电力电子课设-三相逆变电路设计
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三相全桥逆变电路详解三相全桥逆变电路,听起来挺复杂吧?别担心,咱们慢慢来,聊聊这个有趣的东西。
这玩意儿可不是用来做饭的,而是电力电子领域里的明星。
想象一下,三相电像三条欢快的小溪流淌,各自有自己的节奏。
当它们在一起的时候,就能发出美妙的和声。
而全桥逆变器就是在这个过程中起到关键作用的,仿佛是乐队里的指挥,让每个音符都完美契合。
说到逆变器,大家可能会想,为什么要逆变呢?哈哈,简单来说,逆变器就是把直流电“变身”成交流电,就像魔术一样。
你想象一下,家里的电池,给你提供的是直流电,而大多数家用电器需要的是交流电。
这时候,逆变器就像是个桥梁,把这两者连接起来,嘿,真是太神奇了!而三相全桥逆变器更是其中的佼佼者,它能把三相直流电转变为三相交流电,效率高得惊人,几乎能说是电力界的“超人”。
聊聊它的结构,三相全桥逆变器可不简单,里面可是有四个开关元件,通常用的是MOSFET或者IGBT。
它们就像一队忠诚的士兵,听从指挥,按下去就通,松开就断。
每个开关都有自己的职责,要是哪个开关没跟上节奏,整个系统就会乱套。
想想,如果你在跳舞,突然踩错了节拍,那可就尴尬了!所以,开关的控制信号得精准无误,这样才能确保输出的交流电波形美如画。
我们得说说三相全桥逆变器的优点,嘿,真的是优点多多!它的输出电流波形特别好,几乎没有谐波,像喝了灵芝一样清爽。
这种特性让电器工作得更加稳定,寿命也更长。
能量转换效率高,可以达到95%以上。
想想,这可是省电的利器,大家都爱吧?就像你喜欢吃美味的东西,又不想长肉一样,三相全桥逆变器就是这种“美味”。
再说说应用,三相全桥逆变器可用的地方可多了,风能发电、太阳能发电、还有电动汽车充电等等,真是无所不在。
想象一下,阳光照射下,太阳能电池板收集的能量,通过逆变器转变成交流电,供给你的家,嘿,生活多美好!而电动汽车的充电桩,更是离不开它,让你在路上畅行无阻,真是现代科技的奇迹。
这个系统也有点小麻烦,比如控制复杂性就高了,设计的时候可得小心翼翼,不能马虎哦。
课程设计报告题目三相可控整流技术的工程应用学院名称电气信息学院专业班级 xxxxxxxxxxxxxxx学号 xxxxxxxxxx学生姓名 xxxxx指导教师 xxxxxxx2012年1月12日摘要电力电子技术在电力系统中有着非常广泛的应用。
据估计,发达国家在用户最终使用的电能中,有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。
电力系统在通向现代化的进程中,电力电子技术是关键技术之一。
可以毫不夸张地说,如果离开电力电子技术,电力系统的现代化就是不可想象的。
整流电路技术在工业生产上应用极广。
如调压调速直流电源、电解及电镀的直流电源等。
整流电路就是把交流电能转换为直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要也是应用得最为广泛的电路,不仅应用于一般工业,也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统及其他领域。
因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用。
关键词:电力电子三相桥式可控电路整流AbstractPower electronics technology has a very wide range of applications in the power system. It is estimated that in developed countries more than 60% of the electrical energy at least through the end-use of electricity, more than once device processing power electronic converters. Power system in the process leading to the modern power electronics technology is one of the key technologies. It is no exaggeration to say that, if you leave power electronics technology, the modernization of the electric power system is unthinkable.Rectifier circuit technology has very wide application in industrial production. Such as voltage variable speed DC power supply, electrolysis and electroplating DC power. The rectifying circuit is the AC power is converted to DC power circuit. Most of the rectifier circuit by the transformer, rectifier circuit, and filters. It has been widely used in the field of DC motor speed control, generator excitation regulator, electrolysis, electroplating.Rectifier circuit, especially the three-phase bridge controlled rectifier circuit is the most important and the most widely used application circuit in the power electronics technology is not only used in general industrial, is also widely used in the transportation, electric power systems, communication systems, energy systems and other fields. Comparative analysis and study of the three-phase bridge controlled rectifier circuit parameters and the different nature of the work load has great practical significance, this is not only an important part of the learning power electronic circuit theory and engineering practice The practical application of predictive and guiding role.Key words:Power electronic Three-phase bridge controlled circuit Rectifier目录摘要 (2)一.设计任务书 (5)二.设计说明 (6)2.1设计目的 (6)2.2作用 (6)2.3技术指标 (6)三.设计方案的选择 (7)3.1三相桥式可控整流电路原理 (7)3.2三相桥式可控整流电路原理图 (7)3.3三相桥式可控整流电路工作波形 (8)3.4总设计框图 (10)四.触发电路的设计 (11)五.保护电路的设计 (12)5.1过电压保护 (12)5.2过电流保护 (13)六.参数的计算 (14)七.器件选择清单 (15)八.三相桥式可控整流电路的工程应用 (16)九.心得体会 (16)参考文献 (17)一.设计任务书院系:xxxxxxxxx年级:xxxxxx专业班级:xxxxxxxxxx二.设计说明2.1设计目的合理运用所学知识,进行电力电子电路和系统设计的能力,理解和掌握常用的电力电子电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法,掌握元器件的选择计算方法。
电力电子学—三相逆变电路工作原理第4章直流/交流变换器01逆变器的类型和性能指标目录02电压型单相方波逆变电路工作原理03单相逆变器的单脉波脉冲宽度调制(PWM)04正弦脉冲宽度调制技术(SPWM)05三相逆变电路工作原理三相逆变电路工作原理01电压型三相逆变工作原理目录02电流型三相逆变工作原理03三相逆变器的SPWM控制01电压型三相逆变工作原理有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)三个单相逆变器构成的三相逆变器逆变器1逆变器2逆变器3+−ABC NV dc变压器作用:⏹隔离;⏹升降压。
逆变器拓扑:⏹半桥;⏹全桥。
输出形式:⏹三相三线制;⏹三相四线制。
☐三个逆变器基波依次相差120R A RBNC星形负载R ABCRR三角形负载Q 1V dcQ 4D 1D 4AD 3D 6B Q 3Q 6D 5D 2Q 5Q 2CQ1 Q4D1D4AD3D6BQ3Q6D5D2Q5Q2CNV dc/2V dc/2oωtωtωtv Q1v Q2v Q3ωtωtv Q4v Q5v Q6ωtV dcωtv ABωtv BCωtv CAωtv ANωtv BNωtv CN2V dc/3V dc/3☐每个桥臂工作于180︒导通方式;☐各相基波依次相差120︒;☐线电压为120︒方波。
导电顺序:561→612→123→234→345→456→561Q 1Q 4D 1D 4AD 3D 6BQ 3Q 6D 5D 2Q 5Q 2CNV dc /2V dc /2o()21111sin sin 5sin 7sin11sin13571113D AN V v t t t t t t ωωωωωωπ⎛⎫=+++++ ⎪⎝⎭()231111sin sin 5sin 7sin11sin13571113D AB V v t t t t t t ωωωωωωπ⎛⎫=--+++⎪⎝⎭无3次倍频谐波,只含5、7、11、13等高阶低次谐波,n 次谐波幅值为基波幅值的1/n 。
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内容。
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 设计内容: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)。
三相逆变桥式电路原理引言:三相逆变桥式电路是一种常见的电力电子应用电路,广泛应用于变频器、UPS电源、工业电炉等领域。
它通过逆变器将直流电能转换为交流电能,实现对电力信号的调整和控制。
本文将详细介绍三相逆变桥式电路的原理和工作过程。
一、三相逆变桥式电路的基本结构三相逆变桥式电路由6个可控开关管组成,分别为上、下桥臂和中间桥臂。
上、下桥臂分别由两个可控开关管和两个二极管组成,中间桥臂由两个可控开关管组成。
其中,可控开关管可以是晶闸管、IGBT等。
三相逆变桥式电路的基本结构如下:1. 上桥臂:S1和S2控制开关管,D1和D2为二极管;2. 中间桥臂:S3和S4控制开关管;3. 下桥臂:S5和S6控制开关管,D3和D4为二极管。
二、三相逆变桥式电路的工作原理三相逆变桥式电路的工作原理可以分为两个周期进行说明。
第一个周期:1. 上桥臂:S1和S2导通,D1和D2截止,直流电源的正极连接到交流负载上;2. 中间桥臂:S3和S4截止;3. 下桥臂:S5和S6截止。
此时,交流负载上的电流流向为正向,正向电压为直流电源的正向电压。
第二个周期:1. 上桥臂:S1和S2截止;2. 中间桥臂:S3和S4导通;3. 下桥臂:S5和S6导通,D3和D4截止,直流电源的负极连接到交流负载上。
此时,交流负载上的电流流向为反向,反向电压为直流电源的负向电压。
通过不断交替切换两个周期的工作状态,三相逆变桥式电路实现了将直流电能转换为交流电能。
同时,通过控制可控开关管的导通和截止,可以实现对输出电流的调节和控制。
三、三相逆变桥式电路的优点1. 输出电流稳定:通过控制可控开关管的导通和截止,可以实现对输出电流的精确控制,从而实现稳定的输出电流。
2. 反向电压低:三相逆变桥式电路采用桥式结构,使得反向电压降低,减少了对电子元件的压力。
3. 输出功率大:三相逆变桥式电路适用于大功率输出,可以满足工业电炉等高功率负载的需求。
4. 输出电流质量高:由于三相逆变桥式电路的输出电流频率高,波形质量好,可以满足对电力质量要求较高的应用场景。
综合课设报告一、背景意义和目的近年来,随着微机,中小型计算机的普及和航天航空数据通信,交通邮电等专业的迅速发展,以及为了各种自动化仪器、仪表和设备套的需要,当代对电源的需求不仅日益增大,而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/端、远距离操作和信息保护等线性稳压电源功能提出了更高的要求,对于这些要求。
传统的线性稳压电源无法实现,和线性稳压电源相比,开关电源具有:效率高,稳压围宽,体积小重量轻,安全可靠。
学习目的:1. 巩固电力电子以及dsp课程的理论知识;2. 学习和掌握中电力电子系统控制系统设计的基本方法,设计一个三相50Hz交流稳压电源;3.培养学生独立分析和解决工程问题的工作能力及实际工程设计的基本技能4.提高编写技术文件和制图的技能。
二、任务要求对三相50Hz交流稳压电源的理论进行研究,设计一台样机,参数为50Hz,电压36V,容量为100VA,电压稳定度95%,失真度小于5%,效率80%。
三、设计容1.研究三相50Hz交流稳压电源的理论,并进行仿真;2.了解三相50Hz交流稳压电源的算法,软件设计编程及调试;3.相应的硬件电路设计和调试。
四、系统原理1.系统主电路,采样调理电路,控制电路,光电隔离电路,和保护电路组成,系统组成框图如图1所示,图1 系统组成框图2.系统主电路系统主电路是典型的AD-DC-AD逆变电路,由整流电路、中间电路、逆变电路和隔离变压器构成。
整流电路将输入的三相交流电经整流;中间电路滤波后的直流供给逆变器;逆变电路将直流电逆变为50Hz的三相正弦交流电。
主电路系统组成框图如图2所示。
图2 主电路系统组成框图1)主电路参数的确定为了得到36V的电压,我们知道逆变过来的电路中的关系,直流侧的电压U d =V vM U807.020*2*2*2*2==这里的调制度M=0.7; U=36/1.732=20V .逆推过去,U d 是经过不可控整流过来的,U d =2.45*U 0;所以U 0=32.65V 。
西南交通大学电力电子课程设计三相全控整流电路设计院系:电气工程系专业:电力机车及其自动化姓名:李哲旭班级:电车二班学号:2014121034目录第一章:绪论第二章:电路设计及其功能介绍第三章:仿真实现及其波形分析第四章:总结第一章:绪论整流电路是电力电子电路中出现最早的一种,它是一种将交流电变为直流电的电路,在工业技术上应用十分广泛。
主要用在直流电动机调速,发电机励磁调节,电镀,电解等各种工业生产领域。
整流电路形式多种多样,按照电路结构可分为桥式电路和零式电路;按组成器件可分为不可控、半控和全控三种。
按交流输入相数分为单相电路和多相电路。
在此,我们着重讨论三相桥式全控整流电路!三相桥式整流电路是现代整流电路中应用最为广泛的,整流电路通常由主电路,滤波器,和变压器组成。
20世纪70年代以后,主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路与负载之间,用于滤除脉动直流电压中的交流成分。
变压器设置与否视具体情况而定。
变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离(可减小电网与电路间的电干扰和故障影响)。
整流电路的种类有很多,有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。
把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。
整流器的输入端一般接在交流电网上。
为了适应负载对电源电压大小的要求,或者为了提高可控整流装置的功率因数,一般可在输入端加接整流变压器,把一次电压U1,变成二次电压U2。
由晶闸管等组成的全控整流主电路,其输出端的负载,我们研究是电阻性负载、电阻电感负载(如直流电动机的励磁绕组,滑差电动机的电枢线圈等)。
以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。
为此,只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚,就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间,这样负载上直流平均值就可以得到控制。
无源三相PWM逆变器控制电路设计无源三相PWM逆变器是一种常用于电力电子领域的逆变器拓扑结构,用于将直流电能转换为三相交流电能。
它具有输出电压质量高、功率密度大、效率高等优点,在工业控制和电力传输领域得到广泛应用。
本文将介绍无源三相PWM逆变器的基本原理和控制电路设计。
无源三相PWM逆变器的基本原理是通过对输入直流电源进行逆变,将直流变为三相交流电。
其核心组成部分是三相桥臂,由六个开关管组成。
具体来说,当开关管导通时,对应的桥臂输出正半周波;当开关管关断时,对应的桥臂输出负半周波。
通过合理地控制开关管的通断,可以实现对输出电压的调节。
对于开关管的控制,一种常见的方式是采用硬开关控制。
即通过控制信号,使得开关管在正半周波和负半周波之间切换。
此外,还可以采用软开关控制,通过逐渐切换开关管的通断状态,使得开关过程更加平滑,减小开关噪声。
对于输出电压的调节,一种常用的方式是采用PWM控制方法。
通过不同的PWM信号,可以控制开关管的通断时间,从而实现对输出电压的精确调节。
具体来说,可以根据需要调节PWM信号的占空比和频率,来控制输出电压的大小和波形。
在设计无源三相PWM逆变器的控制电路时,需要考虑以下几个方面:1.控制电路的可靠性:由于逆变器的开关管需要频繁地进行开关操作,因此控制电路需要具备较高的可靠性,以保证逆变器的正常工作。
2.控制电路的稳定性:控制电路需要稳定地输出PWM信号,并能够适应不同的工况和负载变化,以保证逆变器的输出电压稳定和质量优良。
3.控制电路的精度:控制电路需要能够实现对输出电压的精确调节和控制,以满足不同应用的需求。
综上所述,无源三相PWM逆变器的控制电路设计十分重要。
在设计过程中,需要综合考虑电路的可靠性、稳定性和精度,并根据具体的应用要求选择合适的控制方式和控制策略。
通过合理的设计,可以实现逆变器的性能优化和节能降耗的目标。
电力电子课设-三相逆变电路设计(总21页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--摘要本次课程设计题目要求为三相电压源型SPWM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部分电路以及元器件的取舍,比如驱动电路、抗干扰电路、正弦信号产生电路等,其中部分电路的绘制采用了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:三相电压源型逆变电路 Matlab 仿真目录摘要................................................ 错误!未定义书签。
1 设计原理.......................................... 错误!未定义书签。
SPWM控制原理分析.............................. 错误!未定义书签。
PWM的基本原理............................. 错误!未定义书签。
SPWM逆变电路及其控制方法.................. 错误!未定义书签。
IGBT简介...................................... 错误!未定义书签。
逆变电路....................................... 错误!未定义书签。
三相电压型桥式逆变电路......................... 错误!未定义书签。
2 设计方案.......................................... 错误!未定义书签。
逆变器主电路设计............................... 错误!未定义书签。
脉宽控制电路的设计............................. 错误!未定义书签。
SG3524芯片................................ 错误!未定义书签。
利用SG3524生成SPWM信号................... 错误!未定义书签。
驱动电路的设计................................. 错误!未定义书签。
IR2110芯片................................ 错误!未定义书签。
驱动电路................................... 错误!未定义书签。
3 软件仿真.......................................... 错误!未定义书签。
Matlab软件.................................... 错误!未定义书签。
建模仿真....................................... 错误!未定义书签。
4 心得体会.......................................... 错误!未定义书签。
参考文献............................................ 错误!未定义书签。
附录................................................ 错误!未定义书签。
三相电压源型SPWM逆变器的设计1 设计原理SPWM控制原理分析PWM的基本原理PWM(Pulse Width Modulation)控就是对脉冲的宽度进行调制的技术,即通过一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要的波形。
PWM控制技术最重要的理论基础是面积等效原理,即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。
SPWM控制技术是PWM控制技术的主要应用,即输出脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效。
SPWM逆变电路及其控制方法SPWM逆变电路属于电力电子器件的应用系统,因此,一个完整的SPWM逆变电路应该由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断,来完成整个系统的功能。
目前应用最为广泛的是电压型PWM逆变电路,脉宽控制方法主要有计算机法和调制法两种,但因为计算机法过程繁琐,当需要输出的正弦波的频率、幅值或相位发生变化时,结果都要变化,而调制法在这些方面有着无可比拟的优势,因此,调制法应用最为广泛。
u,把接收调制的信号所为调制法,就是把希望输出的波形作为调制信号tu,通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。
本次课程设计任务要作为载波c求设计三相电压源型SPWM 逆变电路,输出PWM 电压波形等效为正弦波,因而信号波采用正弦波,载波采用最常用的等腰三角形。
单相桥式电路既可以采取单极性调制,也可以采用双极性调制,而三相桥式PWM 逆变电路,一般采用双极性控制方式。
所为单极性控制方式,就是在信号波t u 的半个周期内三角波载波c u 只在正极性或负极性一种极性范围内变化,所得到的PWM 波形也只在单个极性范围变化的控制方式,和单极性PWM 控制方式相对应的是双极性控制方式。
采用双极性方式时,在t u 的半个周期内,三角波载波不再是单极性的,而是有正有负,所得到的PWM 波也是有正有负。
在t u 的一个周期内,输出的PWM 波只有d U 两种电平,而不像单极性控制时还有零电平。
仍然在调制信号t u 和载波信号c u 的交点时刻控制各开关器件的通断。
在t u 的正负半周,对各个开关器件的控制规律相同。
IGBT 简介绝缘栅双极晶体管(IGBT )本质上是一个场效应晶体管,只是在漏极和漏区之间多了一个 P 型层。
根据国际电工委员会的文件建议,其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。
IGBT 的结构剖面图如图1所示。
它在结构上类似于MOSFET ,其不同点在于IGBT 是在N 沟道功率MOSFET 的N+基板(漏极)上增加了一个P+ 基板(IGBT 的集电极),形成PN 结j1 ,并由此引出漏极、栅极和源极则完全与MOSFET 相似。
图1 IGBT结构剖面图由图可以看出,IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区GTR ,其简化等效电路如图3所示。
图中Rdr是厚基区GTR的扩展电阻。
IGBT是以GTR 为主导件、MOSFET 为驱动件的复合结构。
IGBT的特性和参数特点可以总结为:1)IGBT开关速度高,开关损耗小;2)在相同电压和电流定额的情况下,IGBT的安全工作区比GTR大,而且具有耐脉冲电流冲击的能力;3)IGBT的通态压降比VDMOSFET低,特别是在电流较大的区域;4) 与电力MOSFET和GTR相比,IGBT的耐压和通流能力还可以进一步提高,同时可以保持开关频率高。
逆变电路逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波,经低通滤波器滤波后,从而使负载上得到的实际电压为正弦波,逆变电路是由4个IGBT管(VT1、VT2、VT3、VT4)组成的全桥式逆变电路组成,如图2所示。
图2 逆变电路当交流侧接在电网上,即交流侧接有电源时,称为有源逆变;当交流侧直接和负载连接时,称为无源逆变。
此外,逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种:直流侧是电压源的称为电压型逆变电路,直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。
本次课程设计任务要求为电压型逆变电路的设计。
电压型逆变电路有以下主要特点:1)直流侧为电压源,或并联有大电容,相当于电压源。
直流侧电压基本无脉动,直流回路呈现低阻态。
2)由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压波形为矩形波,并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗角情况不同而不同。
3)当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
三相电压型桥式逆变电路用三个单相逆变电路可以组合成一个三相逆变电路。
但在三相逆变电路中,应用最为广泛的还是三相桥式逆变电路。
采用IGBT作为开关器件的三相电压型桥式逆变电路如图3所示,可以看成是由三个半桥逆变电路组成。
图3 三相电压型桥式逆变电路电路的直流侧通常只有一个电容器就可以了,但为了方便分析,画作串联的两个电容器并标出假想中点N'。
和单相半桥、全桥逆变电路相同,三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式也是180︒导电方式,即每个桥臂的导电角度为180︒,同一相(即同一半桥)上下两个臂交替导电,各相开始导电的角度以此相差120︒。
这样,在任一瞬间,将有三个桥臂同时导通。
可能是上面一个臂下面两个臂,也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。
因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行,因此也被称为纵向换流。
以下分析三相电压型桥式逆变电路的工作波形。
对于U 相输出来说,当桥臂1导通时,2UN d u U '=,当桥臂4导通时,2UN d u U '=-。
因此,UN u '的波形是幅值为/2dU 的矩形波。
V 、W 两相的情况和U 相类似,VN u '、WN u '的波形形状和UN u '相同,只是相位依次差120°。
负载线电压可由下式求出:⎪⎭⎪⎬⎫-=-=-= UN'WN'WU WN'VN'VW VN'UN'UV u u u u u u u u u 设负载中点N 与直流电源假想中点N '之间的电压为NN u ',则负载各相的相电压分别为:⎪⎭⎪⎬⎫-=-=-=' NN WN'WN NN' VN'VN NN' UN'UN u u u u u u u u uOO OO O OOVN u 'WN u 'UVu NN u 'UNu Ui di UN u '图4 三相电压型桥式逆变电路的工作波形下面对三相桥式逆变电路的输出电压进行定量分析。
把输出线电压 展开成傅里叶级数得:111(sin sin 5sin 7sin11......)5711dUV u t t t t ωωωωπ=--+1sin (1)sin kd n t n t n ωωπ⎡⎤=+-⎢⎥⎣⎦∑ 式中,61n k =±,k 为自然数。