單極倍頻電壓型SPWM軟開關(guān)DCAC逆變器設(shè)計(jì)

目前多數(shù)的諧振極型軟開關(guān)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中都設(shè)置了輔助開關(guān)器件來控制諧振過程,其控制方式要比原來的硬開關(guān)逆變器復(fù)雜。為此提出了一種控制簡(jiǎn)單的諧振極型軟開關(guān)逆變器,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中沒有功率開關(guān)器件,用原來硬開關(guān)逆變器的spwm控制方式就能自然實(shí)現(xiàn)開關(guān)器件的零電流開通和零電壓關(guān)斷,而且通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的儲(chǔ)能元件,在死區(qū)時(shí)間內(nèi),輸出相電流可以續(xù)流,降低了死區(qū)的影響,減小了輸出相電流在低頻時(shí)的畸變率。文中對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析,最后通過仿真和實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了原理的正確性。

電壓型三相pwm逆變器作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,對(duì)于能源的轉(zhuǎn)換效率和可靠性具有舉足輕重的作用,其控制技術(shù)更是備受世界各國學(xué)者的關(guān)注。因此,本文我們重點(diǎn)對(duì)電壓型三相pwm逆變器的電流控制技術(shù)進(jìn)行了分析,以期為提高電壓型三相pwm逆變器的性能提供一些有益的參考。

為研究發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)中的逆變器特性及控制方法,以三相電壓型pwm逆變器為例,采用正弦波pwm法,建立其小信號(hào)模型并采用psim軟件進(jìn)行仿真。提出采用超前-滯后補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型和控制策略的合理性,解決了此類非線性系統(tǒng)的線性控制問題,提高了逆變器的抗干擾能力。

-1- 摘要 本次課程設(shè)計(jì)題目要求為三相電壓源型spwm逆變器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程從 原理分析、元器件的選取，到方案的確定以及matlab仿真等，鞏固了理論知識(shí)， 基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 本文將按照設(shè)計(jì)思路對(duì)過程進(jìn)行剖析，并進(jìn)行相應(yīng)的原理講解，包括逆變電 路的理論基礎(chǔ)以及matlab仿真軟件的簡(jiǎn)介、運(yùn)用等，此外，還會(huì)清晰的介紹各 個(gè)部分電路以及元器件的取舍，比如驅(qū)動(dòng)電路、抗干擾電路、正弦信號(hào)產(chǎn)生電路 等，其中部分電路的繪制采用了proteus軟件，最后結(jié)合matlabsimulink仿真， 建立了三相全控橋式電壓源型逆變電路的仿真模型，進(jìn)而通過軟件得到較為理想 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 關(guān)鍵詞：三相電壓源型逆變電路matlab仿真 -2- 目錄 摘要....................................................

-1- 摘要 本次課程設(shè)計(jì)題目要求為三相電壓源型spwm逆變器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程從 原理分析、元器件的選取，到方案的確定以及matlab仿真等，鞏固了理論知識(shí)， 基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 本文將按照設(shè)計(jì)思路對(duì)過程進(jìn)行剖析，并進(jìn)行相應(yīng)的原理講解，包括逆變電 路的理論基礎(chǔ)以及matlab仿真軟件的簡(jiǎn)介、運(yùn)用等，此外，還會(huì)清晰的介紹各 個(gè)部分電路以及元器件的取舍，比如驅(qū)動(dòng)電路、抗干擾電路、正弦信號(hào)產(chǎn)生電路 等，其中部分電路的繪制采用了proteus軟件，最后結(jié)合matlabsimulink仿真， 建立了三相全控橋式電壓源型逆變電路的仿真模型，進(jìn)而通過軟件得到較為理想 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 關(guān)鍵詞：三相電壓源型逆變電路matlab仿真 -2- 目錄 摘要....................................................

實(shí)用文案 文案大全 三相電壓型逆變器 一．電力電子器件的發(fā)展： 1.概述： 1957年可控硅(晶閘管)的問世，為半導(dǎo)體器件應(yīng)用于強(qiáng)電領(lǐng)域的自動(dòng)控 制邁出了重要的一步，電力電子開始登上現(xiàn)代電氣傳動(dòng)技術(shù)舞臺(tái)，這標(biāo)志著 電力電子技術(shù)的誕生。20世紀(jì)60年代初已開始使用電力電子這個(gè)名詞，進(jìn) 入70年代晶閘管開始派生各種系列產(chǎn)品，普通晶閘管由于其不能自關(guān)斷的 特點(diǎn)，屬于半控型器件，被稱作第一代電力電子器件。隨著理論研究和工藝 水平的不斷提高，以門極可關(guān)斷晶閘管（gto）、電力雙極性晶體管（bjt） 和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（power-mosfet）為代表的全控型器件迅速發(fā)展，被 稱作第二代電力電子器件。80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（igbt） 為代表的復(fù)合型第三代電力電子器件異軍突起，而進(jìn)入90年代電力電子器 件開始朝著智能化、功率集成化發(fā)展，這代表了電力電

實(shí)用文案 文案大全 三相電壓型逆變器 一．電力電子器件的發(fā)展： 1.概述： 1957年可控硅(晶閘管)的問世，為半導(dǎo)體器件應(yīng)用于強(qiáng)電領(lǐng)域的自動(dòng)控 制邁出了重要的一步，電力電子開始登上現(xiàn)代電氣傳動(dòng)技術(shù)舞臺(tái)，這標(biāo)志著 電力電子技術(shù)的誕生。20世紀(jì)60年代初已開始使用電力電子這個(gè)名詞，進(jìn) 入70年代晶閘管開始派生各種系列產(chǎn)品，普通晶閘管由于其不能自關(guān)斷的 特點(diǎn)，屬于半控型器件，被稱作第一代電力電子器件。隨著理論研究和工藝 水平的不斷提高，以門極可關(guān)斷晶閘管（gto）、電力雙極性晶體管（bjt） 和電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管（power-mosfet）為代表的全控型器件迅速發(fā)展，被 稱作第二代電力電子器件。80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（igbt） 為代表的復(fù)合型第三代電力電子器件異軍突起，而進(jìn)入90年代電力電子器 件開始朝著智能化、功率集成化發(fā)展，這代表了電力電

本文討論了一種有源鉗位的零電壓軟開關(guān)逆變器，分析了它的工作原理，指出它能夠減小后級(jí)逆變環(huán)節(jié)開關(guān)管的電壓應(yīng)力，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證實(shí)了這一點(diǎn)。

為減小逆變器的開關(guān)損耗,提高逆變器的轉(zhuǎn)換效率,提出了一種新型軟開關(guān)三相諧振極逆變器,并進(jìn)行了電路的動(dòng)態(tài)分析。該逆變器在直流母線之間串聯(lián)了三個(gè)電解電容,來穩(wěn)定直流母線電壓,同時(shí)限制諧振電容和開關(guān)器件的承受的最大電壓。文中對(duì)三個(gè)電解電容在每個(gè)工作模式中的電壓變化進(jìn)行了詳細(xì)的動(dòng)態(tài)理論解析。理論解析表明負(fù)載電流變化時(shí),電解電容的電壓也會(huì)隨負(fù)載電流變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:直流母線間的三個(gè)電解電容的電壓變化符合理論分析,電解電容的電壓變化對(duì)輸出電壓基本沒有影響。

在闡明了無差拍控制電壓型逆變器基本原理的基礎(chǔ)上,研究了該控制方案的特點(diǎn).通過對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)極點(diǎn)、零點(diǎn)分布的分析,得出了系統(tǒng)魯棒性較差等結(jié)論,對(duì)可以提高系統(tǒng)魯棒性的方案的仿真結(jié)果進(jìn)行了分析.

根據(jù)三相電壓型pwm逆變器的工作原理,引入開關(guān)周期平均算子將離散的系統(tǒng)變換為連續(xù)的系統(tǒng),應(yīng)用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換將三相交流電量變換成直流量,使用小信號(hào)擾動(dòng)法將非線性的系統(tǒng)變換為線性的系統(tǒng)。建立了三相電壓型pwm逆變器系統(tǒng)的小信號(hào)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,以spwm調(diào)制法為例,建立了從調(diào)制器輸入到逆變器輸出的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了建模的準(zhǔn)確性以及控制策略的合理性。

以中點(diǎn)箝位式(neutralpointclamped,npc)三電平電路和雙三電平電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例,分析了spwm控制的多電平逆變器中功率元件的死區(qū)及管壓降對(duì)輸出特性的影響。提出了通過改變spwm電壓控制矢量來補(bǔ)償死區(qū)和管壓降造成的電壓誤差的策略。實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)于多電平逆變器供電的異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng),在無定子電流閉環(huán)調(diào)節(jié)的情況下,采用該補(bǔ)償策略可以有效地改善輸出特性。

分析了輕載時(shí)直流母線零電壓過渡軟開關(guān)逆變器存在的中點(diǎn)電壓不平衡問題。通過理論分析對(duì)其產(chǎn)生的原因和對(duì)電路工作過程的影響進(jìn)行了詳細(xì)描述,并給出了該中點(diǎn)電壓不平衡問題的解決方案,最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方案的可行性。

集成門極換向型晶閘管(igct)的優(yōu)良性能使其適合于實(shí)現(xiàn)高—高方式的高壓變頻調(diào)速裝置。本文主要應(yīng)用igct中點(diǎn)箝位電壓型逆變器的高壓變頻器進(jìn)行了仿真研究,搭建了igct子電路模型,裝置采用igct作為電子開關(guān)的硬開關(guān)的變流器中,換流回路的總電感應(yīng)盡可能地小,結(jié)構(gòu)盡可能地緊湊,降低雜散電感。仿真結(jié)果可以看出安裝rc關(guān)斷吸收回路后對(duì)于抑制關(guān)斷時(shí)igct的端部過電壓效果顯著,igct端部最大峰值電壓降低了39%,進(jìn)而增強(qiáng)了設(shè)備的安全性與可靠性,并且所安裝的rc額定值小,體積小,成本低,這種高壓變頻器具有很好的性能及可靠性。

針對(duì)三相三線制電壓型逆變器,提出了一種模型預(yù)測(cè)控制(mpc)方法。在dqo旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下構(gòu)建了三相三線制電壓型逆變器的直流增量模型,以該模型為基礎(chǔ)構(gòu)建了控制系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型;依據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)控制器的優(yōu)化性能指標(biāo),求解優(yōu)化性能指標(biāo)得出控制時(shí)域內(nèi)最優(yōu)控制增量表達(dá)式;采用根軌跡法分析了預(yù)測(cè)控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響,并確定了預(yù)測(cè)控制器參數(shù)。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:所構(gòu)建的模型預(yù)測(cè)控制器在三相三線制電壓型逆變器空載、帶阻感負(fù)載、帶非線性負(fù)載及負(fù)載投入過程中均具有良好的控制性能,且其輸出電壓質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)的電流內(nèi)環(huán)-電壓外環(huán)雙環(huán)控制方法。

針對(duì)eps電源系統(tǒng)要求輸出高質(zhì)量電壓波形的特點(diǎn),提出了三相電壓型pwm逆變器的一種電壓電流雙閉環(huán)控制方法,通過建立三相電壓型pwm逆變器在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,利用電壓外環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的穩(wěn)定控制,電流內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的控制,仿真證明該方法有效地改善了應(yīng)急電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及抗擾能力.

針對(duì)雙極性fmspwm逆變器只能用于單相變換器的問題,提出了一種三相fmspwm軟開關(guān)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析了三相fmspwm實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的原理,提出了最佳載波頻率公式,對(duì)電路中主要元件參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該電路能實(shí)現(xiàn)三相逆變器開關(guān)管的軟開關(guān)、改善輸出波形質(zhì)量。

基于pq控制策略,針對(duì)具有軸壓調(diào)節(jié)功能的電壓控制型逆變器提出一種電壓幅值軸控制無功功率,電壓頻率軸控制有功功率的pq解耦控制策略。該逆變器具有電壓源輸出特性,并且可通過參數(shù)的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)有功無功的輸出解耦控制,從而提升電網(wǎng)末端電能質(zhì)量。最后通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提控制策略的有效性。

一種電壓源推挽式逆變器，由信號(hào)發(fā)生電路、功率放大電路、電源開關(guān)電路組合構(gòu)成。通過對(duì)逆變電路拓?fù)溥M(jìn)行改造，緩沖無功，抑制諧波，提高開關(guān)頻率，提供一種具有恒頻恒壓特性的類似理想電網(wǎng)的逆變電源。信號(hào)發(fā)生電路采用反相器產(chǎn)生振蕩信號(hào)，并有補(bǔ)償電阻穩(wěn)定振蕩頻率。振蕩信號(hào)先通過反相器與電容進(jìn)行窄帶補(bǔ)償，消除元件誤差后送入三極管基極，經(jīng)三極管放大后驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)電路。

電壓源型逆變器廣泛運(yùn)用于ups、新能源發(fā)電等場(chǎng)合,在各種負(fù)載下,尤其是非線性負(fù)載下的低電壓畸變率和快速系統(tǒng)響應(yīng)是其追求的目標(biāo)。通過對(duì)單相逆變系統(tǒng)進(jìn)行建模,根據(jù)其離散狀態(tài)空間方程,提出了一種新型無差拍控制策略,在雙閉環(huán)控制基礎(chǔ)上增加了2個(gè)前饋環(huán)節(jié),并設(shè)計(jì)了預(yù)測(cè)狀態(tài)觀測(cè)器以消除采樣和計(jì)算帶來的延時(shí),提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。在matlab/simulink環(huán)境下對(duì)單相逆變器改進(jìn)型無差拍控制策略進(jìn)行了系統(tǒng)建模,仿真結(jié)果表明,該控制策略能顯著提高系統(tǒng)在非線性負(fù)載下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能,改善輸出電壓波形。

針對(duì)交頻空調(diào)器對(duì)變頻調(diào)速的要求，本文研制了采用修改的正弦波調(diào)制函數(shù)的ｐｗｍ型逆變器以提高其對(duì)直流側(cè)電壓的利用率，控制器用ｎｅｃ先進(jìn)的ｕｐｄ７８０９８８單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，并成功地用于一拖二變頻空調(diào)的壓縮機(jī)變頻調(diào)速．效果良好。

電壓型逆變器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容量大,在實(shí)際中應(yīng)用廣泛,在控制上比電流型逆變器復(fù)雜,文章介紹了在轉(zhuǎn)子磁鏈定向下的定子電壓與電流的關(guān)系,提出電壓補(bǔ)償?shù)乃惴?分析了基于三閉環(huán)的矢量控制系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn);結(jié)合matlab給出了上述控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果。