基于IGBT的PWM变频器的研究

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1、摘要摘要变频器是指利用电力电子器件将工频的交流电源变换为用户所需频率的交流电源，它分为直接变频(交一交变频)和间接变频(交一直一交变频)。间接变频技术在稳频稳压和调频调压的利用率以及变频电源对负载特性的影响等方面，都具有明显的优势，是目前变频技术领域普遍采取的方式。本课题所研究的正是间接变频中的脉宽调制(PwM)变频器技术。由于IGBT器件的开关速度很快，当IGBT关断或续流二极管反向恢复时会产生很大的di／dt，该di／dt在主电路的布线电感上引发较大的尖峰电压(关断浪涌电压)。在采用PWM开关控制模式的IGBT变频器中，IGBT的开关状态不但与PWM脉冲有关，还与变频器主电

2、路元器件及负载特性有很大关系。为了确保IGBT安全可靠的工作，有必要进一步分析主电路和缓冲电路各器件的工作情况和换相过程，以期设计出有效的IGBT保护电路。本文推导了两电平PWM三相变频器的数学模型，对变频器主电路的换相过程及缓冲电路的工作方式利用PSIM软件进行了细致的仿真分析，同时也仿真研究了布线电感及缓冲电路各参数对IGBT关断电压的影响；详细介绍了变频器所包含的各电路环节的理论基础及设计过程；并在大量的文献资料和相关仿真分析的基础上推导出一套缓冲电路器件参数的计算公式，实践表明计算结果符合要求并取得了良好的效果。经过大量的实验和反复的改进，并给出了调试结果及变频器的额定

3、输出电压、电流波形。通过将试验结果与理论分析进行比较验证，证明了理论分析的合理性。本文所研究设计的变频器性能稳定，运行可靠，完全满足设计要求。关键词：IGBT；PWM变频器；换相过程；缓冲电路AbstractFrequencyConverteristhedevicethatconvertsthe50HzACpowertorequiredfrequencyaccordingtouserneeds．Itcontainsdirectfrequencyconversion(AC／AC)andindirectfrequencyconversion(AC／DC／AC)．Indirectfr

4、equencyconversiontechniquewhichiscommonlyusedinthefrequencyconversionfieldhavethedistinctadvantageofsomanyareas，astheutilizationratioofstablefrequencyandvoltage(orfrequencyandvoltagemodulation)andtheinfluenceonthecharacteristicofload．Thisthesismainlyfocusesonthepulse-widthmodulation(PWM)tech

5、niqueoftheindirectfrequencyconversion．TheIGBTmoduleemergesalargedi]dt，whichcausegreaterovershootvoltageonwiringinductanceofthemaincircuitwhen趾IGBTmoduleisturnedofforthereverserecoveryofFWDduetothefastswitchingspeedofIGBTmodule．ThestatesofswitchesofIGBTnotonlydependonthePWMpulse,butalsorelate

6、dtothemaincircuitcomponentandthecharacteristicsoftheloads．Itisnecessarytoanalyzetheworkingstatesandphase-shiftingprocessofmaincircuitandsnubbercircuittodesigneffectiveIGBTprotectioncircuit，thus，ensuretheIGBTdevicesworksafelyandreliably．Thethesisdeducesthemathematicalmodeloftwo··levelPWMthree

7、--phasefrequencyconverter,analyzesandemulatesthephase-shiftingprocessofthemaincircuitoftheinverter,andtheworkpatternofsnubbercircuit,aswellastheinfluenceofwiringinductanceandsnubbercircuitonIGBTTurn-offvoltage．Italsointroducesthetheoreticalprincipl