交流变换器(变频器)仿真研究

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1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：口动化0906指导教师：吴勇工作单位：自动化学院题目：交流变换器仿真研究初始条件：输入单相交流电：220V,50HZo要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、输出单相交流电:220V,400HZo2、采用两级变换：AC/DC、DC/AC,变换。3、建立Matlab仿真模型。4、进行仿真实验，得到实验波形。时间安排：第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设

2、计计算。第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名:摘要随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越來越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方而：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单乂具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，己成为电力电子领域的研究热点之一。IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易

3、。尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外，绝缘材料的缺陷也是一个问题。在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最人缺点是它的4个功率管都工作在较高频率（载波频率），从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大［1］。本文针对正弦波输岀变压变频电源SPWM调制方式及数字化控制策略进行了研究，以TMS320F240数字信号处理器为主控芯片，以期得到一种较理想的调制方法，实现逆变

4、电源变压、变频输出。关键词：1GBT；逆变器交流变换器仿真研究1概论1.1变换器的定义所谓变换器，即将信号源发岀的信号按照一主的冃的进行变换的器件或电路，变换器(MatrixConverler)作为一种新型的交一交变频电源，具电路拓扑形式被提出，但直到1979年意大利学者M.Venturini和A.Alesina提出了矩阵式变换器存在理论及控制策略后，其特点才为人们所关注和研究。1.2变换器的控制策略1.2.1直接变换法直接变换法是通过对输入电压的连续斩波来合成“输出电压”的，它可以分为坐标变换法、谐波注入法、等效电导法及标量法，所

5、有这些方法虽各有一定的优越性，但也存在一定的问题，限制了它们的应用范围。如标量法的输入相电流波形较好，但输出谐波较大。1.2.2电流跟踪法这种方法将三相输出电流信号与实测的输出电流信号相比较，根据比较结果和当前的开关电源状态决定开关动作，它具有容易理解、实现简单、响应快、鲁棒性好等特点,但也有滞环电流共有的缺点：开关频率不够稳定、谐波随机分布，且输入电流波形不够理想、存在较大的谐波等。1.2.3间接变换法空间矢量调制技术，乂称为间接变换法、交一直一交等效变换法，是基于宇间矢量变换的一种方法，它将交一交变换虚拟为交直和直交变换，这样便

6、可采用流行的高频整流和髙频PWM波形合成技术，变换器的性能可以得到较大的改善。当然具体实现时是将整流和逆变一步完成的，低次谐波得到了较好的抑制，但控制方案较为复杂，缺少有效的动态理论分析支持。它是在矩阵式变换器屮研究较多也是较为成熟的一种控制策略，比较有发展前途。这种调制策略既能控制输出波形，又能控制输入电流波形，可改变输入功率因数，是最具有前途的一种调制策略。1・3变频器的工作原理1.3.1变频器的电路构成AC—＞整流器DC滤波器DC逆变器AC整流器:将固定频率和电压的交流电能整流为直流电能，电路可以是不可控的，也可以是可控的。滤

7、波器:将脉动的直流量滤波成平直的直流量,可以对直流电压滤波（用电容），也可以对直流电流滤波（用电感）逆变器:将直流电能逆变为交流电能，直接供给负载,它的输HI频率和电压均与交流输入电源无关，称为无源逆变器。它是变频器的核心。2基本组成电路2.1单相桥式整流电路U11J2THYR.ETOF.TR1THYRETOR.图1单相桥式整流电路如图一所示为单相桥式整流屯路带电阻性负载的整流电路，该屯路是全控型电路，四个品闸管构成两组桥臂分别开通和关断，从而将输入电压进行整流，最终得到有波动的单相输出电压。其负载还可为阻感性负载和反电势负载。2.

8、2稳压滤波电路稳压滤波电路采用大电容滤波，桥式整流输岀的为有波动的直流电压，采用大电容Z后即可消除波动，产生一个稳定的电压，其效果类似一个直流电压源。2.3逆变电路与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。当交流侧接在电网上，即交流侧