【正文】 SR。 本設(shè)計(jì)最后使用 ORCAD/Pspice軟件對(duì)三相電壓型 PWM整流電路的主電路進(jìn)行性能仿真 。保護(hù)電路主要是通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動(dòng)電路采用由美國(guó)國(guó)際整流器公司生產(chǎn)的 大功率 IGBT專用的橋式電路驅(qū)動(dòng)集成芯片 IR2110及其外圍電路來(lái)實(shí)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(chǔ)上進(jìn)行直流側(cè)電感、交流側(cè)電容和 IGBT管參數(shù)的計(jì)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(wǎng)側(cè)電流正弦化，且運(yùn)行于單位功率因數(shù)，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(yīng)用與研究。 I 中功率三相電壓型 PWM 整流電路設(shè)計(jì) 摘要 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，整流器的發(fā)展經(jīng)歷了由不控整流器、相控整流器到 PWM 整流器的發(fā)展過(guò)程。不控整流器和相控整流器對(duì)電網(wǎng)注入大量諧波及無(wú)功，造成嚴(yán)重的電網(wǎng)“污染”。 本文首先概述 PWM 整流器，簡(jiǎn)略介紹了 PWM 整流器的分類。 由于本設(shè)計(jì)采用的是 三相電壓型 PWM 整 流電路，所以詳細(xì)分析了其 主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理。控制電路通過(guò)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(jī) 89C52 及其外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 按典型 II系統(tǒng)設(shè)計(jì)電壓外環(huán)，其 主要作用是控制三相 VSR 直流側(cè)電壓； 按典型 I 系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流內(nèi)環(huán)，其 主要作用是按電壓外環(huán)輸出的電流指令進(jìn)行電流控制。通 過(guò) 單相橋式整流電路來(lái)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電源。具體需要設(shè)計(jì)檢測(cè)電路，通過(guò)檢測(cè)電路將電流信號(hào)、電壓信號(hào)發(fā)送到單片機(jī)，然后單片機(jī)經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理后，決定是否命令 SA8281中斷 SPWM波的輸出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證三相電壓型 PWM 整流電路輸出穩(wěn)定的直流電壓，實(shí)現(xiàn)了高功率因數(shù)整流，電網(wǎng)側(cè)相電壓、電流基本同相位，電流跟隨性能好的優(yōu)點(diǎn)。 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(shè)計(jì)任務(wù) .................................................. 2 III 本文設(shè)計(jì)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(shù) ............................ 6 三相 VSR 間接電流控制 .................................... 6 三相 VSR 直接電流控制 .................................... 6 SPWM 調(diào)制波的實(shí)現(xiàn) ............................................. 7 89C52 簡(jiǎn)介 .............................................. 7 SA8281 工作原理簡(jiǎn)介 ..................................... 8 SA8281 各引腳功能簡(jiǎn)介 .................................... 8 SA8281 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理分析 .......................... 9 對(duì)于三相 VSR 交流側(cè)電感、直流側(cè)電容參數(shù)選擇的分析 ............. 10 三相 VSR 交流側(cè)電感分析 ................................. 10 三相 VSR 直流側(cè)電容分析 ................................. 12 第 3 章 三相電壓型 PWM 整流電路的主電路設(shè)計(jì) ........................... 15 主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇 ........................................ 15 IGBT 管的選型 ................................................ 15 交流側(cè)電感設(shè)計(jì) ............................................... 16 直流側(cè)電容設(shè)計(jì) ............................................... 17 保護(hù)電路設(shè)計(jì) ................................................. 18 交流側(cè)過(guò)流保護(hù) ........................................ 18 IGBT 的保護(hù) ............................................ 18 第 4 章 控制電路的設(shè)計(jì) ............................................... 20 本設(shè)計(jì)采用的控制方式 ......................................... 20 檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) ............................................... 20 直流側(cè)電壓的檢測(cè) ....................................... 20 交流側(cè)過(guò)電流的檢測(cè) ..................................... 20 調(diào)制比 m的確定 ............................................... 21 電流 PI 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) .......................................... 21 電壓 PI 調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) .......................................... 23 IV 第 5 章 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................................... 26 驅(qū)動(dòng)芯片選取 ................................................. 27 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................................... 27 驅(qū)動(dòng)電源 ..................................................... 28 第 6 章 軟件程序結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì) ........................................... 29 第 7 章 ORCAD 仿真 .................................................... 31 結(jié) 論 .............................................................. 33 致 謝 .............................................................. 34 參考文獻(xiàn) ............................................................ 35 1 前 言 電力電子技術(shù)是現(xiàn)代電工技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域，并且在電力系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)在推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及國(guó)防建設(shè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。因此，電力電子技術(shù)又被很多人認(rèn)為是電能應(yīng)用的優(yōu)化技術(shù)。這些變流裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中取得了廣泛應(yīng)用，給我們的衣、食、住、行帶來(lái)極大的便利，但同時(shí)也造成了電力系統(tǒng)的嚴(yán)重“污染”，消耗大量的無(wú)功功率。 當(dāng)今世界正面臨能源、環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，因此促使人們?cè)陔娏﹄娮蛹夹g(shù)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(shù)、四象限運(yùn)行，低諧波污染等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)今，通過(guò)變流裝置處理再供用戶使用的電能在全國(guó)總發(fā)電量中所占 的百分比值，已經(jīng)成為衡量國(guó)家技術(shù)進(jìn)步的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。并且預(yù)計(jì)到 21世紀(jì)二、三十年代，美國(guó)發(fā)電站生產(chǎn)的所有電能都將經(jīng)過(guò)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(shè)計(jì)任務(wù) 本課題設(shè)計(jì)一個(gè)輸出額定功率可達(dá)到 15kW的三相電壓型 PWM整流電路。要求輸入功率因數(shù)達(dá)到 以上，效率達(dá)到 90%以上，整流電壓值為 800V，要求電壓超調(diào)量小于 10%，電流超調(diào)小于 5%，交流側(cè)電流脈動(dòng)率小于額定值的 10%，直流側(cè)電壓脈動(dòng)率在177。最后利用 Pcspice 軟件進(jìn)行仿真，得到仿真結(jié)果，驗(yàn)證指標(biāo)。其裝置原理總框圖如圖 。控制電路采用電壓、電流雙閉環(huán)控制。調(diào)制波采用的是雙極性 SPWM波，通過(guò)單片機(jī) 89C52控制芯片 SA8281來(lái)產(chǎn)生 SPWM 波。通過(guò)該芯片及外圍電路來(lái)驅(qū)動(dòng) 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(shù)的應(yīng)用與發(fā)展為整流器性能的改進(jìn)提供了變革性的思路和手段，結(jié)合了 PWM控制技術(shù)的新型整流器稱為 PWM整流器。 PWM整流器的關(guān)鍵性改進(jìn)在于它用全控型功率開(kāi)關(guān)管取代了半控型功率開(kāi)關(guān)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(lái)受到廣泛的關(guān)注和研究，經(jīng)過(guò)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)也從單相、三相電路發(fā)展到多組級(jí)聯(lián)或多電平拓?fù)潆娐?；PWM控制也由單純的硬開(kāi)關(guān)調(diào)制發(fā)展到軟開(kāi)關(guān)調(diào)制。（ 1）數(shù)學(xué)模型的建立與分析： 出基于坐標(biāo)變換的 PWM 整流器連續(xù)、離散動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，之后 ， 等建立了高頻、低頻的時(shí)域模型，并給出了相應(yīng)的時(shí)域解。在此基礎(chǔ)上， 等人又建立了一種降階小信號(hào)模型，從而簡(jiǎn)化了 PWM 整流器的數(shù)學(xué)模型。（ 3）主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的研究：根據(jù) PWM 整 流器直流側(cè)電能輸出環(huán)節(jié)的不同，可以將 PWM 整流器分為電