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解析三相PWM逆变器的主电源电路设计

作者:时间:2013-09-30来源:网络收藏

随着电力电子技术的发展, 的应用已深入到各个领域, 一般均要求具有高质量的输出波形。输出波形质量主要包括两个方面, 即稳态精度和动态性能。因此, 研究既具有结构和控制简单, 又具有优良动、静态性能的逆变器控制方案, 一直是电力电子领域研究的热点问题。

  随着国民经济的高速发展和国内外能源供应的紧张, 电能的开发和利用显得更为重要。目前, 国内外都在大力开发新能源, 如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。一般情况下, 这些新型发电装置输出不稳定的直流电, 不能直接提供给需要交流电的用户使用。为此, 需要将直流电变换成交流电, 需要时可并入市电电网。这种DC- AC 变换需要逆变技术来完成。因此, 逆变技术在新能源的开发和利用领域有着重要的地位。

  脉宽调制逆变技术

  1. 1 的基本原理

  1. 1. 1 ( Pulse Width Modulat ion) 脉宽调制型逆变电路定义: 是靠改变脉冲宽度来控制输出电压, 通过改变调制周期来控制其输出频率的电路。

  1. 1. 2 脉宽调制的分类: 1、以调制脉冲的极性分,可分为单极性调制和双极性调制两种;2、以载频信号与参考信号频率之间的关系分, 可分为同步调制和异步调制两种。

  1. 1. 3 ( ) 逆变电路的特点: 可以得到相当接近正弦波的输出电压和电流, 所以也称为正弦波脉宽调制SPWM( Sinuso idal PWM) 。

  1. 1. 4 SPWM 控制方式: 就是对逆变电路开关器件的通断进行控制, 使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲, 用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。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。

  1. 2 PWM 电路的调制控制方式

  1. 2. 1 载波比的定义: 在PWM 变频电路中,载波频率f c 与调制信号频率f r 之比称为载波比, 即N= f c/ ff 。

  1. 2. 2 PWM 逆变电路的控制方式: 根据载波和调制信号波是否同步, 有异步调制和同步调制两种控制方式: 一、异步调制控制方式。当载波比不是3 的整数倍时, 载波与调制信号波就存在不同步的调制。二、同步调制控制方式。在逆变电路中当载波比为3 的整数倍时, 载波与调制信号波能同步调制。

  主电路的设计

  本设计采用AC – DC – AC 方案。采用SPWM调制方式。图1 为系统主电路和控制电路框图。交流输入电压经过不控整流后得到一个直流电压, 再经过全桥逆变电路得到交流输出电压。为保证系统可靠运行, 防止主电路对控制电路的干扰, 采用主、控电路完全隔离的方法, 即驱动信号用光耦隔离, 反馈信号用变压器隔离, 辅助电源用变压器隔离。

  解析三相PWM逆变器的主电源电路设计

  2. 1 整流电路的设计

  本设计运用的是桥式不可控整流电路。在交- 直- 交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合中, 大都采用不可控整流电路经电容滤波后提供直接电源, 供后级的变换器、逆变器等使用。由于电路中的电力电子器件采用整流二极管, 故也称这类电路为二极管整流电路。其电路图如下所示:

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