课程设计报告题目：逆变电源设计
姓名：xxx
学号：xxx
逆变电源设计
一、方案论证
1、设计实现要求
本次课程设计要求对逆变电源进行Matlab仿真研究，输入为100V，输出为380V、50Hz三相交流电，采用PWM斩波控制技术，建立Matlab仿真模型并得到实验结果。
2、设计方案确定
由于要求的输出为380V、50Hz三相交流电，显然不能直接由输入的100V直流电逆变产生，需将输入的100V直流电压通过升压斩波电路提高电压，再经过逆变过程及滤波电路得到要求的输出。
设计思路：
根据课本所学的，可以采用升压斩波电
路和三相电压型桥式逆变电路的组合电路，
将升压后的电压作为逆变电路的直流侧，得
到三相交流电，同时采用PWM控制技术，使
其频率为50HZ。
根据直流侧电源性质不同，逆变电路可分为电压型逆变电路和电流型逆变电路。这里的逆变电路属电压型。
采用等腰三角波作为载波，用SPWM进行双极性控制。该电路的输出含有谐波，除了使波形具有对称性减少谐波和简化控
制外，还需要专门的滤波电路进行滤波。
滤波电路采用RLC滤波电路。
设计思路如下：
二、原理简介
1、升压斩波电路
工作原理：
t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压u o=E，负载电流i o按指数曲线上升。
t=t1时控制V关断，二极管VD续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
通常串接较大电感L使负载电流连续且脉动小
数量关系： 电流连续
负载电压平均值：
t on ——V 通的时间 t off ——V 断的时间 a--导通占空比
E
E T
t
E t t t U α==+=
on off on on o
负载电流平均值：
电流断续，U o 被抬高，一般不希望出现。 2、三相电压型桥式逆变电路
基本工作方式—— 180°导电方式
每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120 °。
任一瞬间有三个桥臂同时导通。
每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。
R
E U I M
o o -=
波形分析
负载各相到电源中点N'的电压：U 相，1通，u UN'=U d /2，4通，u UN'=-U d /2。 负载线电压：
负载相电压：
UV UN'VN'VW VN'WN'WU WN'UN' u u u u u u u u u =-??=-??=-?UN UN' NN' VN VN' NN' WN WN' NN '
u u u u u u u u u =-??=-??=-?
三相电压型逆变电路 负载中点和电源中点间电压
负载三相对称时有u UN +u VN +u WN =0，于是 负载已知时，可由u UN 波形求出i U 波形。 一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。
桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流i d 的波形，i d 每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。
防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，应采取“先断后通” 3、SPWM 逆变器的工作原理
由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N 等分。然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。这样，由N 个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。
这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM 波形。由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，这种交一直一交变频器中的整流器采用不可控的二极管整流器就可以了。
逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。
当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应为与形状相似的一系列脉冲波形，这是很容易推断出来的。
三、Simulink仿真
Simulink是Matlab的仿真集成环境，是一个实现动态系统建模、仿真的集成环境。它使Matlab的功能进一步增强，主要表现为：①模型的可视化。在Windows环境下，用户通过鼠标就可以完成模型的建立与仿真；②实现了多工作环境间文件互用和数据交换；③把理论和工程有机结合在一起。利用Matlab下的Simulink软件和电力系统模块库(SimPowerSystems)进行系统仿真是十分简单和直观的，用户可以用图形化的方法直接建立起仿真系统的模型，并通过Simulink环境中的菜单直接启动系统的仿真过程，同时将结果在示波器上显示出来。
根据上述原理，以及题目要求，设计的仿真电路图如下：
参数设置如下：1.电感
2.电容
3.电阻
四．仿真结果如下：
1.直流升压的结果：
2.三相电中某一相的电压波形：
3. 三相电的三相电压波形：
五．参数比较。
1.若减小电阻值（即加重负载）：
三相电的三相电压明显下降，不足380V。
2，先增大，后减小电感值，得到如下两个波形：
增大电感值，三相电压上升缓慢。
减小电感值三相电压上升迅速。
3.增大电容值得到：
减小电容一个数量级，无法得到正确波形。
六．心得体会
这次电力电子技术课程设计，很好的把理论知识与实践结合起来，在设计过程中进行必要的分析、比较，从而选择出一套好的设计方案，这检验了我们平时的学习效果和对知识的掌握程度。虽然此次课程设计与实际操作分析还有很大的差距，但是它提高了我们综合解决问题的能力，为我们以后的学习打下了基础。通过这次课程设计，使我懂得了课堂知识是有限的，想学好这门课，不仅要将课堂知识掌握好，还要课外拓宽视野，只有把所学的知识综合起来，从理论中得出结论，提高自己独立思考
的能力，才会对自己的将来有帮助。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故，巩固了所学的知识。
逆变器的基础知识 一、逆变器种类的划分 主要分两类，一类是正弦波逆变器，另一类是方波逆变器。正弦波逆变器输出的是同我们日常使用的电网一样甚至更好的正弦波交流电，因为它不存在电网中的电磁污染。方波逆变器输出的则是质量较差的方波交流电，其正向最大值到负向最大值几乎在同时产生，这样，对负载和逆变器本身造成剧烈的不稳定影响。 同时，其负载能力差，仅为额定负载的40－60％，不能带感性负载（详细解释见下条）。如所带的负载过大，方波电流中包含的三次谐波成分将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。 针对上述缺点，近年来出现了准正弦波（或称改良正弦波、修正正弦波、模拟正弦波等等）逆变器，其输出波形从正向最大值到负向最大值之间有一个时间间隔，使用效果有所改善，但准正弦波的波形仍然是由折线组成，属于方波范畴，连续性不好。 总括来说，正弦波逆变器提供高质量的交流电，能够带动任何种类的负载，但技术要求和成本均高。准正弦波逆变器可以满足我们大部分的用电需求，效率高，噪音小，售价适中，因而成为市场中的主流产品。方波逆变器的制作采用简易的多谐振荡器，其技术属于50年代的水平，将逐渐退出市场。 二、何为感性负载 通俗地说，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多（大约在3-7倍）的启动电流。 例如，一台在正常运转时耗电150瓦左右的电冰箱，其启动功率可高达1000瓦以上。此外，由于感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生反电动势电压，这种电压的峰值远远大于逆变器所能承受的电压值，很容易引起逆变器的瞬时超载，影响逆变器的使用寿命。因此，这类电器对供电波形的要求较高。 三、准正弦波逆变器可以用于哪些电器 准正弦波也分为若干种，从与方波相差无几的方形波到比较接近正弦波的圆角梯形波。 我们这里仅讨论方形波，这也是目前大部分市售高频逆变器能够提供的波形。这类准正弦波逆变器可应用于笔记本电脑、电视机、组合式音响、摄像机、数码相机、打印机、各种充电器、掌电上脑、游戏机、影碟机、移动DVD、家用治疗仪等等，输出功率较大的逆变器还可以应用于小型电热器具如电吹风机、电热杯、厨房电器等等。 但对感性负载类电器如电冰箱、电钻等则不宜长时间使用准正弦波逆变器供电。否则，将可能对逆变器和相关电器产品造成损坏或缩短预期使用寿命。如果一定要使用感性负载，建议选用储备功率较大的准正弦波逆变器。
电力电子技术课程设计报告 有源逆变电路的设计 姓名 学号 年级20级 专业电气工程及其自动化 系（院） 指导教师 2012年12 月10 日 课程设计任务书
课程《电力电子技术》 题目 有源逆变电路的设计 引言 任务： 在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图 要求： a. 要有设计思想及理论依据 b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图 c. 计算晶闸管的选择和电路参数 d. 绘出整流和有源逆变电路的u d(t)、i d(t)、u VT(t)的波形图 e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求
设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计 一．设计目的 1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id及Uvt的波形，初步 认识整流电路在实际中的应用。 2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。 二．设计理念与思路 晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。 在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，流过变压器绕组的电流是反向电流，避免了变压器铁芯的直流磁化，同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍，利用率得到了提高。 逆变是把直流电变为交流电，它是整流的逆过程，而有源逆变是把直流电经过直-交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用，最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。 在很多情况下，整流和逆变是有着密切的联系，同一套晶闸管电路即可做整流，有能做逆变，常称这一装置为“变流器”。 三．关键词
逆变器常见故障及处理方法在采用DC600V供电系统的旅客列车上每节车厢都设置一台三相逆变器将机车供给的DC600V的直流电逆变为380V/50HZ三相交流电给客车空调以及其它一些三相用电设备供电。 逆变器设两台互为独立的热备逆变器单元（硬卧车、行李车为一台无热备），逆变器容量：2*35KV A逆变器+隔离变压器（高寒车及餐车为15KV A、非高寒车为5KV A），当某一台逆变器发生故障造成停止输出时，另一台逆变器可通过转换向两路负载供电，以确保客车用电设备的正常工作。 一、逆变器的操作要求： 为了确保逆变器的可靠工作，必须按照逆变器的操作规程进行操作。上电的时候，先给110V控制电然后再给600V 的大电；断电的时候先断600V的大电，再断110V控制电，即遵行先弱电、后强电，先轻载，再重载的操作原则。为了确保检修人员和设备的安全，逆变器的检修必须在断电五分钟后进行。 一、逆变器常见故障的处理 1.正常工作时，逆变器报代码为“OO”，输入欠压时报 “O2”，除此之外，出现其它代码均为故障状态。 2.如果逆变器报“O5”，断开负载，看能否正常工作，如 正常，检查负载是否有问题，如仍有“O5”故障，则
更换驱动板或控制板，如仍有问题，更换输出电流传感器LT208。如减载后两路都报“O5”故障，是负载有问题，检查负载。 3.如果逆变器报“O7”，空载情况下，如果复位后能重启， 检查负载是否有问题（短路、断路、绝缘不良）。如果不能进行重启，车上四合一电气柜显示屏直接报“O7”，打开相关逆变单元的散热器，检查IGBT是否完好，如IGBT完好，则驱动板故障，更换驱动板。 4.如果逆变器报“OC”，用万用表测量熔断器，如果坏， 更换熔断器，然后，打开对应单元的散热器，测量IGBT 是否有损坏，有损坏则进行更换，同时检查驱动板是否正常，有问题更换。 5.如果逆变器报“OE”，检查相应单元的接触器触头和触 点是否异常，检查散热器箱内左侧的电源板插头是否有松动，如果接触器触头有粘连现象，要检查散热器上的IGBT是否有问题，同时检查驱动板。如都正常，测量相应单元的固态继电器，有问题则更换相应单元箱的固态继电器。 6.如果逆变器报“FE”，打开相应散热器，检查控制板是 否工作，不工作，更换控制板。 7.另外，还有三种故障现象，表现为逆变器上传的代码为 “OO”，但仍为故障的状态：第一种为逆Ⅰ或逆Ⅱ无输
湖南文理学院 课程设计报告 三相PWM逆变器的设计 课程名称：专业综合课程设计 专业班级：自动化10102班
摘要 本次课程设计题目要求为三相PWM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环节的设计，比如触发电路、控制电路、主电路等，其中部分电路的绘制采用Proteus软件，最后结合Matlab Simulink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PWM 逆变电路Matlab 仿真
Abstract The curriculum design subject requirements for the design of the three-phase PWM inverter. Design process from the principle of analysis, selection of components, to scheme and the Mat-lab simulation, etc., to consolidate the theoretical knowledge, basic meet the design requirements. This article will be carried out in accordance with the design of process analysis, and the corresponding principles, including the theoretical foundation of the inverter circuit and introduction, using Matlab simulation software, etc., in addition, will also clearly introduces the design of every link, such as trigger circuit, control circuit, main circuit, etc., some of the drawing of the circuit using Proteus software, finally combined with Matlab Simulink, established a three-phase fully-controlled bridge voltage source type inverter circuit simulation model, and then through the software to get the ideal results. Keywords: Matlab simulation, three-phase ,PWM, inverter circuit
电力电子技术课程设计 班级 学号 姓名 电气工程及其自动化 二零一五年一月
目录 1 绪论 (2) 1.1 电力电子简介 (2) 1.2 课程设计的目的与要求 (2) 1.3 课程设计题目 (3) 1.4 仿真软件的使用 (3) 2 工作原理 (4) 2.1 逆变电路原理 (4) 2.1.1 电压型逆变电路 (4) 2.1.2 电流型逆变电路 (6) 2.2单相桥式PWM逆变电路的基本原理 (10) 2.2.1 单极调制法 (11) 2.2.2 双极调制法 (12) 3 电路的设计过程 (13) 3.1 逆变控制电路的设计 (13) 3.2 正弦波输出变压变频电源调制方式 (14) 3.2.1 正弦脉宽调制技术 (14) 3.2.2单极性调制方式 (15) 3.2.3 双极性调制方式 (15) 3.2.4 单极性倍频调制方式 (15) 3.3 3种调制方式下逆变器输出电压谐波分析 (16) 4 仿真实验与结果 (17) 4.1 单相桥式PWM逆变主电路原理图 (17) 4.2 仿真所得波形 (17) 5 仿真结果分析 (19) 6 心得体会 (20) 7 参考文献 (21)
1 绪论 1.1 电力电子简介 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来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。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。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。该调制方法的最大缺点是它的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。本次课程设计研究单相桥式PWM逆变电路，通过该电路实现逆变电源变压、变频输出。 1.2 课程设计的目的与要求 1. 进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性； 2. 进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理； 3. 掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方 法；
目录 目录 (1) 第一章绪论 (2) 1.1 正余弦波逆变器的概念 (2) 1.2 正余弦波逆变器的发展历史 (2) 1.2.1 概述 (2) 1.2.2 正余弦波逆变器器件概述 (3) 第二章正弦波逆变器中的开关器件及其基本工作原理 (4) 2.1 可关断晶体管（GTO） (4) 2.2 电力晶体管（GTR） (5) 2.3 功率场效应晶体管（Power MOSFET） (6) 2.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT） (7) 2.5 小结 (8) 第三章正弦波逆变器设计总体思路.... (9) 3.1 总体框架图 (9) 3.2 局部电路 (9) 3.21 电压型逆变器 (9) 3.22 电流型逆变器 (10) 3.3 正弦脉宽调制逆变器 (11) 3.31 PWM逆变电路及其工作原理 (11) 3.32 总控制电路 (13) 3.33控制局部电路 (15) 第四章SPWM逆变器的应用 (16) 4.1 SPWM逆变器的概况 (16) 4.2 SPWM逆变器的应用场合 (16) 总结 (17) 参考文献 (17)
第一章绪论 1.1正弦波逆变器的概念 所谓逆变器，是指整流器的逆向变换装置。其作用是通过半导体功率开关器件（例如GTO,GTR,功率MOSFET 和IGBT等）的开通和关断作用，把直流电能换成交流电能，它是一种电能变换装置逆变器。 特别是弦波逆变器，其主要用途是用于交流传动，静止变频和UPS电源。逆变器的负载多半是感性负载。为了提高逆变效率，存储在负载电感中的无功能量应能反馈回电源。因此要求逆变器最好是一个功率可以双向流动的变换器，即它既可以把直流电能传输到交流负载侧，也可以把交流负载中的无功电能反馈回直流电源。 1.2弦波逆变器的发展历史 1.21 概述 逆变器的原理早在1931年就在文献中提到过。1948年，美国西屋电气公司用汞弧整流器制成了3000HZ 的感应加热用逆变器。 1947年，第一只晶体管诞生，固态电力电子学随之诞生。1956年，第一只晶体管问世，这标志着电力电子学的诞生，并开始进入传统发展时代。在这个时代，逆变器继整流器之后开始发展。首先出现的是SCR电压型逆变器。1961年，B.D.Bedford提出了改进型SCR强迫换向逆变器，为SCR逆变器的发展奠定了基础。1960年以后，人们注意到改善逆变器波形的重要性，并开始进行研究。1962年，A.Kernick提出了“谐波中和消除法”，即后来常用的“多重叠加法”，这标志着正弦波逆变器的诞生。1963年，F.G.Turnbull提出了“消除特定谐波法”，为后来的优化PWM法奠定了基础，以实现特定的优化目标，如谐波最小，效率最优，转矩脉动最小等。 20世纪70年代后期，可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR及其模块相继实用化。80年代以来，电力电子技术与微电子技术相结合，产生了各种高频化的全控器件，并得到了迅速发展，如功率场效应管Power MOSFET、绝缘门极晶体管IGT或IGBT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH、场控晶闸管
逆变器技术要求 1、可靠性指标 逆变器设计正常持续使用寿命应≥12年； 2、外观 逆变器的前后面板、外壳及其他外露部分应具备防护涂层，具备绝缘及三防特性，涂镀层应表面平整光滑、色泽一致和牢固； 3、端口及标志 输入端口正、负极、通信端口、输出端、保护性接地端和告警指示等应有明显的标志；4、产品型号和编码 逆变器产品型号命名和编制方法应遵循YD/T 638.3的规定执行； 5、结构及规格 逆变器应采用立式机柜安装方式，应采用先进工艺制成，体积小、重量轻。 逆变器规格尺寸应不大于：长x宽x高=700(mm)*700(mm)*1200（mm）。 逆变器应能够设置可靠的安装固定装置及减振紧固装置，满足车载要求。 6、环境条件 a）环境温度：-10℃～50℃；相对湿度：≤90%（40℃±2℃）； b）贮存温度：-40℃～70℃；贮存相对湿度：≤90%（40℃±2℃）； c）大气压力：70～106kPa d）工作环境应无导电爆炸尘埃，应无腐蚀金属和破坏绝缘的气体与蒸汽，应通风良好并远离热源； 7、输入电压额定值 逆变器输入直流电压额定值：51.2V；允许变化范围：43.2V～57.6V；
8、输出电压额定值及稳定精度 交流输出电压额定值：～380VAC；稳定精度<±1%； 9、输入电流额定值 逆变器输入直流电流额定值：195.3A/10KVA；允许变化范围：173.6A～231.5A/10KVA； 10、输出频率 逆变器的输出频率变化范围应不超过额定值50Hz的±1%； 11、输出功率额定值 单机输出功率额定值为10KVA； 12、额定输出效率 当输入额定电压，负载率40%～90%时，单机转换效率应≥90%； 13、产品输出要求 同规格单机逆变器应具备高效滤波同步电路，能够并联冗余输出和管理，负载不均衡度<5%； 14、功率模块要求 宜选用IGBT功率模块的PWM逆变器，正弦波输出； 15、负载等级 在允许工作电流下，逆变器连续可靠工作时间应≥12h，在125%额定电流下，逆变器连续可靠工作时间应大于或等于5min；在150%额定电流下，逆变器连续可靠工作时间应大于或等于60s； 16、空载损耗 在输入电压为额定值，负载为零时，逆变器空载损耗应不超过额定容量的3%,并具备休眠功能； 17、保护功能
单相逆变器的软件设计
摘要 随着电力电子技术的迅猛发展，逆变技术广泛应用于航空、航海等国防领域和电力系统，交通运输、邮电通信、工业控制等民用领域。特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。利用新能源的关键技术--逆变技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。理论联系实际，将书本上所学到的知识与实际设计结合起来，学习电力电子基本理论，掌握单相电压型逆变器的工作原理和SPWM原理，并进行详细的设计分析，掌握其控制方式及在电力系统中的重要作用。 关键词：逆变技术，单相电压型逆变器，SPWM原理
ABSTRACT With the rapid development of power electronics technology, the inverter technology is widely used in aviation, navigation and other fields of national defense and the electric power system, transportation, telecommunications, industrial control and other civilian areas. Especially with the oil, coal and natural gas and other major energy shortage, the development and utilization of new energy has been paid more and more attention. The key technology of new energy, inverter technology, the battery, DC can be converted into AC power grid connected power generation solar cell and fuel cell and other new energy conversion. Therefore, inverter technology plays a very important role in the field of new energy development and utilization. The theory with practice, apply on the books knowledge and practical design combine learning power electronics basic theory, master the working principle and the principle of SPWM single-phase voltage type inverter, and design a detailed analysis, palm Hold the control mode and the important role in the power system. Keywords: Inverter technology ，Single phase voltage source inverter ，SPWM principle
第0章引言 本文提出了一种将重复控制与引入积分控制的极点配置相结合的混合型控制方案。其中重复控制改善系统的稳态性能，极点配置改善系统的动态特性。两种控制方式互为补充，可以同时实现高品质的动态响应和高质量的输出电压波形在电力电子装置中，以CVCF逆变器为核心的UPS得到了广泛的应用，对其输出波形主要的技术要求包括低的稳态总谐波畸变率（THD）和快速的动态响应，由于非线性负载、PWM调制过程中的死区和逆变器系统本身的弱阻尼性等因素的影响，采用一般的闭环PWM控制效果不理想。本文以PID控制模块、RSM 模块,采用重复控制反馈改善系统的稳态性能，采用引入积分控制的极点配置改善系统的动态特性，实验结果表明，本方案可以同时实现高品质的稳态和动态特性。 第1章单相逆变器的概论 1.1单项逆变器的基本原理 逆变器通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成． 单相恒压恒频率正弦波逆变器电源一般用在对电源质量要求很高的场合。总的原理是直流经振荡电路产生脉动直流（开关管间断导通关闭）或交流电再通过变压器在次极感应出所需电压的交流电。 逆变器的工作原理： 1.直流电可以通过震荡电路变为交流电 2.得到的交流电再通过线圈升压（这时得到的是方形波的交流电） 3.对得到的交流电进行整流得到正弦波 逆变分有源逆变和无源逆变，本设计中为有源逆变。 1.2 单相逆变器主电路拓扑结构 单相逆变器主电路主要有半桥式、全桥式、推挽式3种，拓扑结构如图1—1
所示。 （1）半桥电路输出端的输出的电压波形幅值仅为直流母线电压值的一半，因此，电压利用率低；但在半桥电路中，可以利用两个大电容C1、C2会补偿不对称的波形，这是半桥电路的优点所在。 （2）全桥电路和推挽电路的电压利用率是一样的，均比半桥电路的利用率大1倍。但全桥、推挽式电路都存在变压器直流不平衡的问题，需要采取措施解决。 （3）推挽电路主要优点是电压损失小，直流母线电压只有一个开关管的管压降损失；此外，两个开关管的驱动电路电源可以共用，驱动电路简单。推挽式比较适合低压输入的场合。低压输入的推挽式变压器原边绕组砸数较少，一般采用并绕方式，以增加两绕组的对称性，工艺上难度较大。 它的优点是： 结构简单，开关变压器磁芯利用率高，推挽电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小。 缺点是：变压器带有中心抽头，而且开关管的承受电压较高；由于变压器原边漏感的存在，功率开关管关断的瞬间，漏源极会产生较大的电压尖峰，另外输入电流的纹波较大，因而输入滤波器的体积较大。 中、大容量逆变器多采用全桥结构，它的控制方法比较灵活，主要有双极性和单极倍频两种。 对于开关器件的选择，小容量逆变器多用MOSFET，大容量正弦波输出地逆变器多用IGBT，特大容量逆变器选择GTO。
3KVA三相逆变器设计 1概述 随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备（如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器等）都不是直接使用交流电网作为电源，而是通过形式对其进行变换而得到各自所需的电能形式，它们所使用的电能大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。 当今世界逆变器应用非常广泛。逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。 （2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。 （3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。 本次课程设计要完成的是设计容量为3KVA的三相逆变器。初始条件为：输入直流电压220V。要求输出220V三相交流电，完成总电路的设计，并计算电路中各元件的参数。
单相光伏并网逆变器的研究
轮机工程学院
摘要 能源危机和环境问题的不断加剧，推动了清洁能源的发展进程。太阳能作为一种清洁无污染且可大规模开发利用的可再生能源，具有广阔应用前景。并且伴随“智能电网”理论的兴起，分布式电力系统正日益受到关注，光伏逆变系统作为分布式电力系统的一种重要形式，使得对该领域的研究具有重要的理论与现实意义。 论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上，探讨了光伏逆变系统的主要关键技术，对直接影响光伏逆变系统的工作效率以及工作状态的最大功率点跟踪控制、光伏逆变器控制等技术进行了详细研究。 为研究光伏逆变系统，本文建立了一套完整的光伏逆变系统模型，主要包括光伏电池模块，前级DCDC变换器，后级DCAC逆变器，以及相应的控制模块。为了提高系统模型的准确性及稳定性，论文设计了一种输出电压随温度光照改变的光伏电池模型，提出了一种基于Boost 升压变换器的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并且将正弦脉冲宽度调制技术（SPWM）应用于逆变器控制。最后在MatlabSimulink软件环境下搭建了光伏逆变系统的整体模型，完成系统性的实验验证。 经过仿真实验验证，所提出的光伏逆变系统设计方案正确可行，且输出达到了设计要求，为进一步实现并网功能提供了条件，具有较高的实用参考价值。 关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；光伏逆变系统；正弦脉冲调制技术
ABSTRACT With intensify of the energy crisis and environmental problems, the development of clean energy . The solar energy because of its friendly-environmental advantage and renewable property. With the proposition of the Smart Grid, Distributed Power System . As an important form of Distributed Power System, photovoltaic inverter system is the key of the research in this field. This paper discusses the key techniques of photovoltaic inverter system on the basis of analysis of development and research techniques such as maximum power point tracking (MPPT) which work efficiency and work condition and technology of PV inverter. In order to research PV inverter system, this paper builds an integral model, including PV battery model and DCDC converter and DCAC single phase inverter as well as corresponding control models. In order to improve the validity and the stability of the system, the paper
逆变器问题解答
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目 录 一、有关逆变器的基本知识问答 １． 什么是逆变器,它起什么作用? 2. 按输出波形划分，逆变器分几类？ 3. 何谓感性负载？ 4. 准正弦波逆变器可以用于哪些电器? 5. 何谓逆变器的效率? 6. 什么是持续输出功率？什么是峰值输出功率? 7． 应该怎样连接逆变器与电源和负载? 8. 汽车点烟器插口能够输出多大功率的电能？ 9. 在关闭汽车发动机的情况下可以使用车载逆变器吗? 10. 如果想较长时间地使用逆变器而不启动发动机,怎么办？ １1. 使用逆变器有何危险性？ 1２. 如何知道蓄电池的容量? 13. 一般的家用轿车使用什么规格的蓄电池？ 14． 如何为蓄电池配备合适的逆变器？ 15． 使用车载逆变器须要注意些什么? 1６. 为何使用普通万用表测量准正弦波逆变器的交流输出时,显示的电压比２2０伏低? 17. 如何挑选逆变器产品？ 二、关于家庭备用电源的介绍 1. 什么是家庭备用电源? 2. 如何选购家庭备用电源系统中的逆变器? 3. 如何选购家庭备用电源系统中的蓄电池? 4. 如何选购家庭备用电源系统中的蓄电池充电器? 5. 怎样知道电视机的实际耗电量？ 6. 为何使用备用电源系统时电视机的画面质量不如使用电网电? 7. 为何准正弦波逆变器时输出的交流电不能用来推动电扇和日光灯? 8. 使用家庭备用电源系统应注意什么? 9. 能否利用电动自行车的蓄电池作为家庭备用电源? 有关逆变器的基本知识问答 1. 问：什么是逆变器，它起什么作用？ 答：简单地说,逆变器就是一种将低压(１２-4８伏）直流电转变为2２0伏交 流电的电子设备。因为 我们通常是将22０伏交流电整流变成直流电来使用,而逆变器的作用与此相
课程设计 题目3KVA三相逆变电源设计学院自动化学院 专业自动化 班级 姓名 指导教师朱国荣 2014 年 1 月 2 日
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：自动化1102 指导教师：朱国荣工作单位：自动化学院 题目: 3KVA三相逆变电源设计 初始条件： 输入直流电压110V。 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） 设计容量为3KVA的三相逆变器，要求达到： 1、输出380V，频率50Hz三相交流电。 2、完成总电路设计。 3、完成电路中各元件的参数计算。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 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：年月日
目录 摘要 (1) 1 设计要求、意义及思路 (2) 1.1 设计意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 1.3 设计思路 (3) 2 方案设计及原理 (3) 2.1逆变电路 (3) 2.2 SPWM采样方法选择 (4) 2.3 LC滤波 (5) 2.4 升压变压器 (6) 3 主电路设计及参数设计 (7) 3.1 IGBT三相桥式逆变电路 (7) 3.2 脉宽控制电路的设计 (9) 3.2.1 SG3524芯片 (9) 3.2.2 调制波及载波的产生 (10) 3.3 触发电路的设计 (11) 3.3.1 IR2110芯片构成的触发 (11) 3.3.2 M57962L芯片构成的触发电路 (12) 3.4其他部分的参数设计 (13) 结束语 (15) 参考文献 (16) 附录一： (17) 附录二：主电路图 (18)
目录 第一章：课程设计的目的及要求 (2) 第二章整流电路 (5) 第三章逆变电路 (9) 第四章PWM逆变电路的工作原理 (11) 第五章三相正弦交流电源发生器 (14) 第六章三角波发生器 (15) 第七章比较电路 (16) 第八章死区生成电路 (18) 第九章驱动电路 (20) 附录 参考文献 课程设计的心得体会
第一章：课程设计的目的及要求 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 自立题目 题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计 注意事项： ①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，
②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计容。 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入交流电源： 三相380V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流： 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH
设计容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。
逆变器设计课程设计任务
3KVA逆变器设计课程设计任务书
课程设计任务书 题目: 3KVA三相逆变器设计 初始条件： 输入直流电压220V。 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） 设计容量为3KVA的三相逆变器，要求达到： 1、输出220V三相交流电。 2、完成总电路设计。 3、完成电路中各元件的参数计算。 时间安排： 6月5日~6月6日：完成选题，领取设计任务书，查阅相关资料，规划总体设计方案； 6月7日~6月11日：完成电力电子装置的具体设计方案，包括参数设计、器件选取等； 6月12日~6月14日：整理资料，完成设计论文撰写。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录
摘要 (1) 1 设计意义及要求 (2) 1.1设计意义 (2) 1.2设计要求 (2) 2 方案设计 (3) 2.1设计原理及思路 (3) 2.1.1逆变电路 (3) 2.1.2 三相逆变原理介绍 (4) 2.1.3 SPWM逆变电路原理及其控制方法 (5) 2.1.4 设计思路 (8) 2.2方案设计与选择 (8) 2.2.1 逆变电路选择 (8) 2.2.2 SPWM采样方法选择 (10) 3 部分电路设计 (11) 3.1IGBT三相桥式逆变电路 (11) 3.2脉宽控制电路的设计 (12) 3.2.1 SG3524芯片 (12) 3.2.2 调制波及载波的产生 (13) 3.3驱动电路的设计 (14) 3.3.1 IR2110芯片 (14) 3.3.2 驱动电路 (14) 3.4LC滤波 (15) 3.5变压器升压模块 (16) 4 系统元件有关参数的计算 (17) 4.1开关管和二极管的选择 (17) 4.2L、C滤波器的设计 (17) 4.3变压器参数设计 (18) 5 基于MATLAB的原理仿真 (19) 结束语 (22) 参考文献 (24)
DC600V供电系统知识 DC600V供电系统是25T客车有别与25K的最大特点。 在电气化区段，电力机车的列车辅助供电装置将受电弓接受的25KV单相高压交流电降压、整流、滤波，形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过KC20D 连接器向空调客车供电，供电容量2x400kW； 在非电气化区段，内燃机车发电机组发电、整流、滤波，形成两套独立DC600V直流电源，两套装置分两路通过KC20D连接器向空调客车供电，供电容量2x400kW；空调客车通过综合控制柜自动(按车厢号分奇偶选择)将其中一路DC600V送入逆变电源装置（简称逆变器箱，型号：25T-2X35KVA+15KVA，包括两个35KVA逆变器和一个15KVA三相四线制隔离变压器）及DC110V电源装置（简称充电器箱，型号：25T-8KW+3.5KVA，包括一个8KW充电器和一个3.5KVA单相不间断逆变器）。2X35KVA 逆变器将DC600V逆变成两路三相50Hz、AC380V交流电，向空调装置、电开水炉等三相交流用电负载供电；8KW充电器将DC600V变换成DC110V直流电，给蓄电池组充电的同时向照明、供电控制等直流负载供电；客室电热和温水箱采用DC600V 直接加热。 采用2X35KVA逆变器供电，主要从两方面考虑：一是25T客车除空调机组外，还新增加了许多设备，单车负载容量较大；另一方面是为了适应新的运行方式，增加供电系统的可靠性和安全性。两个逆变器其中一个主要给空调机组供电，另一个给开水炉、伴热等交流负载供电；正常情况下，两个逆变器相互独立，互为热备份。但当其中一个发生故障时，由另一个负责继续向负载供电，只是部分受控负载要减载运行（如空调机组转入半冷或半热工况）。客室电热器、温水箱等电阻性负载之所以采用DC600V直接加热的方式，一方面减轻了逆变器的冬季负载，另一方面减少了电阻性负载引起的漏电流。 由于电气化区段每隔25km左右有一个分相区，DC600V电源装置在过分相区时没有输入电源，因此逆变器和充电器均没有输出；为了避免照明负载的频繁断电，所以照明采用DC110V供电，在牵引区段，由充电器向照明负载供电，而过无电区时则由安装在车下的蓄电池供电。同样，为了保证空调等控制电路的控制电器不频繁吸合和释放，控制电路也采用DC110V供电。 为了防止本车蓄电池过放或故障，保证重要负载（如轴温报警器和防滑器等）的供电，全列蓄电池通过阻断二极管并联。尾灯、共线电话等设施从延续性的角度考虑仍采用DC48V供电。DC600V供电系统原理框图见下页图。 1.2逆变技术 将交流电变成直流电的过程称为整流，将直流电变成交流电的过程称为逆变。电力机车接触网电压是单相供电，而且供电品质很差，不能降压后直接供给列车的用电负载，因此必须用到逆变技术，将单相交流电变成直流电后再逆变成三相交流电供给客车负载。近几年，国内逆变技术已经达到实用化程度，为DC600V供电列车提供了技术基础。 客车逆变器的基本原理为：在每个正弦波周期内，将直流电压分割成若干个脉冲，这些脉冲的面积，正好等于正弦波的面积。通常情况下，一个周期内脉冲的个数乘以50即为调制频率，调制频率越高，输出的脉冲个数越多，在没有滤波器时，电动机负载的电流越接近于正弦波，而如果有滤波器，则滤波器的体积可以减小，输出电压波形的谐波成分越低。调制频率越高，对IGBT的驱动和保护要求越高，技术难