单相双极性SPWM逆变器的设计教案详解.ppt

Company Logo LOGO 指导教师：彭华 单相双极性SPWM调制器的设计 学院：信息科学与工程学院 学生：彭华 学号：0909082415 近年来，随着能源危机的日趋严重，电气工程师一直致力改善供电质量，欧美约有70%的电能经电力电子装置处理后使用，节约能源20%。到2000年处理后使用的能源已达到90%。目前，世界上的几个主要的大电气公司所生产的逆变器.基本上都是采用PWM调制技术，而在大功率方面，考虑到开关损耗的原因，基本上采用阶梯波叠加的调制技术。 80年代后期，电力电子技术在国内开始使用，随着改革开放的步伐加速，技术也越来越成熟，尽管如此，我国经电力电子技术处理后使用的电能不足30%，普及率远低于国外，而其中的梯形波PWM技术虽有相关应用，却也未大范围推广。 系统的背景及意义 本文提出的PWM型逆变器用梯形波代替正弦波调制信号,是一种新型脉宽调制技术, 梯形波作为调制信号，三角波为载波，以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PWM控制。 正弦PWM逆变主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的，忽视了直流电压的利用率，其直流电压利用率在最理想的条件下仅为86.6%，实际应用中更低。梯形波作调制信号与用正弦波作调制信号相比较，它能使逆变器输出的PWM波形中基波分量幅值高，可以有效地提高直流电压利用率。在电机传动领域中我国电机每年要消耗62%的电能。而利用梯形脉宽调制技术不仅能给电机提供良好的调速性能，还能大大节约能源，在我国有着广阔的市场前景，对于目前国家提出的节能减排具有积极意义。 系统的背景及意义 论文的结构和主要内容 第一部分 单相逆变器SPWM调制电路的基本结构图 PWM调制技术及双极性调制 第二部分 硬件设计 单片机的最小系统设计 驱动电路设计 显示电路设计 论文的结构和主要内容 第三部分 双极性调制算法 算法子程序设计 显示子程序设计 主程序设计 第四部分 数据分析 总结 7-* SPWM逆变电路及其原理分析 工作时上下管通断互补。 单相桥式PWM逆变电路 调制控制信号的产生一般常采用指令电压与三角波比较获得。 根据对IGBT在一个开关周期调制控制的方法不同，输出电压具有不同的电平形式。 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d - U d 指令信号电压Ur称为调制信号电压（波），它的频率决定了输出电压、电流的基波频率。 三角波信号电压Uc称为载波电压，它的频率决定了功率管的调制开关频率。 单极性SPWM控制方式（单相桥逆变） 负载电流为负的区间， V1、V4门极正，但io为负，io从VD1和VD4流过，V1V4承受反压，无电流；uo=Ud 。 V4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。 uo总可得到Ud和零两种电平。 uo负半周，让V2保持通，V1保持断，V3和V4交替通断，uo可得-Ud和零两种电平。 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d - U d 在ur和uc的交点时刻控制V3/V4的通断。 ur正半周，V1保持通，V2保持断。 表示uo的基波分量 双极性PWM控制方式（单相桥逆变） ur半周期内，三角波正负对称，输出PWM波有正有负，其幅值有±Ud两种极性的电平。 ur正负半周，各器件的控制规律相同。 ur uc时，V1和V4正驱动，V2和V3关断。 如io0，V1和V4通，如io0，VD1和VD4通， uo=Ud 。 uruc时，V2和V3正驱动，V1和V4关断。 如io0，V2和V3通，如io0，VD2和VD3通，uo=-Ud 。 一周期内输出平均电压为(2a-1)Ud。a=0.5时输出电压平均值为0。 图7-6 双极性PWM控制方式波形 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d - U d 7-* 单、双极式控制方式的比较 图7-5 双极性PWM控制方式波形 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d - U d 图7-5 单极性PWM控制方式波形 u r u c u O w t O w t u o u of u o U d - U d 对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别。 单相双极式SPWM逆变电路 载波双极性对称三角波 uc，频率fc 调制波 正弦波ur,频率f 调制比 频率比 脉宽随时间按正弦规律变化 单相双极式SPWM逆变电路 输出电压基波 阻感性负载电流基波滞后 1，4驱动，2，3关断，U00 电流负，二极管续流，1，4管虽有驱动但被反压嵌位不导通 电感释放能量，电流幅值下降