【正文】 計算法 4 調制法 4 PWM逆變電路的諧波分析 5 5第三章 雙閉環(huán)系統(tǒng)的設計 7 7 7 8 8 9第四章 由IGBT構成的驅動電路設計 10 10 IGBT簡介 10 IGBT的動態(tài)特性分析 11 IGBT的特性和參數(shù)特點 11第五章 控制電路的設計 13 13 15 17 18 18第六章 系統(tǒng)軟件 21 Matab簡介 21 Protel簡介 21總 結 23參考文獻 24致 謝 25附錄一：MATlAB仿真設計 26三相PWM逆變器設計第一章 三相PWM逆變器設計目的及要求 課程設計目的培養(yǎng)文獻檢索的能力，特別是如何利用Internet檢索需要的文獻資料。培養(yǎng)運用知識的能力和工程設計的能力。提高課程設計報告撰寫水平。主電路由IGBT構成，控制回路包括給定積分器，電壓調節(jié)器，電流調節(jié)器，觸發(fā)電路，檢測電路與保護電路等。27第二章 三相PWM逆變器的總體設計 PWM控制的基本原理PWM控制技術在逆變電路中應用最廣，應用的逆變電路絕大部分是PWM，PWM控制技術正是有賴于在逆變電路中的應用，才確定了它在電力電子技術中的重要地位。 理論基礎沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應波形基本相同。圖21形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 面積等效原理分別將如圖21所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（RL電路）上，如圖21a所示。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。如果周期性地施加上述脈沖，則響應i(t)也是周期性的。用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波N等分，看成N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。下面分析用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。逆變電路是PWM控制技術最為重要的應用場合。 計算法根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到所需PWM波形。調制信號波為正弦波時，得到的就是SPWM波；調制信號不是正弦波，而是其他所需波形時，也能得到等效的PWM波?？刂埔?guī)律：正半周，通，斷，和交替通斷，負載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段為正，一段為負，負載電流為正區(qū)間，和導通時，等于，關斷時，負載電流通過和續(xù)流，=0，負載電流為負區(qū)間，為負，實際上從和流過，仍有=，斷，通后，從和續(xù)流，=0，總可得到和零兩種電平。 圖24單相橋式PWM逆變電路 PWM逆變電路的諧波分析使用載波對正弦信號波調制，產(chǎn)生了和載波有關的諧波分量。分析方法：不同信號波周期的PWM波不同，無法直接以信號波周期為基準分析，以載波周期為基礎，再利用貝塞爾函數(shù)推導出PWM波的傅里葉級數(shù)表達式，分析過程相當復雜，結論卻簡單而直觀。在輸出線電壓中，所包含的諧波角頻率為式中，n=1，3，5，…時，k=3(2m1)177。和單相比較，共同點是都不含低次諧波，一個較顯著的區(qū)別是載波角頻率ωc整數(shù)倍的諧波被消去了，諧波中幅值較高的是ωc177。ωr。第三章 雙閉環(huán)系統(tǒng)的設計在逆變器雙環(huán)控制方案中，電壓外環(huán)采用PID調節(jié)器，電流內環(huán)采用PI調節(jié)器，下文簡稱雙環(huán)PIDPI控制方式。這種電流內環(huán)電壓外環(huán)雙環(huán)控制的動態(tài)響應速度十分快，并且靜態(tài)誤差很小。其中，為電壓調節(jié)器，為電流調節(jié)器。假設該系統(tǒng)的期望閉環(huán)主導極點為，閉環(huán)非主導極點為，n取510。另一種是直接數(shù)字法。直接數(shù)字法在保持系統(tǒng)穩(wěn)定的同時可得到更寬的控制帶寬，這個優(yōu)點在多環(huán)系統(tǒng)或采樣周期比較大時變得更為顯著，所以數(shù)字控制器最好采取直接數(shù)字化方法設計。圖34為逆變器雙環(huán)PIDPI控制系統(tǒng)突加26A負載時的響應波形?？梢娫撓到y(tǒng)具有瞬態(tài)跌落小和恢復時間快的特點。%，%，即使帶非線性負載輸出電壓也能保持較好的正弦度。根據(jù)國際電工委員會的文件建議，其各部分名稱基本沿用場效應晶體管的相應命名。它在結構上類似于MOSFET ，其不同點在于IGBT是在N溝道功率MOSFET 的N+基板（漏極）上增加了一個P+ 基板（IGBT 的集電極），形成PN結j1 ，并由此引出漏極、柵極和源極則完全與MOSFET相似。IGBT是以GTR 為主導件、MOSFET 為驅動件的復合結構。tfv1——IGBT中MOSFET單獨工作的電壓下降過程；tfv2——MOSFET和PNP晶體管同時工作的電壓下降過程 。tfi1——IGBT內部的MOSFET的關斷過程，iC下降較快；tfi2——IGBT內部的PNP晶體管的關斷過程，iC下降較慢IGBT中雙極型PNP晶體管的存在，雖然帶來了電導調制效應的好處，但也引入了少子儲存現(xiàn)象，因而IGBT的開關速度低于電力MOSFET。在相同電壓和電流定額的情況下，IGBT的安全工作區(qū)比GTR大，而且具有耐脈沖電流沖擊的能力。 輸入阻抗高，輸入特性與MOSFET類似。IGBT的驅動電路必須具備2個功能：一是實現(xiàn)控制電路與被驅動IGBT柵極的電隔離； 二是提供合適的柵極驅動脈沖。 根據(jù)設計要求，采用芯片M57962L及其附件組成的驅動電路，其電路圖如圖42所示： 圖42驅動電路第五章 控制電路的設計脈寬調制的控制方式從調制脈沖的極性上看，可分為單極性和雙極性之分:參加調制的載波和參考信號的極性不變，稱為單極性調制。(1)單極性正弦脈寬調制單極性正弦脈寬調制用幅值為的參考信號波與幅值為,頻率為的三角波比較，產(chǎn)生功率開關信號。當調制度由0~1變化時，脈寬由0~π/p變化，輸出電壓由0~ E變化。如果第j個脈沖的起始角為αj則有 (53a) (53b)由式(53a)、式(53b)可計算輸出電壓的傅里葉級數(shù)的系數(shù) (54a) (54b)(2)雙極性正弦脈寬調制雙極性正弦脈寬調制原理波形如圖27所示。因此 (56)則輸出電壓為 (57) (58)需要注意的是，從主回路上看，對于雙極性調制，由于同一橋臂上的兩個開關元件始終輪流交替通斷，因此容易引起電源短路，造成環(huán)流。給定積分器作用是當轉速給定信號發(fā)生階躍變化時，防止逆變器