逆变稳压电源设计.ppt

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1、基于单片机控制新型逆变稳压电源的设计与仿真研究生：王一铧指导老师：黄耀志教授本课题的主要任务是了解并掌握电力电子器件IGBT的原理和使用，并用电源的逆变技术设计出一台基于单片机控制的新型逆变稳压电源，先用MATLAB语言的电力仿真工具箱SimPower对所设计的系统进行仿真，分析其可行性，在此基础上，对所设计的电源系统进行调试。本课题所设计逆变电源的参数要求：1、输入电压：市电三相电源380VAC；2、输出电压：输出为单相220VAC(有效值)、频率为50Hz的稳压电源；3、输出功率：3KW，允许过载10％；4、整机效率：设计目标为90％；5、稳压精度：小于2％。基本原理IGBT管

2、的基本原理与特性绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor）简称IGBT,因为它的等效结构具有晶体管模式，所以称为绝缘栅双极型晶体管。IGBT综合了MOS和GTR的优点，其导通电阻是同一耐压规格的功率MOS的1/10，开关时间速度快，是同容量GTR的1/10。IGBT是一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管导通：UGE大于开启电压时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。关断：栅、射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。IGBT的伏安特性和转移特性IGBT的伏安特性如

3、图所示，UGE越高，IC越大。IGBT的转移特性曲线。当UGE>UGE(TH)(开启电压，一般为3－6伏)时，IGBT开通，当UGE

4、电压UCEM可达到4500伏以上。逆变技术及其原理把交流电变成直流电的过程叫做整流把直流电变成交流电的过程叫做逆变现代逆变技术就是研究现代逆变电路的理论和应用设计方法的一门科学单相电压型逆变电路单相全桥电压型逆变电路的原理图如图所示，它共有4个桥臂，桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，这样，就把直流电变成交流电，改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。SPWM控制技术及其原理将一个正弦波半波电压分成N等分，并把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，得到如图所示的脉冲列，这就是SPWM波形。SPWM控制方式就是对

5、逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲。逆变器的输出电压为SPWM波形时，其低次谐波得到很好地抑制和消除，高次谐波又能很容易滤去，从而可得到崎变率极低的正弦波输出电压。双极性SPWM控制方式当ur>uc时，使开关管T1、T4导通，T2、T3关断，此时，u0=Ud；当ur

6、SPWM电压，再经输出滤波电路滤波为220V、50Hz正弦波交流电压输出。CPU根据输出采样电压值来控制SPWM波发生器输出的SPWM波形参数，SPWM发生器产生的SPWM波经驱动隔离电路去驱动逆变电路，从而把整流滤波后得到的直流电逆变成稳定交流电。电源主电路输入EMI滤波器的设计KT-3H4-20型三相三线滤波器1消除来自电网的各种干扰对系统的影响，如电动机的启动，电器开关的合闸和关断，雷击等产生的尖峰干扰。2防止系统产生的高频噪声向电网扩散而污染电网。输入整流滤波电路的设计一、三相桥式整流电路的设计本电源是大功率电源，为了保持三相交流电源的对称性和减小电源的输入滤波电容等原因，

7、我们采用三相电源作为供电电源。整流二极管的峰值反向电压为：Uin.max××1.414=380×(1+10%)×1.414=591V取50％的裕量591×(1+50%)=887V电源的输入功率Pin.max＝P输出/80%=3750W最大输入线电流Iin.max=3750/Uin.min/1.732=6.33A选用富士公司生产的2RI60G-120（60A/1200V2单元串联）型号整流模块三个连接而成桥式整流回路。二、输入滤波电容的设计通过直流回路的平均电流最大值I