三相PWM逆变器的设计_毕业设计

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

前言

随着控制技术的发展和对设备性能要求的不断提高，许多行业的用电设备不再直接接入交流电网，而是通过电力电子功率变换得到电能，它们的幅值、频率、稳定度及变化形式因用电设备的不同而不尽相同。如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器、加热电源、绿色照明电源、不间断电源、充电器等等，它们所使用的电能都是通过对电网能进行整流和逆变变换后所得到的。因此，高质量的逆变电路已成为电源技术的重要研究对象。

采样控制理论中有一个重要结论：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。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。

PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM逆变电路。可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才发展得比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。

目录

摘要.............................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 前言........................................................................................................................................... I II 第一章三相PWM逆变器设计目的及要求 .. (1)

1.1 课程设计目的 (1)

1.2课程设计的要求 (1)

第二章三相PWM逆变器的总体设计 (2)

2.1 PWM控制的基本原理 (2)

2.1.1理论基础 (2)

2.1.2面积等效原理 (2)

2.2 PWM逆变电路及其控制方法 (4)

2.1.1计算法 (4)

2.1.2调制法 (4)

2.3 PWM逆变电路的谐波分析 (5)

2.3.1三相的分析结果 (5)

第三章双闭环系统的设计 (7)

3.1电流内环采用比例积分调节器时的双环控制技术 (7)

3.2实验结果 (7)

3.2.1稳态试验波形 (8)

3.2.2动态试验波形 (8)

3.3结论 (9)

第四章由IGBT构成的驱动电路设计 (10)

4.1门极驱动IGBT简介及分析 (10)

4.1.1 IGBT简介 (10)

4.1.2 IGBT的动态特性分析 (11)

4.1.3 IGBT的特性和参数特点 (11)

第五章控制电路的设计 (13)

5.1控制方式 (13)

5.2给定积分器 (15)

5.3电压调节器 (17)

5.3电流调节器 (18)

5.4触发电路 (18)

第六章系统软件 (21)

6.1 Matab简介 (21)

6.2 Protel简介 (21)

总结 (23)

参考文献 (24)

致谢 (25)

附录一：MATlAB仿真设计 (26)