电力电子课程设计四章

第三章逆变电路。

根据要求，逆变电路采用三相桥式电压型逆变电路，其电路图如图3.1所示：

图3.11.1其工作原理如下：

1）该电路是采用双极性控制方式。u,v,w三相的pwm控制通常公用一个三角载波uc,三相的调制信号uru,urv和urw依次相差120°。u,v和w各相功率开关器件的控制规律相同，现以u相为例来说明。

当uru大于uc时，给上桥臂v1导通信号，给下桥臂v4以关断信号，则u相相对于直流电源假象中点n’的输出电压uun’=ud/2。当uru小于uc时，给v4一导通信号，给v1上桥臂关断信号时，则uun=。v1和v4的驱动信号始终是互补的。

当给v1（v4）以导通信号，也可能是二极管vd1(vd4)续流导通这要由阻感负载中电流方向来决定。这是因为阻感负载中电流的方向来决定的。v相及w相的控制方式都相同。

电路。波形如图所示。可以得出，的pwm波形都只有两种电平，当臂1臂6导通时uuv=ud，当臂3和臂4导通时uuv=－ud，当臂1和臂3或臂4和臂6导通时uuv=0。因此，逆变器的输出线电压pwm波由ud和0三种电平构成。

而且负载相电压pwm波由(±2/3)ud、(±1/3)ud和0共5种电平组成，其波形图如图3.2所示。

图3.22） u相的控制规律。

当uru>uc时，给v1导通信号，给v4关断信号，uun’=ud/2

当uru当给v1(v4)加导通信号时，可能是v1(v4)导通，也可能是vd1(vd4)导通。

3）死区时间的防止：

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，所以必须在电路中设计死区生成电路。

2．igbt的选择。

参数的选择一条原则是适当留有余地，这样才能确保长期、可靠、安全地运行。工作电压≤50%-60%，结温≤70-80%在这条件下器件是最安全的。制约因素如下：

1）在关断或过载条件下，ic要处于安全工作区，即小于2倍的额定电流值；igbt峰值电流是根据200%的过载和120%的电流脉动率下来制定的；结温一定<150℃以下，指在任何情况下，包括过载时。

2 ）开通电压15v±10%的正栅极电压，可产生完全饱和，而且开关损耗最小，当<12v时通态损耗加大，>20v时难以实现过流及短路保护。

3）关断偏压-5到-15v目的是出现噪声仍可有效关断，并可减小关断损耗最佳值约为-10v。

4） igbt不适用线性工作，只有极快开关工作时栅极才可加较低3—11v电压。

5）饱和压降直接关系到通态损耗及结温大小，希望越小越好，但**就要大。。

所以根据ijbt的制约因素，主电路的电流电压值及设计要求，采用的ijbt管是gtl53101。

第四章 pwm逆变电路的工作原理。

pwm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。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，也可改变逆变输出频率。

1．pwm控制的基本原理

pwm控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）

理论基础：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。冲量指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同

pwm波形可等效的各种波形，例如：直流斩波电路可以等效直流波形；pwm波可以等效正弦波形；还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和spwm控制相同，也基于等效面积原理。

用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波的方法：正弦半波n等分，可看成n个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等。这样就可得到pwm 波形。

由上方法可知各脉冲的幅值相等，而宽度按正弦规律变化。对于正弦波的负半周，也可用同样的方法得到pwm波形。像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的pwm波形，也称spwm波形。

要改变等效输出正弦波幅值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。

2．控制方法。

调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。在ur和uc的交点时刻控制igbt的通断。在ur的半个周期内三角波载波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称为单极性pwm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ur的半个周期内，三角波载波不再是单极性的，而是有正有负，所得的pwm形也是有正有负。在ur的一个周期内，输出的pwm波只有±ud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ur和载波信号uc的交点时刻控制各开关的通断。在ur的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。

电力电子课程设计 四章