能簡介 .................................... 8 SA8281 的內部結構及工作原理分析 .......................... 9 對于三相 VSR 交流側電感、直流側電容參數選擇的分析 ............. 10 三相 VSR交流側電感分析 ................................. 10 三相 VSR直流側電容分析 ................................. 12 第 3章 三相電壓型 PWM整流電路的主電路設計 ........................... 15 主電路的拓撲結構選擇 ........................................ 15 IGBT 管的選型 ................................................ 15 交流側電感設計 ............................................... 16 直流側電容設計 ............................................... 17 保護電路設計 ................................................. 18 交流側過流保護 ........................................ 18 IGBT 的保護 ............................................ 18 第 4章 控制電路的設計 ............................................... 20 本設計采用的控制方式 ......................................... 20 檢測電路的設計 ............................................... 20 直流側電壓的檢測 ....................................... 20 交流側過電流的檢測 ..................................... 20 調制比 m的確定 ............................................... 21 電流 PI 調節(jié)器的設計 .......................................... 21 電壓 PI 調節(jié)器的設計 .......................................... 23 IV 第 5章 驅動電路的設計 ............................................... 26 驅動芯片選取 ................................................. 27 驅動電路的設計 ............................................... 27 驅動電源 ..................................................... 28 第 6章 軟件程序結構圖設計 ........................................... 29 第 7章 ORCAD 仿真 .................................................... 31 結 論 .............................................................. 33 致 謝 .............................................................. 34 參考文獻 ............................................................ 35 1 前 言 電力電子技術是現(xiàn)代電工技術中最活躍的領域，并且在電力系統(tǒng)中得到日益廣泛的應用。電力電子技術在推動科學技術和經濟發(fā)展以及國防建設中發(fā)揮越來越重要的作用。因此，電力電子技術又被很多人認為是電能應用的優(yōu)化技術。這些變流裝置在國民經濟的各個領域中取得了廣泛應用，給我們的衣、食、住、行帶來極大的便利，但同時也造成了電力系統(tǒng)的嚴重“污染”，消耗大量的無功功率。 當今世界正面臨能源、環(huán)境保護的雙重壓力，因此促使人們在電力電子技術的發(fā)展中探索一條“綠色”之路。 PWM整流器因其具有高功率因數、四象限運行，低諧波污染等優(yōu)點，越來越受到廣泛的應用。當今，通過變流裝置處理再供用戶使用的電能在全國總發(fā)電量中所占 的百分比值，已經成為衡量國家技術進步的主要標準之一。并且預計到 21世紀二、三十年代，美國發(fā)電站生產的所有電能都將經過變流裝置的變換和處理后供用戶使用。 2 第 1 章 緒論 本文設計任務 本課題設計一個輸出額定功率可達到 15kW的三相電壓型 PWM整流電路。要求輸入功率因數達到 以上，效率達到 90%以上，整流電壓值為 800V，要求電壓超調量小于 10%，電流超調小于 5%，交流側電流脈動率小于額定值的 10%，直流側電壓脈動率在177。最后利用 Pcspice 軟件進行仿真，得到仿真結果，驗證指標。其裝置原理總框圖如圖 ?？刂齐娐凡捎秒妷?、電流雙閉環(huán)控制。調制波采用的是雙極性 SPWM波，通過單片機 89C52控制芯片 SA8281來產生 SPWM 波。通過該芯片及外圍電路來驅動 IGBT管。 圖 PWM整流裝置原理總框 圖 3 第 2 章 三相電壓型 PWM 整流器原理及控制方法 PWM 整流器概述 PWM控制技術的應用與發(fā)展為整流器性能的改進提供了變革性的思路和手段，結合了 PWM控制技術的新型整流器稱為 PWM整流器。 PWM整流器的關鍵性改進在于它用全控型功率開關管取代了半控型功率開關管或二極管，以 PWM斬波整流取代了相控整流或不控整流。因而近年來受到廣泛的關注和研究，經過多年的發(fā)展， PWM整流器主電路已從早期的半控橋發(fā)展到如今的全控橋；在主電路類型上既有電壓型整流器（ Voltage Source RectifierVSR）， 又有電流型整流器（ Current Source RectifierCSR）；其拓撲結構也從單相、三相電路發(fā)展到多組級聯(lián)或多電平拓撲電路；PWM控制也由單純的硬開關調制發(fā)展到軟開關調制。（ 1）數學模型的建立與分析： 出基于坐標變換的 PWM 整流器連續(xù)、離散動態(tài)數學模型，之后 ， 等建立了高頻、低頻的時域模型，并給出了相應的時域解。在此基礎上， 等人又建立了一種降階小信號模型，從而簡化了 PWM 整流器的數學模型。（ 3）主電路拓撲結構的研究：根據 PWM 整 流器直流側電能輸出環(huán)節(jié)的不同，可以將 PWM 整流器分為電壓型和電流型，在研究和實