三相电压源型SPWM逆变器的设计
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摘要与整流相对应,把直流电变成交流电称为逆变。
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。
本文通过利用MATLAB设计分析三相电压源型逆变器PWM控制电路的方法,输出电压大小和波形的SPWM控制基本原理。
给出了基于双极性倍频正弦脉冲宽度调制法的三相电压源型逆变器的仿真实例,所谓调制法,即把希望输出的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。
目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM技术。
它使电力电子装置的性能大大提高,因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。
PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用,才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
关键词逆变MATLAB SPWM目录摘要1概述 (1)1.1任务要求 (1)1.2逆变电路简介 (1)1.3 PWM简介 (2)2方案设计 (3)2.1主电路分析 (3)2.2驱动电路的设计 (5)3 MATLAB仿真 (6)3.1三相SPWM波的产生 (6)3.2 SPWM逆变器仿真 (8)3.3 滤波器粗略分析 (11)4 心得体会 (12)参考文献 (14)三相电压源型SPWM逆变器的设计1概述1.1任务要求设计一三相电压源型SPWM逆变器电路,已知直流电源电压为250V,输出200V,50HZ;三相对称RL负载(星形接法),其中R的值为2Ω、L的值为10mH。
要求完成以下主要任务:(1)方案设计;(2)完成主电路的原理分析,各主要元器件的选择;(3)驱动电路的设计;(4)利用MATLAB仿真软件建模并仿真,获取输出电压电流波形,并对结果进行分析。
1.2逆变电路简介与整流相对应,把直流电变成交流电称为逆变。
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。
又逆变电路根据直流侧电源性质不同可分为两种: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;它们也分别被称为电压源型逆变电路和电流源型逆变电路。
36V三相SPWM交流电源控制系统的设计
一、设计内容
设计一种36v三相交流变频电源装置,主要包括整流电路、斩波电路和桥式逆变电路的设计,利用单片机实现对逆变电路的SPWM 调制。
输入的220V单相交流电,通过整流器,转换成直流电;直流电再经过逆变器转换成三相交流电。
二、基本要求
1.工作原理及整体方案设计思路。
2.在主电路的基础上,进行控制电路和保护电路设计。
3.对逆变电路控制器件进行驱动电路设计。
4.利用单片机AT89C52进行软件设计并仿真实现。
三、主要技术指标(或研究方向)
设计一个输入为单相交流工频220V,输出要求为三相36v,3A 的电源,输出频率为20Hz——100Hz,具有过载和短路保护。
四、应收集的资料及参考文献
[1]黄俊.电力电子变流技术[M].机械工业出版社,2004.5
[2]莫正康.半导体变流技术[M].机械工业出版社,2005.6
[3]王文郁.电力电子技术应用电路[M].机械工业出版
社,2008.9
五、进度
第1-2周:收集资料,设定方案
第3周:开题报告
第4-6周:设计电路,选择器件
第7周:中期答辩
第8-12周:进行驱动电路设计,利用单片机AT89C52进行软件设计
第13周:撰写论文
第14-15周:答辩。
三相SPWM逆变器仿真、原理分析1、基本原理按照输出交流电压半周期内的脉冲数,脉宽调制(PWM)可分为单脉冲调制和多脉冲调制;按照输出电压脉冲宽度变化规律,PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制(SPWM)。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高,为了使输出电压波形中基波含量增大,应选用正弦波作为调制信号U R。
这是因为等腰三角形的载波U T上、下宽度线性变化,任何一条光滑曲线与三角波相交时,都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
而且在三角载波U T不变条件下,改变正弦调制波U R的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期;改变正弦调制波U R的幅值,就可改变输出脉冲的宽度,进而改变U D中基波U DI的大小。
这就是正弦脉宽调制(sine pulse widthmodulated,SPWM)。
2、正弦脉宽调制方法(此处仅介绍了采样法)SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。
这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图:图一1上图为一三相电压源型PWM逆变器,VT1~VT6为高频自关断器件,VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管,为负载感性无功电流提供通路。
两个直流滤波电容C串联接地,中点0可以认为与三相Y接负载中点0等电位。
逆变器输出A、B C三相PWM 电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行,即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制,三相公用一个三角形载波U T,三相正弦调制信号U RA、U RB、U RC互差120°,可用A相来说明功率开关器件的控制规律,正如下图中所示。
当U RA>U T时,在两电压的交点处,给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号,则A相与电源中点0'间的电压U AO'E/2。
当U RA<U T时,在两电压的交点处给VT4导通信号、VT1关断信号,则U AO'-E/2。
* * * 学 院本科毕业设计(论文)作者姓名 指导教师学科门类 所学专业 题 目代分类号学号 密级 提交论文日期成绩评定 Voltage-source SPWM Inverter电压型三相逆变器就是供给逆变器的交流电源是三相电电源, SPWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单,通用性强,具有开关频率固定,控制和调节性能好,使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量,并能够消除谐波,且设计简单等一系列的优点,SPWM 正弦脉宽调制法是一种比较好的波形改善的方法。
SPWM正弦脉宽调制法的出现为中型和小型逆变器的快速发展起到了一个重要的推动作用。
伴随着电力电子技术的高速发展,电压型三相SPWM逆变器已被广泛应用在各个领域之中,并且SPWM技术已经成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。
通过电压型三相SPWM逆变器建模和仿真研究这项课题,能够加强自己对电压型三相SPWM逆变器控制原理和建模进行深入理解,并提高自己在三相电压逆变方面的计算机仿真能力,为今后自己从事交流电机控制与电源逆变相关工作打下良好的基础。
关键词:电压型;频率;SPWM;逆变器The AC power supply voltage three-phase inverter is supplied to the inverter is three-phase electric power supply, the technology of SPWM sine pulse width modulation method is simple in principle, strong versatility, with fixed switching frequency, control and regulation performance, so that the output voltage harmonic component contains only the fixed frequency, and can eliminate the harmonic, and has the advantages of simple design a series of, SPWM sine pulse width modulation method is a good waveform improvement. SPWM sine pulse width modulation method for the rapid development of medium and small inverter plays an important role in promoting. Along with the rapid development of power electronic technology, three-phase voltage-source SPWM inverter has been widely used in various fields, and the SPWM technology has become the most widely used PWM technology of inverter.Through research on Modeling and Simulation of three-phase voltage-source SPWM inverter this subject, it can make me have a strength to voltage three-phase SPWM inverter control principle and modeling a more depth understanding, and it can improve myself in the three-phase voltage inverter aspects of computer simulation ability, which can make me have a good foundation of engaged in AC motor control and power inverter related work.Key words: Voltage type; frequency SPWM; Inverter目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 引言 (1)2 电压型三相SPWM逆变器的工作原理及控制方法 (1)2.1 三相电压型逆变器电路 (1)2.2 SPWM控制的基本原理 (4)2.3电压型三相SPWM逆变器的实现及控制 (6)3 电压型三相SPWM逆变器的建模与仿真 (8)3.1 Simulink软件的介绍 (8)3.2 电压型三相SPWM逆变器的建模和仿真 (9)4 总结 (16)参考文献 (17)谢辞 (18)1 引言近年来,随着大功率全控型电力电子器件的研究与开发成功和应用技术的不断成熟,电能变换技术得到了突破性的进展,在一些领域中,已经开始使用各种新型逆变器电源,其中,也包括电动机。
2018年第2期信息通信2018(总第182 期)INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. N o 182)基于SPWM控制的三相逆变电源设计胡玉松(西华师范大学,四川南充637002)摘要:叙述了一种基于STC15单片机设计的SPW M三相逆变电源。
正弦波脉宽调制(SPWM)技术能够实时、准确 地实现变频控制要求,且逆变器输出电压谐波分量少。
采用STC15单片机内部PW M寄存器模式输出三路相位差 为120。
的SPWM波,使用IR2109作为三相全桥电路驱动芯片,输出经过LC低通滤波,最后在负载上得到稳定的正 弦波交流电。
实现表明三相逆变电源可以输出完整的正玄波,且输出电流大于2安培,电压大于60V,具有广泛的应用前景。
关键词:SPWM;三相逆变;全桥电路;L C滤波中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1673-1131(2018)02-0135-020引言随着半导体功率器件的快速发展,电力电子技术也日趋 成熟,被广泛应用于军用和民用产品等领域。
逆变电源作为 电力电子的一个重要方向,被广泛应用于交流电机的传动、不间断电源、变频电源、有源滤波器、风力发电等交流用电 设备。
逆变电源控制技术成为影响逆变电源性能的关键因素,经过多年的发展,SPWM成为逆变电源的主流控制技术,该技 术具有成本低、电路简单、技术能够实时、准确地实现变频控 制要求,且该技术控制的逆变器输出电压谐波分量少,输出电 压波形失真小等众多优势。
通过设置STC15内部定时器,产 生3路PWM信号,通过查找表的方式更改寄存器的值,使输静电防护装置也是如此,机场管理人员应该给与足够的重视, 积极引进先进的设备和技术,来满足社会发展的需求。
机场 的维护人员也要提高自身的技术水平,因为设备维护离不开 技术人员的参与,只有技术人员采用最先进的技术手段严格 地执行相关的操作,才能够在最大程度上满足设备维护的需 求,从而保障设备的正常运行,制定好维护的计划,根据整个 机场的运行情况,合理安排维护的时间和方式,在保证各项通 信设备正常运转,满足机场的正常运行情况下,按照计划进行 全面的、严格的维护。
具有完善保护功能的DSP三相SPWM逆变电源设计
1 系统介绍
根据结构不同,变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。
本文所研究的变频电源采用间接逆变结构即交-直-交变换过程。
首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换,然后在DSP 控制下把直流电源转换成三相SPWM 波形供给后级滤波电路,形成标准的正弦波。
变频系统控制器采用TI 公司推出
的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28335,它具有150MHz 高速处理能力,具备32 位浮点处理单元,单指令周期32 位累加运算,可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。
与上一代领先的数字信号处理器相比,最新的F2833x 浮点控制器不仅可将性能平均提升50%,还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28xTM 控制器软件的特点。
系统总体框图如图1 所示。
图1 系统总体框图
2 系统硬件设计
变频电源的硬件电路主要包含6 个模块:整流电路模块、IPM 电路模块、IPM 隔离驱动模块、输出滤波模块、电压检测模块和TMS320F28335 数字信号处理模块。
2.1 整流电路模块
采用二极管不可控整流电路以提高网侧电压功率因数,整流所得直流电压用大电容稳压为逆变器提供直流电压,该电路由6 只整流二极管和吸收负载感性无功的直流稳压电容组成。
整流电路原理图如图2 所示。
图2 整流电路原理图2.2 电压检测模块
电压检测是完成闭环控制的重要环节,为了精确的测量线电压,通过。
三相电压型SPWM逆变器设计一、设计原理:三相电压型SPWM逆变器由一个直流输入端和一个交流输出端组成。
其主要原理是将直流电压转换为较高频率的脉冲宽度调制信号,然后通过逆变桥电路将直流电压转换为交流电压。
在逆变桥电路中,通过控制三相负载端的三个开关管的开关状态,可以实现对输出电压幅值、频率和相位的控制。
二、设计步骤:1.选择逆变桥电路拓扑:逆变桥电路有多种不同的拓扑结构,如全桥、半桥等,需要根据具体需求来选择合适的拓扑结构,一般来说,全桥结构应用较为广泛。
2.数据采样和计算:通过采样电路获取输入电流和输出电压的实时数据,并进行运算和控制。
一般需要采用高速的模数转换器(ADC)进行数据采集,并使用微控制器或数字信号处理器(DSP)进行计算和控制。
3.正弦脉宽调制(PWM):通过正弦脉宽调制技术,将直流电压转换为脉冲宽度调制信号。
正弦脉宽调制技术是一种通过比较三角波和参考正弦波来确定开关管的开关状态的方法,其核心思想是让输出电压的波形尽可能接近正弦波形。
4.控制逆变桥电路开关状态:通过控制逆变桥电路中的三个开关管的开关状态,可以实现对输出电压的控制。
一般来说,可以采用脉冲宽度调制技术控制开关管的开关时间,从而改变输出电压的幅值和频率。
5.输出滤波:由于逆变器输出为脉冲宽度调制信号,需要进行滤波处理,以减小输出电压的谐波含量,并使其接近纯正弦波形。
常用的滤波器包括LC滤波器和LCL滤波器。
6.过流、过压保护:为了保护逆变器和负载,需要设计过流和过压保护电路,并将其集成到逆变器中。
总结:通过以上的步骤,就可以设计出一款三相电压型SPWM逆变器。
设计时需要根据具体需求选择逆变桥电路拓扑、采集数据并进行计算,使用正弦脉宽调制技术控制开关管的开关状态,进行输出滤波,并设计过流、过压保护电路。
这些步骤需要结合电力电子、控制系统和信号处理等多个领域的知识和技术。
三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置,用于将直流电能转换为交流电能。
它广泛应用于可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域。
本文将对三相电压型SPWM逆变器进行仿真分析,并讨论其在实际应用中的一些关键技术。
首先,我们来介绍一下三相电压型SPWM逆变器的工作原理。
该逆变器由六个开关管组成,三个开关管连接到每个电压型逆变器的输入端,三个开关管连接到中性点。
逆变器的输入是直流电压,输出是三相交流电压。
逆变器的工作原理是通过不同开关管的开关状态,控制直流电压经过逆变器的辅助电路,从而产生所需的交流电压。
在SPWM控制策略下,通过对开关管的PWM波形进行调制,可以实现对输出电压的调节。
接下来,我们进行三相电压型SPWM逆变器的仿真分析。
首先,我们需要建立逆变器的数学模型,并设计控制策略。
然后,利用数值计算软件进行仿真模拟,得到逆变器的输出波形和性能参数。
最后,对仿真结果进行分析和验证。
在仿真过程中,我们可以通过调节PWM波形的频率、幅值和相位等参数,观察输出电压的变化情况。
同时,可以对逆变器的效率、谐波含量、响应时间等性能指标进行评估和改进。
通过仿真分析,可以帮助我们更好地理解逆变器的工作原理和特性,并为实际应用中的设计和优化提供参考。
除了仿真分析,三相电压型SPWM逆变器还有一些关键技术需要注意。
首先是开关管的选择和驱动电路的设计,要保证开关管具有足够的电流和电压承受能力,并且能够快速开关。
其次是PWM控制策略的设计,包括调制波形的产生方法和控制方法的选择,以实现输出电压的精确控制。
此外,还需要考虑逆变器的过电流保护、温度保护、短路保护等安全措施。
综上所述,三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置,在可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域有广泛应用。
通过仿真分析和关键技术的研究,可以提高逆变器的性能和可靠性,推动其在实际应用中的进一步发展。
课程设计根本要求课程设计是工科学生非常重要的理论教学环节,通过课程设计,培养学生综合运用先修课程的理论知识和专业技能,解决工程领域某一方面实际问题的才能。
课程设计报告是科学论文写作的根底,不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳才能、综合分析才能和文字表达才能,也是标准课程设计教学要求、反映课程设计教学程度的重要根据。
为了加强课程设计教学管理,进步课程设计教学质量,特拟定如下根本要求。
1. 课程设计教学一般可分为设计工程的选题、工程设计方案论证、工程设计结果分析、辩论等4个环节,每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。
2. 课程设计工程的选题要符合本课程设计教学大纲的要求,该工程应能突出学生理论才能、设计才能和创新才能的培养;该工程有一定的实用性,且学生通过努力在规定的时间内是可以完成的。
课程设计工程名称、目的及技术要求记录于课程设计报告书一、二项中,课程设计工程的选题考核成绩占10%左右。
3. 工程设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最正确方案,施行最正确方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。
工程设计方案论证内容记录于课程设计报告书第三项中,工程设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性,考核成绩占30%左右。
4. 工程设计结果分析主要包括工程设计与制作结果的工艺程度,工程测试性能指标的正确性和完好性,工程测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。
工程设计结果分析记录于课程设计报告书第四项中,考核成绩占25%左右。
5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计工程相关的文献,培养自己的阅读兴趣和习惯,借以启发自己的思维,进步综合分和理解才能。
文献阅读摘要记录于课程设计报告书第五项中,考核成绩占10%左右。
6. 辩论是课程设计中非常重要的环节,由课程设计指导教师向辩论学生提出2~3个问题,通过辩论可进一步理解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握的程度,以及对问题的理解、分析和判断才能。
2011~2012学年第 2 学期《电力电子技术》课程设计报告题目:三相电压源型SPWM逆变器的设计专业:电气工程及其自动化班级:09 电气工程及其自动化姓名:指导教师:电气工程系2012年5月12日任务书目录摘要................................................................................................ 错误!未定义书签。
1 设计原理 (2)1.1 SPWM控制基本原理 (2)1.2逆变电路 (2)1.3三相电压型桥式逆变电路 (3)2 设计方案 (5)2.1 逆变器主电路设计 (5)2.2 脉宽控制电路的设计 (6)2.2.1 SG3524芯片 (6)2.2.2 利用SG3524生成SPWM信号 (7)2.3 驱动电路的设计 (9)2.3.1 IR2110芯片 (9)2.3.2 驱动电路 (9)3 软件仿真 (10)3.1 Matlab软件 (10)3.2 建模仿真 (11)4 心得体会 (12)参考文献 (15)附录 (16)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Protel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 仿真三相电压源型SPWM逆变器的设计1 设计原理1.1 SPWM控制原理分析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。
1.2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1所示。
图1 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。
1.3三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2所示,可以看成是由三个半桥逆变电路组成。
图2 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/2d U 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 u 三相电压型桥式逆变电路的工作波形如图3所示。
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 sin5sin7sin11......)5711dUVu t t t tωωωωπ=--+1sin(1)sinkdnt n tnωωπ⎡⎤=+-⎢⎥⎣⎦∑式中,61n k=±,k为自然数。
输出线电压有效值UVU为0.816UV dU U==基波幅值1UV mU和基波有效值1UVU分别为11.1dUV m dU Uπ==;10.78UV d dU Uπ===OOOOOOOOUVNu'WNu'UVuNNu'UNuUidiUNu'接下来,我们再对负载相电压UN u 进行分析。
把UN u 展开成傅里叶级数得2111(sin sin 5sin 7sin11......)5711dUN U u t t t t ωωωωπ=++++ 21=sin sinn d n U t t n ωωπ+∑()式中,61n k =±,k 为自然数。
负载相电压有效值UN U 为0.471UNd U U == 基波幅值1UN m U 和基波有效值1UN U 分别为120.637dUN m d U U U π==;10.45UN d U U == 2 设计方案2.1 逆变器主电路设计图4是SPWM 逆变器的主电路设计图。
图中Vl—V6是逆变器的六个功率开关器件,各由一个续流二极管反并联,整个逆变器由恒值直流电压U 供电。
一组三相对称的正弦参考电压信号c U 由参考信号发生器提供,其频率决定逆变器输出的基波频率,应在所要求的输出频率范围内可调。
参考信号的幅值也可在一定范围内变化,决定输出电压的大小。
三角载波信号c U 是共用的,分别与每相参考电压比较后,给出“正”或“零”的饱和输出,产生SPWM 脉冲序列波。
da U ,db U ,dc U 作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。
当ru 2un d U U U <=-时,给V4导通信号,给V1关断信号un 2d U U =-,给V1(V4)加导通信号时,可能是V1(V4)导通,也可能是VD1(VD4)导通。
d U 和wn'U 的PWM 波形只有/2d U ±两种电平。
当c ru U U >时,给V1导通信号,给V4关断信号,/2un d U U '=-。
uv U 的波形可由vn un U U ''-得出,当1和6通时,d uv U U =,当3和4通时,d uv U U =-,当1和3或4和6通时,uv U =0。
输出线电压PWM 波由d U ±和0三种电平构成负载相电压PWM 波由(±2/3) d U ,(±1/3) d U 和0共5种电平组成。
图4 SPWM 逆变器的主电路设计图防直通的死区时间同一相上下两臂的驱动信号互补,为防止上下臂直通而造成短路,留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。
死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定。
死区时间会给输出的PWM 波带来影响,使其稍稍偏离正弦波。
2.2 脉宽控制电路的设计2.2.1 SG3524芯片SG3524芯片是集成PWM 控制器,其引脚图和内部框图分别如图5、图6所示。
图5 SG3524引脚图电流限制检电流限制检振荡器同相 反相ECCE端点图6 SH3524内部框图SG3524工作过程是这样的:直流电源Vs从脚15接入后分两路,一路加到或非门;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生稳定的+5V基准电压。
+5V再送到内部(或外部)电路的其他元器件作为电源。
振荡器脚6须外接电容CT,脚6须外接电阻RT。
振荡器频率f由外接电阻RT和电容CT决定,f=1.18/RTCT。
振荡器的输出分为两路,一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门;另一路以锯齿波形式送至比较器的同相端,比较器的反向端接正弦波调制信号,通过芯片内置的比较器完成载波和调制波的比较,产生SPWM信号。
2.2.2 利用SG3524生成SPWM信号2.2.2.1 调制波及载波的产生正弦波信号ut 由函数发生器ICL8038产生。
151924510763图7 ICL8038用于正弦波信号发生正弦波的频率由1R 、2R 和C 来决定,120.15f=+R R ()C ,为了调试方便,将1R 、2R 都用可调电阻,2R 和R 是用来调整正弦波失真度用的。
通过查询资料得知,当f=50z H 时,取12+=9.7R R K Ω,其中=0.22F C μ。
正弦波信号产生后,一路经过精密全波整流,得到正弦波r u,另外两路得到与正弦波同频率、同相位的方波和三角波。
ICL8038的引脚图如图8所示。
图8 ICL8038引脚图载波可以是等腰三角波或者锯齿波,由于SH3524可以直接产生锯齿波,所以,直接用SG3524本身产生的锯齿波作为载波即可。
2.2.2.2 SPWM 信号的产生ICL8038产生的正弦波u r 与1V 基准经过加法器后得到u d ,u d 输入到SG3524的脚1,87V脚2与脚9相连,这样u和锯齿波将在SG3524内部的比较器进行比较产生SPWM信号。
d左电桥的控制信号可以由正弦信号与直流电压通过电压比较器产生,本次课程设计采用LM339芯片,其引脚图如图9所示。
图9 LM339引脚图LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器,可以任意选用,该电压比较器主要有以下几个特点:1)失调电压小,典型值为2mV;2)电源电压范围宽,单电源为2-36V,双电源电压为±1V—±18V;3)对比较信号源的内阻限制较宽;4)共模范围很大,为0~(Ucc-1.5V)V;5)差动输入电压范围较大,大到可以等于电源电压;6)输出端电位可灵活方便地选用。