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某三相PWM逆变器的主电路电源设计方案解析
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2017-11-17
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随着电力电子技术的发展，逆变器的应用已深入到各个领域，一般均要求逆变器具有高质量的输出波形。逆变器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、PWM的基本原理
1. 1、PWM（ 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. 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. 3、（ PWM）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. 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。
2、PWM电路的调制控制方式
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.
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。在三相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。
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、PWM的基本原理
1. 1、PWM（ 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. 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. 3、（ PWM）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. 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。
2、PWM电路的调制控制方式
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.
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。在三相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。
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