浦江学院2015 届毕业设计（论文）
题目：三相四桥臂逆变电源的设计
专业：电气工程及其自动化
班级：浦电气1105
姓名：
指导老师：
起讫日期：
2015年6月
三相四桥臂逆变电源的设计
摘要
传统的三相逆变电源采用三桥臂结构，但是在不对称负载情况下，三相输出电压会产生负序分量和零序分量，这些因素会干扰系统的输出效果，造成系统三相电压输出不对称。为了抑制这种不对称的情况，本文引用了三相四桥臂拓扑结构。三相四桥臂逆变电源可以在三相负载不对称时保持三相输出电压的对称输出，且具有系统容量小成本较低的优点。
本文通过建立三相四桥臂逆变电源的数学模型，由数学模型可以得到输出电压和电感电流等各个变量之间的关系，从而实现对输出电压的控制。本文构建了基于瞬时对称分量法下四桥臂逆变器的平均模型，该逆变器在带三相不平衡负载的情况下，可以提供三相对称电压。三相电压和电流通过瞬时对称分量法可以分解为瞬时的正序、负序和零序分量，并在各自的参考系中转变成直流信号，再分别加以PI控制。同时本文给出了控制器设计的详细推导和软件实现方法。
关键词：三相四桥臂逆变电源，数学模型，对称分量，三相对称电压
The Design of Three-phase Four-leg Inverter
Abstract
Conventional three-phase inverter adopts three-leg topology. But when the loads are unsymmetric, undesired components of negative sequence and zero sequence which come from three-phase output voltages will cause unsymmetric output in system. For the sake of suppressing the asymmetry, a three-phase four-leg inverter which is proposed in this paper can ensure the three-phase symmetrical outputs when the loads are unsymmetric, in addition it has the advantage with smaller capacity and lower cost.
This paper establish four bridge three-phase inverter arm of the mathematical model, the model can get four bridge three-phase inverter arm of the output voltage and current, inductance of the relationship between the different variables, so it can realize the output voltage control.The thesis have built average models of a four-leg inverter based on the symmetrical components, and proposed a improved control strategy. Symmetrical components of three-phase voltage and current are decomposed into DC quantities which can be controlled by PI in their respective reference systems. This paper describes the detailed derivation of controller design and software implementation.
Keywords: four-leg three-phase inverter，mathematical model，symmetrical components，The three-phase symmetrical voltage
目录
摘要..........................I ABSTRACT.................................................................................II 第一章绪论. (1)
1.1本课题研究背景以及研究意义 (2)
1.2本课题的研究现状 (3)
1.2.1 具有带不对称负载能力的三相逆变电源 (4)
1.2.2 三相四桥臂逆变电源研究现状 (5)
1.3本课题的主要研究内容 (6)
第二章三相逆变器的数学模型 (7)
2.1在ABC静止坐标系中建立三相三桥逆变器的数学模型 (8)
2.2在ABC静止坐标系中建立三相四桥臂逆变器的数学模型 (9)
2.3三相四桥逆变器在dqo旋转坐标系中的数学模型 (10)
2.4本章小结 (11)
第三章三相四桥臂逆变电源的控制策略 (12)
3.1 对称分量法的理论与实现方法 (13)
3.2 正负零序分量的平均模型 (14)
3.3 正序、负序和零序分量的控制策略 (15)
3.4 系统仿真实验 (16)
3.5 本章小结 (17)
第四章三相四桥臂逆变电源系统的硬件设计 (18)
4.1 三相四桥臂逆变电源系统的总体设计 (19)
4.2 三相四桥臂逆变电源系统的硬件设计 (20)
4.2.1 功率主电路设计 (21)
4.2.2 LC滤波电路和控制电路设计 (22)
4.2.3 实验结果波形及分析 (23)
4.3 本章小结 (24)
结语 (25)
参考文献 (26)
致谢 (27)
第一章绪论
1.1本课题研究背景以及研究意义
随着世界经济的快速发展，地球上的石油煤矿等一次性能源已被人类消耗殆尽。能源危机的出现迫使人们把目光转向了大力开发太阳能、风能、潮汐能等绿色新能源，发展分布式发电。但是在一般情况下，太阳能发电装置和风能发电装置输出的电能形式为直流电，需要将其进行 DC/AC 变换输出稳定的交流电才能接到电网，这些转化电能的过程中都离不开逆变电路。它的的应用非常广泛，在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外，交流电动机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。三相四桥臂技术[1]在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用。当前，电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来，电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用，实现高效率和高品质用电相结合。
三相逆变技术是逆变装置的关键技术，在实际情况中，系统的负载大多为不对称负载，三相逆变现在面临的关键技术在于解决三相逆变器输出电压的对称性(幅值对称和相位对称)及其带不平衡负载的能力。而传统的三相逆变器在不对称负载情况下无法输出对称电压，这时人们就提出了用三相四线输出。如果采用在传统的三相桥式逆变器的基础上增加一个桥臂用来形成中点的三相四桥臂电路拓扑结构，这种三相四桥臂拓扑结构可以方便地实现具有调压功能的三相四线输出，并且具有较高的直流利用率，且控制方法可以比较容易地移植到现有的数字变换器平台上，有较好的发展前景。
目前三相四桥臂逆变电源在电气工业领域有十分广阔的应用前景和重大的现实研究意义，以下为其典型应用[1]：
(1)分布式发电系统，例如风力发电，光伏发电，燃料电池储电装置，这些装置可以以独立方式或者在并网模式下运行，这些分布式电能发电装置一般采用带中线连接的四桥臂逆变电源来提供三相输出；
(2)应用有源电力滤波器（APF）的四桥臂逆变电源，通过中性点控制来补偿谐
波电流，对于减小电网谐波、清洁电能有着重要的意义；
(3)三相PWM逆变电源，利用第四桥臂来处理电压畸变率（THD）和不平衡问题。
1.2 本课题的研究现状
1.2.1 具有带不对称负载能力的三相逆变电源
三相三桥臂的逆变电源在带三相不对称负载的情况下，为了达到逆变电源能够输出稳定、对称的正弦波要求，主要有以下几种三相四线制连接形式：（1）采用带NFT的三相逆变电源
三相桥式逆变器的电路结构简单，采用的器件少，功率管承受母线电压。但是为了得到三相四线制的输出电压来提高逆变器带不平衡负载的能力，必须在输出端增加中点形成变压器(Neutral Formed Transformer，简称为NFT)，构成了应用中点形成变压器NFT 的三相逆变器-自耦变压器结构，如图 1-1所示。其铁心为三相芯式铁心，以减小零序阻抗，变压器绕组采用曲折接法。
图1-1 采用带NFT的三相逆变电源
（2）采用?/Y接法的三相逆变电源
为了消除输出电压中的零序分量，在三相三桥臂逆变电源和三相负载之间加一个?/Y接法的变压器，变压器原边为?型，次级接成Y型，这样可以给不对称负载产生的零序电流提供了通路，所以这种电路拓扑在三相负载不对称的情况下可以输出对称的电压。但因为变压器工作在工频，导致系统体积重量偏大，成本较高。相应的控制方案可以采用同步旋转坐标系下单PI调节器，但是它不能消除负序电压静差，逆变电源的电路连接原理图如图1-2 所示。
图1-2 采用?/Y接法的三相逆变电源
（3）采用分裂电容的三相逆变电源
它有结构简单、功率器件较少等特点。利用电源输入端的两个串联电容的中点，作为三相输出的共地端，可构成三相四线制的输出，如图1-3所示。
图1-3 分裂电容三相四线逆变器
这时，为了防止中点电位的偏移，串联电容的容值必须很大，使逆变器的体积和重量增加，而且当功率较大时或者缺相情况下，电容存在偏压的问题。而且其直流利用率明显偏低，输出相电压峰值最高也只有直流母线电压的一半。（4）组合式三相逆变电源
组合式三相逆变器电路结构如图2-4 所示，它是由三个单相逆变器组合而成，通过三个单相变压器耦合成三相电路。每相逆变器相互独立，只要控制三相基准正弦波互差120°，将三台输出的地连接在一起作为中线，就可以实现三相四线制的输出，它不但具有极强的带不平衡负载能力，且每相还可以分别控制，具有控制简单、易实现模块化结构、在线热更换和N+1 个模块冗余技术等特点，提高了系统可靠性。
这种方法比较适合于大功率输出场合，缺点是采用的开关管太多，而且输出
需要三个单相变压器。
图1-4 组合式三相逆变电源
（5）三相四桥臂逆变电源
三相四桥臂逆变器是在传统的三相桥式逆变器的基础上增加了一个桥臂，该桥臂的作用是形成中点，这样通过增加一个桥臂来直接控制中性点电压，并且产生中性点电流流入负载，这就增加了一个自由度，使三相四桥臂对逆变电源可以产生三个独立的电压，从而使其有在不平衡负载下维持三相电压的对称输出的能力。其结构如图1-5所示。这种电路拓扑具有较高的直流利用率，并且直流输入电容较小；减小不平衡负载时三相输出的不对称度；逆变器的输入端采用谐振直流环节时，四个桥臂的功率管均可实现零电压开关。虽然该逆变器的控制比较复杂，但仍是目前研究的一个热点。本课题最后选定三相四桥臂逆变器的拓扑结构。
图1-5 三相四桥臂逆变电源
三相四桥臂逆变拓扑是近年来研究比较广泛的一种逆变拓扑结构。具有三个自由度，可以产生三个独立的电压，从而使其有能力在不平衡负载下维持三相电
压的对称输出，有效的处理零序电流和电压。具有电路形式简单、体积小、电压利用率高、直流输入电容小等突出优点。
1.2.2 三相四桥臂逆变电源研究现状
目前可检索到的最早的三相四桥臂逆变器应用见于1979年，用于由晶闸管构成的三相电流源逆变器的换流[2]。1992年 Quinn. C. A.等学者提出将三相四桥臂变换器应用于 APF 处理零序谐波分量问题，同年 Bou Rabee 等学者提出了电流源三相四桥臂逆变器[3]。1993年，在[4]中第一次提到采用脉冲密度调制策略的电压源三相四桥臂逆变器，用于400Hz航空电源输出级，并且提出了逆变器输出滤波电感电容的设计方案。1994年,在[5]提出三相四桥臂逆变器用于永磁电机的驱动。1996年，在[6]中提出利用三相四桥臂逆变器消除共模噪声。1997 年Richard Zhang 提出了三相四桥臂逆变器的三维空间矢量调制方案[7]，推动了三相四桥臂逆变器的实用化研究。进入 21 世纪后，关于三相四桥臂逆变器的研究日益得到各国学者的重视，这加速了三相四桥臂逆变器在电力电子各个领域中的应用，除了上面提到的三相四桥臂逆变器和三相四桥臂APF之外，还包括三相四桥臂PWM 整流器[8]、无功功率发生器[9]及改善电机运行可靠性[10]等。进入21世纪后，三相四桥臂逆变电源逐渐在科技领域得到了广泛关注和研究，同时在电力电子技术行业和电气行业等相关领域中也得到了充分的应用与蓬勃的发展。
我国的三相四桥臂逆变电源设计的研究工作，由于受各方面条件的制约，起步较晚，起点较低，但进展较快。传统的三相逆变器解决不了三相负载不对称而要输出对称的电压，因此，在原有的基础上加了第四桥臂的拓扑结构，在加了第四桥臂后，处理不平衡负载时有很多优越的性能但由于多了一个桥臂也使得控制变的比较复杂。我国一些研究学者先后提出了三相四桥逆变器的控制方法主要有对称分量法[11]、电流环滞环控制[12]、PWM控制和二维空间矢量控制[13]和三维空间矢量控制[14]等。
1.3本课题的主要研究内容
本课题主要研究内容分为以下几个方面：
第一章首先简述了本课题的研究背景、研究意义以及研究现状，并由传统的三相四线制逆变电源引出了三相四桥臂逆变电源的拓扑结构。
第二章关于三相逆变器的数学建模与分析。建立了三相三桥臂逆变器和三相四桥逆变器在ABC坐标系和dqo坐标系中的的数学模型，论证了系统的可控性。第三章给出并分析了四桥臂逆变器基于abc三相静止坐标系下和基于dq0同步旋转坐标系的数学模型；介绍了对称分量法及其实现方法；推导出基于各序分量的dq坐标下平均模型并构建了各序的控制策略；最后进行了系统的仿真实验并给出了仿真波形。
第四章完成了主电路，控制核心电路，保护电路和IGBT驱动电路的设计；完成了系统总体软件设计，中断程序设计和8路PWM波形的实现；最后进行物理实验，开环和闭环实验，给出并分析了相应的波形。
第二章 三相逆变器的数学模型
建立数学模型是深入在研究和分析三相逆变器的工作原理理及动态和静态特性中建立数学模型是必不可少的手段。，在ABC 静止坐标系中建立了三相三桥逆变器和三相四桥逆变器的数学模型、三相四桥逆变器在dqo 旋转坐标系的数学模型，为本文的后续章节的研究奠定理论基础。
2.1在ABC 静止坐标系中建立三相三桥逆变器的数学模型
三相三桥逆变器可以直接在ABC 静止坐标系中建立数学模型。在ABC 静止坐标系中，用三相电流和电压作为变量，不需要进行坐标变换。三相三桥逆变器的主电路如图2-1所示，为了便于分析，假设直流电源E 一分为二，中间电位为0。
图2-1 三相三桥臂逆变器
三相三桥逆变器只能带三相线性对称负载，也就是说，假设输出电压为v 。，负载电流为i 0，每相都满足i 0=f(v 0)，f(x)是线性可微分函数。三个桥臂的中间的电压为v l 、v 2、v 3，输出中点电压为v n ，电感电流分别为i 1、i 2、i 3，三相输出电压分别为v 01、v 02、v 03、输出电流为i 01 、i 02 、i 03、滤波器有L 1=L 2=L 3=L 、以C 1=C 2=C 3=C 。由
010110202203033V t
V t
V t
d C i i d d C i i d d C
i i d +=+=+= （3-1）
且
i o1+i 02+i 03=0
（3-2）
i 1+i 2+i 3=0 （3-3）
式（3-1）中三式相加得 010203()0v v v t d C d ++= （3-4） 由（v 01+v 02+v 03）|t=0=0条件可得（v 01+v 02+v 03）=0.
由于
110122023303i n t i n t i n t
d v v L
v d d v v L
v d d v v L v d -=+-=+-=+ （3-5） 式（3-5）可写成
[]101120220333100100111101001010010011
i t i n t i t d d v v d v v v d L L L v v d d ????????????????????????????=-+-???????????????????????????????????????? （3-6） 将式（3-3）和（v 01+v 02+v 03）=0可得v 1+v 2+v 3=3v n, ,从而式（3-6）可写为式（3-7）， 而式（3-1）可写为式（3-8）
101120220333100211110101213001112i t i t i t d d v v d v v d L L v v d d ??????--??????????????????=-+--????????????????????--??????????????
（3-7）
01110222330310010011010010001001V t V t V t d d i v d i f v d C C i v d d ????????????????????????????=-????????????????????????????????????????
（3-8） 由于 i 1+i 2+i 3=0和v 01+v 02+v 03=0可以知道i 1、i 2、i 3、v 01、v 02、v 03中只有四个独立变量，设为i 1、i 2、v 01、v 02，可得
101102221021111011213i t i t d d v v v v d L L d ????--??????????=-+??????????--????????????
（3-9） 011122021010110101V t V t d d i v f i v d C C d ??????????????????=-????????????????????????????
（3-10） 如果逆变器带阻性负载R ，那么i 0=f(v 0)=v 0/R,可得
x Ax Bu y Cx =+= 120102i i x v v ??????=??????
123v u v v ????=?????? 0102v y v ??=???? 1
000100011001100L L A C CR C CR ??-????-??=??-????-???? 211333121333000000L L L B L L L --??????--=????????
00100001C ??=????
系统的能控矩阵E=[B AB A 2B A 3B A 4B A 5B],求解rank(E)=4,
则从控制理论
的角度知该系统完全可控。
利用系统的能控矩阵[B AB A 2B A 3B]可以判断系统完全可控[18]。当负载为感性负载，设负载为电感L 0和电阻R 串联，系统的状态方程为：
x Ax Bu y Cx =+= 1201020102i i v x v i i ????????=????????????
123v u v v ????=?????? 0102v y v ??=???? 00001000001000001100000
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0000L L C L A C L R L L R L L -??????-????-??=??-????-????-????
2113331213330
0000
0L L L B L L L ??--??????--=??????????
00100001C ??=????
系统的能控矩阵E=[B AB A 2B A 3B A 4B A 5B],求解rank(E)=6,则从控制理论的角度知该系统完全可控。所以三相三桥臂逆变器是基于数学模型的可控性的控制，在权衡电压、开关损耗、谐波含量等因素的基础上，合理选择V 1，V 2，V 3
的过
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
三相四桥臂逆变器的PWM控制策略 与其他三相逆变器相比，三相四桥臂全桥逆变器具有体积小、重量轻、成 本低的优点，因此具有很好的应用价值。该逆变器控制策略主要有空间矢量控 制法和滞环控制法，其中对空间矢量控制法的研究较为深入。三维空间矢量控 制法虽然具有电压利用率高、控制灵活、效率高等优点，但其空间矢量图抽象，难以理解，控制时需进行坐标变换，且开关矢量带有根号，控制较为复杂。滞 环控制法的控制思想简单，易于理解，但该方法用于四桥臂逆变器时，需对各 相误差电流大小进行判断，从而决定第四桥臂两开关管的开关状态。因此，控 制的实时性和精度受到了影响。 此处研究了一种零序电流注入的PWM 控制策略，该控制策略能实现三相四 桥臂逆变器的解耦控制，且控制方法简单，易于理解和实现。与常规的正弦波 调制方法相比，直流母线电压利用率得到了提高，且具有很好的带不平衡负载 能力。 2 三相四桥臂逆变器系统模型 图1 示出三相四桥臂逆变器主电路结构图。为便于分析，假设直流电源E 分 为两部分，中间点电位为零。4 个桥臂的中间点电压分别为ua，ub，uc，uN，电感电流分别为iLa，iLb，iLc，三相输出电压分别为uoa，uob，uoc，输出电 流分别为ioa，iob，ioc。 三相四桥臂逆变器的状态方程为： 三相四桥臂逆变器有8 个开关管器件，用Sa，Sb，Sc，SN 分别表示每个桥臂的开关函数。当桥臂上管开通，下管关断时，定义此桥臂的开关方式为 Si=1(i=a，b，c，N)；当桥臂上管关断，下管开通时，定义Si=0。 令SaN=Sa-SN，SbN=Sb-SN，ScN=Sc-SN，则桥臂输出电压与直流侧输入电
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
三相无源逆变器的构建及其MATLAB仿真1逆变器 1.1逆变器的概念 逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。 1.3逆变器的分类 现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。 2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。 3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。 4)……………. 2 三相逆变电路 三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。 图 1 三相逆变电路
日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生。 4MATLAB仿真 Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。 图 2 系统Simulink 仿真 所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM正弦脉宽调制。输出经过一个三相变压器隔离后通入一个三相的RLC负载模块（Three phase parallel RLC）。加入了两个电压测量单元voltage measurement和voltage measurement1，并将结果输出到示波器模块Scope1.
基于电压空间矢量控制的三相逆变器的研究 1、SVPWM逆变电路的基本原理及控制算法 图1.1中所示的三相逆变器有6个开关，其中每个桥臂上的开关工作在互补状态，三相桥臂的上下开关模式得到八个电压矢量，包括6个非零矢量(001)、()、(011)、(100)、(101)、(110)和两个零矢量(000)、(111). 图1.-1 三相桥式电压型有源逆变器拓扑结构 在平面上绘出不同的开关状态对应的电压矢量，如图1.2所示。由于逆变器能够产生的电压矢量只有8个，对与任意给定的参考电压矢量，都可以运用这8个已知的参考电压矢量来控制逆变器开关来合成。 图1.2 空间电压矢量分区 图1.2中，当参考电压矢量在1扇区时，用1扇区对应的三个空间矢量U sv1 、U sv2 、U sv3来等效参考电压矢量。若1.2 合成矢量 ref U所处扇区N的判断 三相坐标变换到两相β α-坐标： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ) ( ) ( ) ( 2 3 - 2 3 2 1 - 2 1 - 1 3 2 ) ( ) ( t t t t t u u u u u co bo ao β α （1.1） 根据u α 、u β 的正负及大小关系就很容易判断参考电压矢量所处的扇区位
置。如表1.1所示。 表1.1 参考电压矢量扇区位置的判断条件 可以发现，扇区的位置是与u β、 u u βα-3及u u βα--3的正负有关。为 判断方便，我们设空间电压矢量所在的扇区N N=A+2B+3C （1.2） 其中，如果u β ＞0，那么A=1,否则A=0 如果u u βα-3 ＞0，那么B=1,否则B=0 如果u u βα--3 ＞0，那么C=1,否则C=0 1.3 每个扇区中基本矢量作用时间的计算 在确定参考电压矢量的扇区位置后，根据伏秒特性等效原理，采用该扇区三个顶点所对应的三个电压空间矢量来逼近参考电压矢量。以参考电压矢量位于3扇区为例，如图1.3所示，参考电压U ref 与U 4的夹角为γ。
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。
目录 摘要....................................................................................... - 2 - Abstract .................................................................................. - 3 - 第一章引言 .......................................................................... - 4 - 1.1 设计背景....................................................................... - 4 - 1.2 设计任务....................................................................... - 4 - 第二章方案选择论证 .......................................................... - 6 - 2.1方案分析........................................................................ - 6 - 2.2方案选择........................................................................ - 6 - 第三章电路设计 ................................................................ - 7 - 3.1 主电路原理分析............................................................ - 7 - 第四章仿真分析 ................................................................ - 9 - 4.1 建立仿真模型 ............................................................... - 9 - 4.2仿真参数的设置 .......................................................... - 10 - 4.3 仿真结果及波形分析................................................... - 11 - 第五章设计总结 ................................................................ - 26 - 致谢................................................................................. - 27 - 参考文献............................................................................... - 28 -
2020年三相逆变器M a t l a b仿真精编版
三相无源电压型SPWM逆变器的构建及其MATLAB仿真 09 电气工程及其自动化邱迪 摘要：本文简要介绍了三相无源电压型SPWM输出的逆变器的构建和工作方式及其MATLAB仿真。 关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术 MATLAB仿真 Abstract: This paper introduces briefly the construction of 3-phase inverter which output SPWM wave and the MATLAB-based simulation. Key word: Three-phase inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation Power electronic technology 1逆变器 1.1逆变器的概念 逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。 [1] 1.2逆变器涉及的技术 逆变器的构建应用了电力电子学科中的很多关键技术。电路中电流的可控流通断开的过程中应用了多种可控硅类型的电力电子器件；开关的控制过程应用了基于微处理
器的现代控制技术；对于正弦波形的仿制过程应用了正弦波脉宽调制（SPWM）技术等等。 1.3逆变器的分类 现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。 2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。 3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。 4)按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管 逆变等等。 5)按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。 6)按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆 变。 7)按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。[2] 2 三相逆变电路 三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。
浦江学院2015 届毕业设计（论文） 题目：三相四桥臂逆变电源的设计 专业：电气工程及其自动化 班级：浦电气1105 姓名： 指导老师： 起讫日期： 2015年6月
三相四桥臂逆变电源的设计 摘要 传统的三相逆变电源采用三桥臂结构，但是在不对称负载情况下，三相输出电压会产生负序分量和零序分量，这些因素会干扰系统的输出效果，造成系统三相电压输出不对称。为了抑制这种不对称的情况，本文引用了三相四桥臂拓扑结构。三相四桥臂逆变电源可以在三相负载不对称时保持三相输出电压的对称输出，且具有系统容量小成本较低的优点。 本文通过建立三相四桥臂逆变电源的数学模型，由数学模型可以得到输出电压和电感电流等各个变量之间的关系，从而实现对输出电压的控制。本文构建了基于瞬时对称分量法下四桥臂逆变器的平均模型，该逆变器在带三相不平衡负载的情况下，可以提供三相对称电压。三相电压和电流通过瞬时对称分量法可以分解为瞬时的正序、负序和零序分量，并在各自的参考系中转变成直流信号，再分别加以PI控制。同时本文给出了控制器设计的详细推导和软件实现方法。 关键词：三相四桥臂逆变电源，数学模型，对称分量，三相对称电压
The Design of Three-phase Four-leg Inverter Abstract Conventional three-phase inverter adopts three-leg topology. But when the loads are unsymmetric, undesired components of negative sequence and zero sequence which come from three-phase output voltages will cause unsymmetric output in system. For the sake of suppressing the asymmetry, a three-phase four-leg inverter which is proposed in this paper can ensure the three-phase symmetrical outputs when the loads are unsymmetric, in addition it has the advantage with smaller capacity and lower cost. This paper establish four bridge three-phase inverter arm of the mathematical model, the model can get four bridge three-phase inverter arm of the output voltage and current, inductance of the relationship between the different variables, so it can realize the output voltage control.The thesis have built average models of a four-leg inverter based on the symmetrical components, and proposed a improved control strategy. Symmetrical components of three-phase voltage and current are decomposed into DC quantities which can be controlled by PI in their respective reference systems. This paper describes the detailed derivation of controller design and software implementation. Keywords: four-leg three-phase inverter，mathematical model，symmetrical components，The three-phase symmetrical voltage
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）。
三相无源电压型SPWM逆变器的构建及其MATLAB仿真 09 电气工程及其自动化邱迪 摘要：本文简要介绍了三相无源电压型SPWM输出的逆变器的构建和工作方式及其MATLAB 仿真。 关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术MATLAB仿真 Abstract: This paper introduces briefly the construction of 3-phase inverter which output SPWM wave and the MATLAB-based simulation. Key word:Three-phase inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation Power electronic technology 1逆变器 1.1逆变器的概念 逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。[1] 1.2逆变器涉及的技术 逆变器的构建应用了电力电子学科中的很多关键技术。电路中电流的可控流通断开的过程中应用了多种可控硅类型的电力电子器件；开关的控制过程应用了基于微处理器的现代控制技术；对于正弦波形的仿制过程应用了正弦波脉宽调制（SPWM）技术等等。 1.3逆变器的分类 现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。
2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。 3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。 4)按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。 5)按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。 6)按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。 7)按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。[2] 2 三相逆变电路 三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。 图 1 三相逆变电路 日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生。
第二章 三相四桥臂的大信号平均建模与模型分析 本章通过建立三相四桥臂的大信号模型，并将该模型转换到同步旋转坐标系（dq0）中，并进行分析、计算，得出： 1、三相四桥臂逆变器存在三相电压耦合，系统需要进行解耦； 2、通过模型的简化分析，从理论上证明第四桥臂可以独立控制的结论。 本章所建立的理论为后几章关于“三相四桥臂控制单路”的研究提供了依据。 §2.1 在abc 坐标系下的大信号平均模型 桥臂开关信号平均建模法是一种常见的方法[49-50]，它实质是将图2.1中的每个桥臂等效为图2.2的受控源形式。 图2-１ 通用桥臂单元 图2-2 桥臂的平均大信号模型 Fig.2-１ Generic phase leg cell Fig. 2-2 Average large-signal model of phase leg 在理想情况下，图2.2中的参数约束条件为[51]： ?? ?===（开关管两端的电压） （流过开关管的电流）01 00V i S 0=S ，表示开关管S 断开，流过该管的电压为零；1=S ，表示开关管S 导通，该 开关管两端的电压为零，为了桥臂不令直通短路，任何时间桥臂上下管（ip S 、in S ）都有下式成立： 0=+in ip S S （2-1） 忽略电路电流电压的高频纹波，则得到i V 、p i 的平均值为： dc i V d V ?= φi d I i p ?= i in ip
式中：i d （c b a i ,,=）为上管开通占空比。 将图1-1中的逆变桥桥臂用图2-2的平均模型的替代，得到图2-3的三相四桥臂的平均大信号模型。 图２-３ 四桥臂逆变器的平均大信号模型 Fig. ２-３ Average large-signal model of four-leg inverter 由于该模型是在静止的abc 坐标系下得到的，称为abc 坐标系下的模型。模型中，a i ， b i ， c i 为三相电感电流；n i 为第四桥臂电流；p i 为直流电压源输出电流；La i ，Lb i ，Lc i 是三相负载电流。根据图2-3，列写电路方程如下： a a b b c c P n n i d i d i d i d i =+++ (2-4) a a a b b b c c c d d d d d d d d d d d d n dc f n n dc n dc f n n dc n dc f n n dc i i d V L V L d V t t i i d V L V L d V t t i i d V L V L d V t t ?=+-+???=+-+?? ?=+-+?? (2-5) a b c ()n i i i i =-++ (2-6) a a a b b b c c c d d L f L L i V i i C V i t i V i ?????? ??????=+?????? ???????????? (2-7) 若定义：
三相电压型逆变器 一．电力电子器件的发展： 1.概述： 1957年可控硅(晶闸管)的问世，为半导体器件应用于强电领域的自动控制迈出了重要的一步，电力电子开始登上现代电气传动技术舞台，这标志着电力电子技术的诞生。20世纪60年代初已开始使用电力电子这个名词，进入70年代晶闸管开始派生各种系列产品，普通晶闸管由于其不能自关断的特点，属于半控型器件，被称作第一代电力电子器件。随着理论研究和工艺水平的不断提高，以门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极性晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器件迅速发展，被称作第二代电力电子器件。80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型第三代电力电子器件异军突起，而进入90年代电力电子器件开始朝着智能化、功率集成化发展，这代表了电力电子技术发展的一个重要方向 电子技术被认为是现代科技发展的主力军，电力电子就是电力电子学，又称功率电子学，是利用电子技术对电力机械或电力装置进行系统控制的一门技术性学科，主要研究电力的处理和变换，服务于电能的产生、输送、变换和控制。（电力电子的发展动向）电力电子技术包括功率半导体器件与IC 技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中电力电子器件是电力电子技术的重要基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件，用于电能变换和电能控创电路中
的大功率(通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)电子器件。广义上电力电子器件可分为电真空器件(Electron Device)和半导体器件(Semiconductor Device)两类。 2.发展： A.整流管： 整流管是电力电子器件中结构最简单、应用最广泛的一种器件。目前主要有普通整流管、快恢复整流管和肖特基整流管三种类型。电力整流管在改善各种电力电子电路的性能、降低电路损耗和提高电源使用效率等方面发挥着非常重要的作用。目前，人们已通过新颖结构的设计和大规模集成电路制作工艺的运用，研制出集PIN整流管和肖特基整流管的优点于一体的具有MPS、SPEED和SSD等结构的新型高压快恢复整流管。它们的通态压降为IV 左右，反向恢复时间为PIN整流管的1/2，反向恢复峰值电流为PIN整流管的1/3。 B.晶闸管： 自1957年美国通用电气公司GE研制出第一个晶闸管开始，其结构的改进和工艺的改革，为新器件开发研制奠定了基础，其后派生出各种系列产品。1964年，GE公司成功开发双向晶闸管，将其应用于调光和马达控制；1965年，小功率光触发晶闸管问世，为其后出现的光耦合器打下了基础；60年代后期，出现了大功率逆变晶闸管，成为当时逆变电路的基本元件；逆导晶闸管和非对称晶闸管于1974年研制完成。 C.门极可关断晶闸管： GTO可达到晶闸管相同水平的电压、电流等级，工作频率也可扩展到
院（系）：电气工程学院
摘要 根据三相桥式SPWM逆变电路的工作原理以及特点，采用Simulink中的相关模块建立仿真模型，仿真分析其典型电流、电压波形和工作过程，得到了三相桥式SPWM控制波、负载线电压、负载相电压、负载相电流、负载中性点电压、电源电流波形，解决了三相桥式SPWM逆变电路教学中的难点问题。利用该模型辅助三相桥式SPWM逆变电路教学，直观生动，交互性强，动态显示传真波形。论述了单项正弦波逆变器的工作原理，介绍了SG3524的功能及产生SPWM波的方法，对逆变器的控制及保护电路做了详细介绍，给出了输出电压波形的实验结果。 关键词：三相桥式SPWM逆变；Simulink；仿真；波形；
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1三相桥式SPWM逆变电路的设计内容及要求....... 错误！未定义书签。 2.2SPWM逆变器的工作原理 ....................... 错误！未定义书签。第3章 SPWM逆变器的工作原理. (4) 3.1工作原理 (4) 3.2 控制方式 (5) 3.2.1单极性正弦脉宽调制 (5) 3.2.2双极性正弦脉宽调制 (6) 3.3 正弦脉宽调制的调制算法 (7) 3.3.1 自然采样法 (7) 3.3.2规则采样法 (7) 3.3.3 双极性正弦波等面积法 (7) 第四章MATLAB仿真设计 (8) 4.1 主电路 (8) 4.2 控制电路设计 (9) 4.3仿真结果与分析 (10) 第五章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)
第1章绪论 电力电子技术是跨越电力技术、电子技术和控制技术理论三个领域的一门新兴交叉学科，它主要研究应用了电路领域的各种电力半导体器件及其装置，以实现对电能的变换和控制。它可以看成是弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。电力电子技术广泛应用于一般工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等。该课程已成为电气工程与自动化、自动化、电力系统自动化等电类专业的重要专业基础课。 正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛地应用于国民经济生产生活中，其中有：针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源UPS (Uninterruptle Power Supply)；针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源EPS ( Emergence Power Supply)；针对船舶工业用电的岸电电源 SPS(Shore Power Supply)；还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新，特别是以绝缘栅极双极型晶体管IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现，大大简化了正弦逆变电源的换相问题，为各种 PWM 型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法，从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制。 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6个功率管都工作在较高频率，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本文针对正弦波输出变压变频电源 SPWM调制方式及数字化控制策略进行了研究，以SG3524为主控制芯片，以期得到一种较理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。
分类号密级 U D C 学 位 论 文 三相四桥臂逆变器的设计与解耦控制 作者姓名：王狄 指导教师：张化光教授副导师：陈宏志讲师 申请学位级别：硕士学科类别：工学 学科专业名称：电力电子与电力传动 论文提交日期：2008年2月22日论文答辩日期：2008年2月26日学位授予日期：答辩委员会主席： 评阅人： 东北大学 2008 年2月
A Thesis for the Degree of Master in Power Electronics and Electric Drives Design and Decoupling Control Strategy of the Three-phase Four-leg Inverter By Wang Di Supervisor : Professor Zhang Huaguang Northeastern University February 2008
独创声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 （如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意） 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：签字日期：