三相电压源型spwm逆变器的设计

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1、2011~2012学年第2学期《电力电子技术》课程设计报告题目：三相电压源型SPWM逆变器的设计专业：电气工程及其自动化班级：09电气工程及其自动化姓名：指导教师：电气工程系2012年5月12日任务书课题名称三相电压源型SPWM逆变器的设计指导教师（职称）执行时间2011~2012学年第2学期第12周学生姓名学号承担任务电气原理图绘制，排版设计目的1.培养文献检索的能力，特别是如何利用图书馆及Interne查阅需要的文献资料；2.培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力；3.培养运用知识的能力和工程设计的能力；4.提高学生课程设计报告撰写水平。

2、设计要求1.设计体现有源逆变在工程上的应用；2.有源逆变的主电路图使用Protel软件绘制；3.使用Matlab软件进行仿真；目录摘要11设计原理21.1SPWM控制基本原理21.2逆变电路21.3三相电压型桥式逆变电路32设计方案52.1逆变器主电路设计52.2脉宽控制电路的设计62.2.1SG3524芯片62.2.2利用SG3524生成SPWM信号72.3驱动电路的设计92.3.1IR2110芯片92.3.2驱动电路93软件仿真103.1Matlab软件103.2建模仿真114心得体会12参考文献15附录16摘要本次课程设计题目要求为三相电压

3、源型SPWM逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个部分电路以及元器件的取舍，比如驱动电路、抗干扰电路、正弦信号产生电路等，其中部分电路的绘制采用了Protel软件，最后结合MatlabSimulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。关键词：三相电压源型逆变电路Matlab仿

4、真三相电压源型SPWM逆变器的设计1设计原理1.1SPWM控制原理分析PWM(PulseWidthModulation)控就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。PWM控制技术最重要的理论基础是面积等效原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。SPWM控制技术是PWM控制技术的主要应用，即输出脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效。1.2逆变电路逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波，逆变电路是由4个IGB

5、T管（VT1、VT2、VT3、VT4）组成的全桥式逆变电路组成，如图1所示。图1逆变电路当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。此外，逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路，直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。本次课程设计任务要求为电压型逆变电路的设计。1.3三相电压型桥式逆变电路用三个单相逆变电路可以组合成一个三相逆变电路。但在三相逆变电路中，应用最为广泛的还是三相桥式逆变电路。采用IGBT作为开关器件的三相电压型桥式逆变电路如图2所示，可以看成是由三

6、个半桥逆变电路组成。图2三相电压型桥式逆变电路电路的直流侧通常只有一个电容器就可以了，但为了方便分析，画作串联的两个电容器并标出假想中点。和单相半桥、全桥逆变电路相同，三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式也是导电方式，即每个桥臂的导电角度为，同一相（即同一半桥）上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度以此相差。这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。可能是上面一个臂下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行，因此也被称为纵向换流。以下分析三相电压型桥式逆变电路的工作波形。对于U相输出来说，当桥臂1

7、导通时，，当桥臂4导通时，。因此，的波形是幅值为的矩形波。V、W两相的情况和U相类似，、的波形形状和相同，只是相位依次差120°。负载线电压可由下式求出：设负载中点N与直流电源假想中点之间的电压为，则负载各相的相电压分别为：三相电压型桥式逆变电路的工作波形如图3所示。OOOOOOOO图3三相电压型桥式逆变电路的工作波形下面对三相桥式逆变电路的输出电压进行定量分析。把输出线电压展开成傅里叶级数得：式中，，为自然数。输出线电压有效值为基波幅值和基波有效值分别为；接下来，我们再对负载相电压进行分析。把展开成傅里叶级数得式中，，k为自然数。负载相电压有效

8、值为基波幅值和基波有效值分别为；2设计方案2.1逆变器主电路设计图4是SPWM逆变器的主电路设计图。图中Vl—V6是逆变器的六个功率开关