电力电子课设-三相逆变电路设计

电力电子课设-三相逆变电路设计

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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t

u，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。