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1、课程名称：交流传动课程设计设计题目：二电平逆变器主电路及控制院系：电气工程系专业：电力机车年级：2011级姓名：田源指导教师：丁菊霞西南交通大学峨眉校区2014年10月23日课程设计任务书专业电力机车姓名田源学号20116841开题日期：2013年09月04日完成日期：2013年10月23日题目二电平逆变器主电路及控制一、设计的目的通过该设计，初步掌握二电平逆变器主电路及控制，熟悉二电平逆变器的电路结构、电路工作原理、元件参数选择、SPWM调制方法及仿真二、设计的内容及要求1.二电平逆变器主电路的基本了解2.SPWM调制方法及仿真；3.三相电
2、压型SPWM逆变器的仿真；三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日摘要近年来，由于电力电子学和微电子技术的发展，使变频调速技术获得了飞速的发展，各种变频调速控制方式、PWM脉宽调制技术以及MCU微处理器等均在变频调速中获得了成功应用。同时，数字控制技术已经成功地应用到电力电子与电力传动控制领域中来，逆变器的数字控制逐渐成为研究热点。交流调速电气传动已经上升为电气调速传动的主流。在电气调速领域内，可以相信在不久的将来交流调速将会完全取代直流调速传动。1975年推广应用正弦脉宽调制（SinusoidalPWM简称SPWM）以来，经多年研究发
3、展的历程，正弦逆变技术也渐趋成熟而服务于广泛的交流应用场合，涉及民用、商用、军用及科研四大板块，人们也真实的感受到系统性能的改善、能源转换效率的提高和电磁污染的减少或净化，也为应用的持续发展奠定了坚实的基础。本论文介绍了二电平逆变器主电路结构、功率管参数选择、电路工作原理、三相电压型SPWM逆变器的工作原理，仿真电路及matlab仿真。关键词：SPWM；逆变器；matlab仿真第13页目录摘要1一、二电平逆变器主电路31.1二电平逆变器电路结构31.2电路工作原理4二、功率管参数设置即IGBT的选择62.1IGBT额定电压的选择62.2IGB
4、T额定电流的选择72.3IGBT开关参数的选择72.4影响IGBT可靠性因素72.4.1栅电压72.4.2Miller效应7三、SPWM原理及调制方法73.1SPWM原理73.2SPWM波的调制条件83.2.1载波比的限制83.2.2调制比的限制93.3同步调制与异步调制93.3.1同步调制93.3.2异步调制93.3.1分段同步调制10四、三相电压型SPWM逆变器的仿真104.1三相电压型SPWM逆变器的仿真设计104.2三相电压型SPWM逆变器的仿真结果12参考文献14第13页一、二电平逆变器主电路1.1二电平逆变器电路结构二电平牵引逆变
5、器主电路图如图1.1所示：图1.1二电平牵引逆变器主电路图两电平逆变器的主要功能是把一个固定的直流电压转化成幅值和频率都可调的交流电压。这个逆变器通常用6个IGBT管和6个二极管构成。这里的功率管也可以用IGCT来代替。如果想得到更高的电压,可以用几个相同功率管串联起来实现。实际应用中,同一个桥臂上的上下两个功率管是轮流导通的,也就是互补的,在他们的触发过程中,要求触发时间尽量短,以免在换相时同一桥臂上的两个管子同时导通而烧坏。这里所说的两电平既不是指相电压,也不是指线电压,而是指三相A,B,C与N点间的电压。1.2电路工作原理为了分析方便，
6、首先定义3个理想开关函数如下：第13页将逆变器采用理想开关等效，假设Za=Zb=Zc，则图1.1所示的两电平牵引逆变器主电路可以等效为图1.2所示的电路图1.2显然，由组成的电路共有2^3=8种组合,对应主电路有8种工作模式。工作模式0（=000）：开关管T2、T4、T6导通，T1、T3、T5关断；其中a、b、c端相电压分别为；相应的线电压分别为；与该工作模式对应的电压空间矢量,其等值电路图如图（a）所示。工作模式1（=001）：开关管T4、T5、T6导通，T1、T2、T3关断；其中a、b、c端相电压分别为；相应的线电压分别为；与该工作模式对
7、应的电压空间矢量,其等值电路图如图（b）所示。工作模式2（=010）：开关管T2、T3、T4导通，T1、T5、T6关断；其中a、b、c端相电压分别为；相应的线电压分别为；与该工作模式对应的电压空间矢量,其等值电路图如图（c）所示。第13页工作模式3（=011）：开关管T3、T4、T5导通，T1、T2、T6关断；其中a、b、c端相电压分别为；相应的线电压分别为；与该工作模式对应的电压空间矢量,其等值电路图如图（d）所示。工作模式4（=100）：开关管T1、T2、T6导通，T3、T4、T5关断；其中a、b、c端相电压分别为；相应的线电压分别为；与
8、该工作模式对应的电压空间矢量,其等值电路图如图（e）所示。工作模式5（=101）：开关管T1、T5、T6导通，T2、T3、T4关断；其中a、b、c端相电压分别为；相
