三项逆变器驱动电路简单研究
- 格式:ppt
- 大小:1.59 MB
- 文档页数:19
三电平逆变器SVPWM控制策略的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展,逆变器作为高效、可靠的电力转换装置,在新能源发电、电机驱动、无功补偿等领域得到了广泛应用。
其中,三电平逆变器因其输出电压波形质量好、开关损耗小、动态响应快等优点,受到了研究者的广泛关注。
空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)作为一种先进的调制策略,通过合理分配三相桥臂的开关状态,可以实现对输出电压波形的精确控制,进一步提高逆变器的性能。
本文旨在深入研究三电平逆变器的SVPWM控制策略,通过理论分析和实验验证,探索其在实际应用中的优化方法和潜在问题。
文章首先介绍了三电平逆变器的基本结构和工作原理,为后续的控制策略分析奠定基础。
随后,详细阐述了SVPWM的基本原理和实现方法,包括空间矢量的定义、合成和分配等关键步骤。
在此基础上,本文重点分析了三电平逆变器SVPWM控制策略的优化方法,包括减小开关损耗、提高直流电压利用率、改善输出电压波形质量等方面。
本文还通过实验验证了三电平逆变器SVPWM控制策略的有效性。
通过搭建实验平台,测试了不同控制策略下的逆变器性能,包括输出电压波形、开关损耗、动态响应等指标。
实验结果表明,采用SVPWM控制策略的三电平逆变器在各方面性能上均表现出明显的优势,验证了本文研究的有效性和实用性。
本文总结了三电平逆变器SVPWM控制策略的研究现状和未来发展趋势,为相关领域的进一步研究提供了有益的参考。
二、三电平逆变器的基本原理三电平逆变器是一种在电力电子领域中广泛应用的电能转换装置,其基本原理在于利用开关管的导通与关断,实现直流电源到交流电源的高效转换。
与传统的两电平逆变器相比,三电平逆变器在输出电压波形上拥有更高的精度和更低的谐波含量,因此在大规模电力系统和电机驱动等领域具有显著优势。
三电平逆变器的基本结构通常包括三个直流电源、六个开关管以及相应的控制电路。
三相电压型逆变电路120°导电方式概述及解释说明1. 引言1.1 概述三相电压型逆变电路是一种常见且重要的逆变器拓扑结构,通常被广泛应用于工业控制、电力传输以及可再生能源领域等。
其中,其中采用120°导电方式的三相电压型逆变电路是一种常见的工作模式。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行介绍和说明:首先,在"2. 三相电压型逆变电路120°导电方式"部分中,我们将详细解释该逆变器的定义、原理以及构成元件,并深入探讨其工作原理。
接着,在"3. 概述及解释说明"部分中,我们将针对120°导电方式的三相电压型逆变电路进行特点介绍,同时与其他导通方式进行比较。
最后,在"4. 结论"部分中,我们将对整篇文章进行总结概要,并提供对三相电压型逆变电路未来发展的展望和建议。
1.3 目的本文旨在全面介绍和解释三相电压型逆变电路中采用的120°导通方式,并通过比较不同的导通方式来说明其在实际应用中的优势。
此外,本文还将从技术角度出发,展望该逆变电路的未来发展趋势,并提供相关的建议和改进方向。
通过对三相电压型逆变电路120°导通方式的深入理解,读者将能够更好地应用该技术并在实践中取得更好的效果。
2. 三相电压型逆变电路120°导电方式:2.1 定义及原理:三相电压型逆变电路是一种将直流电转换为交流电的装置,它通过采用特定的脉宽调制技术来实现。
而120°导通方式是其中常用的一种导通控制方式。
在三相电压型逆变电路中,通过控制开关器件(如晶闸管或功率场效应管等)的导通和断开,使得输入直流侧的正、负源极之间交替连接到输出交流侧的不同相,从而产生所需频率和幅值的交流信号。
而120°导通方式则是指通过改变三个开关器件之间的导通角度来实现对交流输出波形进行控制。
此方法将每个周期分为6个相同时间间隔(即360°/6 = 60°),其中A、B、C三相各自占据两个相邻时间间隔。
三电平逆变器变频调速系统的研究随着电力电子技术和微处理器技术的不断发展,三电平逆变器变频调速系统在工业领域中的应用越来越广泛。
这种调速系统具有高效率、高可靠性、节能等优点,因此受到许多行业的青睐。
本文将对三电平逆变器变频调速系统进行深入研究,旨在为其在工业控制领域中的更好应用提供理论支持和实践指导。
三电平逆变器变频调速技术是一种基于电力电子器件逆变器的高效调速方法。
其基本原理是通过改变逆变器的开关状态,控制交流电机的转速,从而实现电机的调速。
三电平逆变器相较于传统的两电平逆变器,具有更高的电压利用率、更低的谐波畸变和更好的电磁兼容性等优点。
因此,三电平逆变器变频调速系统在工业领域具有广泛的应用前景。
建立三电平逆变器变频调速系统的数学模型,包括三电平逆变器模型和交流电机模型。
通过MATLAB/Simulink进行系统仿真,探究不同参数对系统性能的影响。
结果表明,随着电机转速的增加,三电平逆变器的开关频率也相应增加,系统效率得到提高;同时,适当的调制策略能够有效降低谐波畸变和电磁干扰。
基于异步电动机和矢量控制的三电平逆变器变频调速控制策略,通过将异步电动机的定子电流分解为转矩分量和磁通分量,并分别对其进行控制,从而实现电机的精确调速。
对该控制策略进行仿真分析,结果表明该策略具有较高的控制精度和响应速度,并且在不同负载和电机参数下均表现出良好的鲁棒性。
为验证所提出控制策略的有效性和优越性,搭建了三电平逆变器变频调速实验平台,并对不同参数设置下的调速效果进行了比较。
实验结果表明,采用基于异步电动机和矢量控制的三电平逆变器变频调速控制策略的实验系统,具有更高的调速精度、更快的响应速度和更好的鲁棒性。
对比传统的两电平逆变器变频调速系统,三电平逆变器变频调速系统在效率和性能上均表现出显著优势。
通过对三电平逆变器变频调速系统的深入研究,本文成功建立了一套完整的数学模型,提出了一种基于异步电动机和矢量控制的三电平逆变器变频调速控制策略,并通过实验验证了其有效性和优越性。
第四章三相SPWM逆变器4.1三相SPWM逆变器的结构SPWM逆变器与PWM逆变器在主电路方面没有本质的区别,将电压型PAM主电路结构中的晶闸管替换为IGBT就成了SPWM型逆变器的主电路结构。
SPWM脉宽调制时,瞬时电压以极高的速度切换方向而输出半波内不改变方向,因此,输出电压与输出电流常常方向不一致,这时就需要续流二极管来提供与电压极性相反的电流通道。
加上了续流二极管的三相逆变桥,我们就设计好了SPWM逆变器的基本主电路。
图4.1是SPWM逆变器的主电路结构,它由六只IGBT组成三相桥式结构,每个桥上反并联了续流二极管。
4.1 SPWM逆变器的主电路图IGBT器件有自己特有的驱动电路及保护电路,实际中IGBT通常不以单独的形式供货,而是以包括了驱动及保护电路的智能模块(IPM)方式提供的。
IPM不仅为IGBT器件提供了驱动电路及保护电路,也为整个模块提供了过热保护等。
在容量比较小的情况下,IPM常常做成多器件结构,例如六单元或七单元结构。
六单元结构集成了一个完整的SPWM逆变器,图4.2就是一个六单元IPM的结构示意图。
七单元IPM除一个逆变器外,还把能耗制动用的斩波元器件及附属电路集成在里边了。
4.2 IPM结构从图4.2看到,六单元模块为五个主电路端子,即直流正负极输入和交流三相输出端子。
另外有驱动和保护的控制端子若干,它们是能够和常规控制芯片直接连接或者通过光耦合连接的电压型接口。
驱动端子是输入端子,接受外部触发器件,保护端子是输出端子,在保护电路封锁驱动电路的同时发出保护动作信号给外部控制器。
主电路端子通常是接线桩形式,控制端子通常是集中插口形式。
七单元IPM增加了一个连接制动电阻的主电路端子及相应的控制端子。
当容量比较大时,如果IPM仍然集成整个逆变器,会产生两个方面的缺点:一是模块的体积和重量加大,给安装和布置带来困难,也不利于散热;二是当模块中局部元器件损坏时需要更换整个模块,而大容量的模块的成本必然更高,因此使维护成本增加了。
IR2130驱动电路摘要:介绍了IR2130集成芯片的特点和工作原理,设计了采用该芯片驱动的三相逆变器,并进行了实验研究,结果表明用IR2130驱动的逆变器具有结构简单、工作稳定、保护可靠等优点。
1 引言逆变器己广泛用于交流电气传动、UPS等许多技术领域中,其主电路开关器件常采用IGBT 或MOSFET等全控型器件,该器件的开关动作需要靠独立的驱动电路来实现,并且要求驱动电路的供电电源彼此隔离(如单相桥式逆变主电路需3组独立电源,三相桥式逆变主电路需4组独立电源),这无疑增加辅助电源的设计困难和成本,同时也使驱动电路变得复杂,降低了逆变器的可靠性。
采用如EXB840等专用厚膜集成驱动电路芯片虽然可以简化驱动电路的设计,但每个驱动芯片仍需要一个隔离的供电电源,且每个芯片仅可驱动一个功率开关器件,应用仍有不便。
而美国国际整流器公司生产的专用驱动芯片IR2130[1]只需一个供电电源即可驱动三相桥式逆变电路的6个功率开关器件,可以使整个驱动电路简单可靠。
2 IR2130驱动芯片的特点IR2130可用来驱动工作在母电压不高于600V的电路中的功率MOS门器件,其可输出的最大正向峰值驱动电流为250mA,而反向峰值驱动电流为500mA。
它内部设计有过流、过压及欠压保护、封锁和指示网络,使用户可方便的用来保护被驱动的MOS门功率管,加之内部自举技术的巧妙运用使其可用于高压系统,它还可对同一桥臂上下2个功率器件的门极驱动信导产生2μs互锁延时时间。
它自身工作和电源电压的范围较宽(3~20V),在它的内部还设计有与被驱动的功率器件所通过的电流成线性关系的电流放大器,电路设计还保证了内部的3个通道的高压侧驱动器和低压侧驱动器可单独使用,亦可只用其内部的3个低压侧驱动器,并且输入信号与TTL及COMS电平兼容。
IR2130管脚如图1所示。
VB1~VB3:是悬浮电源连接端,通过自举电容为3个上桥臂功率管的驱动器提供内部悬浮电源,VS1~VC3是其对应的悬浮电源地端。
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 。
三相逆变器闭环控制电路原理
当然可以,让我用更简单的话解释一下三相逆变器的闭环控制是怎么回事。
想象一下,三相逆变器就像是一个超级聪明的电源转换器,它的任务是把直流电变成家里电器能用的三相交流电。
但是,怎么确保它产生的交流电既稳定又好呢?这就需要用到闭环控制了。
闭环控制就像一个有眼睛和大脑的系统。
它首先派出了“侦察兵”——传感器,去监测逆变器工作的实际情况,比如电的大小和频率对不对。
然后,有个“指挥官”——控制器,手里拿着一个完美的电的标准,也就是参考信号。
“指挥官”会比较“侦察兵”带回来的信息和它手里的标准,看看现在做的电是不是跟理想的一样。
如果有差异,比如说电的强度不够或者频率不对,“指挥官”就会迅速计算出一个修正方案。
接下来,这个修正方案被送到“执行部队”——驱动电路那里,驱动电路会让那些负责开关直流变交流的“大力士”——IGBT等电子开关,按照新计划行动。
这样一来,逆变器输出的电就被精细地调整了。
此外,这个系统还很懂得自我保护,如果发现有什么异常,比如电流太大了,它会自动启动安全措施,防止伤害自己或者连接的设备。
总结起来,闭环控制就是不断检查、调整、再检查的过程,确保三相逆变器无论何时都能输出合格的交流电,既安全又高效。
三相电压型半桥逆变器的数学模型研究半桥逆变器是一种常用的电力电子器件,广泛应用于交流驱动、太阳能逆变器和UPS等领域。
本文将围绕“三相电压型半桥逆变器的数学模型研究”展开讨论。
一、半桥逆变器简介半桥逆变器是一种常用的交流逆变器,由两个开关管组成,其中一个接通之后,另一个必须断开。
半桥逆变器可以将直流电源转换为交流电源,是工业控制和家庭电器中不可缺少的电力电子器件。
二、三相电压型半桥逆变器的数学模型1.电路图及符号说明三相电压型半桥逆变器的电路图如下所示:[图片]符号说明:· D1、D2、D3、D4:电势耦合二极管· Q1、Q2、Q3:IGBT管· L、C:滤波器· Ua、Ub、Uc:输出电压· Va、Vb、Vc:输入电压2.分析电路工作原理在控制信号的作用下,Q1、Q2、Q3依次开关,将Va、Vb、Vc的输入电压交替输出,形成三相电压信号。
电势耦合二极管D1、D4用于反响振荡,避免二极管反向势峰对IGBT的损坏。
L、C组成的滤波器则用于平滑输出波形。
3.建模建立三相半桥逆变器的数学模型,主要考虑控制信号、开关器件的状态与电路的等效原理,通过转换寻找电路的电压、电流相互关系。
通过控制信号与开关管的状态判断输出电压方向,即$$ U_{a}=+U_{dc},U_{b}=-U_{dc},U_{c}=0 $$其电压波形如下图所示:[图片]经过简单计算,可得出三相半桥逆变器的输出电流方程如下:$$ \left[\begin{matrix} I_{a}\\ I_{b}\\ I_{c}\end{matrix}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{matrix} I_{dc}\\ -\frac{1}{2}{I_{dc}}\\ -\frac{1}{2}{I_{dc}}\end{matrix}\right]+\frac{1}{3}\left[\begin{matrix} i_{a}\\ i_{b}\\ i_{c} \end{matrix}\right] $$其中,Ia、Ib、Ic为输出电流,Idc为直流侧电流,ia、ib、ic为三相负载电流。
逆变驱动电路原理逆变驱动电路是一种可以将直流电源转换为交流电源的电路。
它通过控制电子元件的导通和截止状态,实现对电源电压的反向转换,进而达到改变电源频率和输出波形的目的。
逆变驱动电路通常由逆变器和驱动电路两部分组成。
逆变器是逆变驱动电路的核心部分,它由一系列开关管(如晶体管或功率MOS 管)和输出滤波电路组成。
当开关管导通时,电源电压通过开关管传递到输出负载上;当开关管截止时,输出负载上的电压为零。
通过不断地开关和截止操作,逆变器能够产生交流电压,并通过输出滤波电路将其平滑成为近似正弦波形的交流电源。
逆变器的工作原理可以用以下几个步骤来概括:1. 开关管导通:当逆变器的控制信号使开关管导通时,电源电压会通过开关管传递到输出负载上。
在这个过程中,电压的正负极性与直流电源相同。
2. 开关管截止:当逆变器的控制信号使开关管截止时,输出负载上的电压降为零。
此时,逆变器不提供任何电源电压。
3. 变换电压极性:由于开关管的导通和截止状态切换,逆变器在开关管导通期间提供的电源电压的极性与直流电源相同,而在开关管截止期间则没有输出电压。
这种切换使得逆变驱动电路能够实现对电源电压的反向转换。
通过不断地切换开关管的导通和截止状态,逆变器能够产生交变极性的电源电压。
为了获得稳定的输出电压和频率,逆变器通常需要经过一定的控制和调节。
驱动电路通常负责控制开关管的导通和截止,以及提供逆变器所需的控制信号。
典型的驱动电路通常包括输入电源、信号发生器、逻辑门电路和驱动器等部分。
输入电源为驱动电路提供所需的电压和电流;信号发生器负责产生逆变器所需的控制信号;逻辑门电路根据信号发生器的输出信号控制开关管的导通和截止;驱动器则用于放大逻辑门电路的输出信号,并提供足够的电流和电压驱动开关管。
总之,逆变驱动电路通过控制开关管的导通和截止状态,实现对电源电压的反向转换,从而将直流电源转换为交流电源。
它的工作原理主要是通过逆变器和驱动电路的相互配合实现的。
BeijingJiaotongUniversity三相逆变电路仿真实验报告姓名:TYP班级:电气0906学号:09291183指导老师:牛利勇完成日期:2015.5.24一、实验要求直流电压530V;逆变器用Universal Bridge模块,器件选IGBT;逆变器输出电压频率50Hz;负载用阻感负载,电阻10欧姆,电感5mH,三相星接。
驱动信号可用6个Pulse Generator产生,移相60度;输出电压频率为50Hz。
二、180°导电模式仿真1、实验内容驱动信号可用6个Pulse Generator产生,相互移相60度;仿真时间0.2秒,算法ode23tb,最大步长限制为1e-4s。
(1)记录a相电压波形;(2)记录a相电流波形;(3)记录ab线电压波形;(4)用Extra Library/Measurements/Fourier模块计算a相电压的基波、5次谐波、7次谐波幅值,并与理论公式对比。
2、实验步骤及波形主电路为530V直流电源接到IGBT逆变器上,然后加到三相对称阻感负载(星型连接)上。
加在逆变器上的触发信号由六个各差60度的脉冲信号组成,顺序为1、4、3、6、5、2,同时用Multimeter 模块测量三个波形,并用傅立叶分解模块分析A相电压的基波和谐波幅值。
具体连接图和参数设置如下图所示:脉冲1信号设置:相角滞后0度相角滞后180度仿真所得波形如下图所示。
从上至下依次为A相电压,A相电流,AB相电压。
3、实验数据分析由傅立叶分解模块得到基波、5次谐波和7次谐波幅值如下:基波幅值:337.4V5次谐波幅值:67.4V7次谐波:48.12V与理论值比较:基波幅值:U1=2*U d/π=2*530/π=337.4V,5次谐波幅值:U5=U1/5=67.48V,7次谐波幅值:U7=U1/7=48.2V。
可以看出,实验所得的数据与理论值相差无几。
三、SPWM三相逆变器仿真1、实验内容采用离散系统仿真,在命令行窗口中输入powerlib,将其中的“powergui”模块拖到仿真界面中,双击并选为离散仿真模式(discretize electrical model),本题中采样时间可设为1e-6s;用Extra Library/discrete control blocks/discrete PWM generator模块产生PWM信号,;选择三相桥式电路,载波频率设为1kHz,调制度0.9,频率50Hz;仿真时间0.1秒即可。
三相PWM逆变器的设计三相PWM逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置,具有高效率、低失真、输出电压可调等特点,在工业领域中应用广泛。
设计一个三相PWM逆变器涉及到电路拓扑结构、电路参数选择、控制策略等多个方面。
以下是一个基础的三相PWM逆变器设计的详细步骤。
1.三相桥式逆变器拓扑选择三相桥式逆变器是最常用的逆变器拓扑,由6个功率开关器件组成,可以实现全桥或半桥逆变。
全桥逆变器的输出电压质量接近正弦波,但需要更多的功率开关器件;半桥逆变器只需要3个功率开关器件,但输出电压质量稍差。
根据实际应用需求和成本限制,选择适合的拓扑结构。
2.电路参数选择根据输出功率和频率要求,选择合适的功率开关器件。
常见的功率开关器件有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。
考虑到功率开关器件的导通压降、开关速度、热稳定性、价格等因素,选择适应需求的器件。
3.控制策略选择PWM(脉宽调制)是实现三相逆变器输出的常用控制策略。
常见的PWM控制策略有SPWM(正弦脉宽调制)、SVPWM(空间矢量脉宽调制)等。
SPWM控制策略简单易实现,但需要大量的计算和存储器件;SVPWM控制策略计算复杂度更低,输出电压质量更高。
根据实际需求选择合适的控制策略。
4.电路设计根据逆变器的拓扑结构和控制策略,设计逆变器的详细电路图。
包括功率开关器件的连线方式、驱动电路的设计、滤波电路的设计等。
电路设计时需要根据功率开关器件的参数和电源电压进行合理的限流和保护设计,确保逆变器的可靠性和安全性。
5.控制器设计根据控制策略设计逆变器的控制器。
控制器可以采用单片机、DSP(数字信号处理器)、FPGA(可编程门阵列)等实现。
控制器的主要任务是通过PWM控制信号控制功率开关器件的导通和断开,实现逆变器输出电压的调节和控制。
6.仿真验证和实验验证使用电子电路仿真软件(如PSIM、Simplorer)对设计的三相PWM逆变器进行仿真验证。
三相逆变器平衡桥原理引言:三相逆变器平衡桥是一种常见的电力电子装置,它在工业和家庭等领域中得到了广泛应用。
本文将介绍三相逆变器平衡桥的原理及其作用,以及在电力系统中的应用。
一、三相逆变器平衡桥的原理三相逆变器平衡桥是由四个晶闸管组成的电路,其原理是通过控制晶闸管的导通和关断来实现对交流电源的逆变。
平衡桥电路由两个三相桥连接而成,每个桥由三个晶闸管和三个二极管组成。
当晶闸管的导通和关断状态适当控制时,三相逆变器平衡桥能够将直流电源逆变为交流电源。
二、三相逆变器平衡桥的作用1. 逆变功能:三相逆变器平衡桥能够将直流电源逆变为交流电源,使得直流电能可以转换为交流电能,从而满足不同电器设备对电源的要求。
2. 控制功能:通过控制晶闸管的导通和关断,可以实现对逆变器输出电压的调节和控制,以满足不同负载的需求。
3. 平衡功能:平衡桥电路能够实现三相电压的平衡输出,确保电力系统的稳定运行。
三、三相逆变器平衡桥的应用1. 工业领域:三相逆变器平衡桥广泛应用于工业自动化系统中,如变频器、电动机驱动器等,能够实现对电机的精确控制,提高生产效率。
2. 家庭领域:三相逆变器平衡桥还可以应用于家庭光伏发电系统中,将太阳能电池板产生的直流电能逆变为家庭用电所需的交流电能,实现家庭供电。
3. 电力系统:三相逆变器平衡桥在电力系统中也有重要作用,可以实现对电网电压的调节和控制,提高电网的稳定性和可靠性。
结论:三相逆变器平衡桥是一种重要的电力电子装置,通过控制晶闸管的导通和关断,实现对交流电源的逆变,并能够实现对逆变器输出电压的调节和控制。
它在工业和家庭领域中得到广泛应用,并在电力系统中发挥着重要的作用。
通过对三相逆变器平衡桥原理及其应用的介绍,相信读者对该装置有了更加深入的了解。