正弦波逆變器設(shè)計

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1、.第一章概述電力系統(tǒng)變電站和調(diào)度所的繼電保護和綜合自動化管理設(shè)備有的是單相交流供電的，其中有一部分是不能長時間停電的。普通UPS設(shè)備因受內(nèi)置蓄電池容量的限制，供電時間比較有限，而直流操作電源所帶的蓄電池容量一般都比較大，所以需要一套逆變電源將直流電逆變成單相交流電。電力電子器件的發(fā)展經(jīng)歷了晶閘管（SCR）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、晶體管（BJT）、絕緣柵晶體管（IGBT）等階段。目前正向著大容量、高頻率、易驅(qū)動、低損耗、模塊化、復(fù)合化方向發(fā)展，與其他電力電子器件相比，IGBT具有高可靠性、驅(qū)動簡單、保護容易、不用緩沖電路和開關(guān)頻率高等特點，為了達到這些高性能，采用了許多用于集

2、成電路的工藝技術(shù)，如外延技術(shù)、離子注入、精細光刻等。IGBT最大的優(yōu)點是無論在導(dǎo)通狀態(tài)還是短路狀態(tài)都可以承受電流沖擊。它的并聯(lián)不成問題，由于本身的關(guān)斷延遲很短，其串聯(lián)也容易。盡管IGBT模塊在大功率應(yīng)用中非常廣泛，但其有限的負載循環(huán)次數(shù)使其可靠性成了問題，其主要失效機理是陰極引線焊點開路和焊點較低的疲勞強度，另外,絕緣材料的缺陷也是一個問題。資料.隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，正弦波輸出變壓變頻電源已被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，與此同時對變壓變頻電源的輸出電壓波形質(zhì)量也提出了越來越高的要求。對逆變器輸出波形質(zhì)量的要求主要包括兩個方面：一是穩(wěn)態(tài)精度高；二是動態(tài)性能好。因此，研究開發(fā)既

3、簡單又具有優(yōu)良動、靜態(tài)性能的逆變器控制策略，已成為電力電子領(lǐng)域的研究熱點之一。在現(xiàn)有的正弦波輸出變壓變頻電源產(chǎn)品中，為了得到SPWM波，一般都采用雙極性調(diào)制技術(shù)。該調(diào)制方法的最大缺點是它的4個功率管都工作在較高頻率(載波頻率)，從而產(chǎn)生了較大的開關(guān)損耗，開關(guān)頻率越高，損耗越大[1]。本文針對正弦波輸出變壓變頻電源SPWM調(diào)制方式及數(shù)字化控制策略進行了研究，以TMS320F240數(shù)字信號處理器為主控芯片，以期得到一種較理想的調(diào)制方法，實現(xiàn)逆變電源變壓、變頻輸出。資料.第二章設(shè)計總體思路2.1總體框架圖驅(qū)動電路SPWM控制電路濾波電路輸出220V交流電調(diào)頻電路輸入180~250V

4、直流電逆變電路升壓電路電力系統(tǒng)變電站和調(diào)度所的繼電保護和綜合自動化管理設(shè)備有的是單相交流供電的，其中有一部分是不能長時間停電的。普通UPS設(shè)備因受內(nèi)置蓄電池容量的限制，供電時間比較有限，而直流操作電源所帶的蓄電池容量一般都比較大，所以需要一套逆變電源將直流電逆變成單相交流電。逆變電源的工作原理與UPS有以下兩點區(qū)別：資料.1）逆變電源不需要與交流電網(wǎng)鎖相同步，因為其負載可以瞬間停電（幾秒以內(nèi)）。2）逆變電源的輸入直流電壓為180～285V，而UPS內(nèi)置電池電壓為12V或24V。[1]2.2局部電路2.2.1電壓型逆變電路可采用移相方式調(diào)節(jié)逆變電路的輸出電壓，稱為移相調(diào)壓。各柵

5、極信號為180o正偏，180o反偏，且V1和V2互補，V3和V4互補關(guān)系不變。V3的基極信號只比V1落后q(0

6、感，電流脈動很小，可近似看成直流電流源。交流側(cè)電容用于吸收換流時負載電感中存貯的能量。電流型逆變電路主要特點：(1)直流側(cè)串大電感，相當(dāng)于電流源。(2)交流輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相位因負載不同而不同。(3)直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多。換流方式有負載換流、強迫換流。VT1～VT4是橋式電路的4個臂，由電力電子器件及輔助電路組成。VT1、VT4閉合，VT2、VT3斷開時，負載電壓uo為正VT1、VT4斷開，VT2、VT3閉合時，uo為負，把直流電變成了交流電。改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸

7、出交流電頻率。圖2.2.2電流型逆變電路及其波形資料.電阻負載時，負載電流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感負載時，io滯后于uo，波形也不同（圖2.2.2b）。t1前：S1、S4通，uo和io均為正。t1時刻斷開S1、S4，合上S2、S3，uo變負，但io不能立刻反向。io從電源負極流出，經(jīng)S2、負載和S3流回正極，負載電感能量向電源反饋，io逐漸減小，t2時刻降為零，之后io才反向并增大。2.2.3全橋正弦逆變器圖2.2.3示出單相全橋逆變器的原理電路及波形。其中H橋和濾波電路完成直流到交流的變