解析三相PWM逆變器的主電源電路設(shè)計(jì)

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展， 逆變器的應(yīng)用已深入到各個(gè)領(lǐng)域， 一般均要求逆變器具有高質(zhì)量的輸出波形。逆變器輸出波形質(zhì)量主要包括兩個(gè)方面， 即穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)性能。因此， 研究既具有結(jié)構(gòu)和控制簡單， 又具有優(yōu)良動(dòng)、靜態(tài)性能的逆變器控制方案， 一直是電力電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和國內(nèi)外能源供應(yīng)的緊張， 電能的開發(fā)和利用顯得更為重要。目前， 國內(nèi)外都在大力開發(fā)新能源， 如太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電等。一般情況下， 這些新型發(fā)電裝置輸出不穩(wěn)定的直流電， 不能直接提供給需要交流電的用戶使用。為此， 需要將直流電變換成交流電， 需要時(shí)可并入市電電網(wǎng)。這種DC- AC 變換需要逆變技術(shù)來完成。因此， 逆變技術(shù)在新能源的開發(fā)和利用領(lǐng)域有著重要的地位。

　　脈寬調(diào)制逆變技術(shù)

　　1. 1 PWM 的基本原理

　　1. 1. 1 PWM（ Pulse Width Modulat ion） 脈寬調(diào)制型逆變電路定義： 是靠改變脈沖寬度來控制輸出電壓， 通過改變調(diào)制周期來控制其輸出頻率的電路。

　　1. 1. 2 脈寬調(diào)制的分類： 1、以調(diào)制脈沖的極性分，可分為單極性調(diào)制和雙極性調(diào)制兩種;2、以載頻信號(hào)與參考信號(hào)頻率之間的關(guān)系分， 可分為同步調(diào)制和異步調(diào)制兩種。

　　1. 1. 3 （ PWM） 逆變電路的特點(diǎn)： 可以得到相當(dāng)接近正弦波的輸出電壓和電流， 所以也稱為正弦波脈寬調(diào)制SPWM（ Sinuso idal PWM） 。

　　1. 1. 4 SPWM 控制方式： 就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制， 使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不等的脈沖， 用這些脈沖來代替正弦波所需要的波形。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小， 也可改變輸出頻率。

　　1. 2 PWM 電路的調(diào)制控制方式

　　1. 2. 1 載波比的定義： 在PWM 變頻電路中，載波頻率f c 與調(diào)制信號(hào)頻率f r 之比稱為載波比， 即N= f c/ ff 。

　　1. 2. 2 PWM 逆變電路的控制方式： 根據(jù)載波和調(diào)制信號(hào)波是否同步， 有異步調(diào)制和同步調(diào)制兩種控制方式： 一、異步調(diào)制控制方式。當(dāng)載波比不是3 的整數(shù)倍時(shí)， 載波與調(diào)制信號(hào)波就存在不同步的調(diào)制。二、同步調(diào)制控制方式。在三相逆變電路中當(dāng)載波比為3 的整數(shù)倍時(shí)， 載波與調(diào)制信號(hào)波能同步調(diào)制。

　　主電路的設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)采用AC – DC – AC 方案。采用SPWM調(diào)制方式。圖1 為系統(tǒng)主電路和控制電路框圖。交流輸入電壓經(jīng)過不控整流后得到一個(gè)直流電壓， 再經(jīng)過全橋逆變電路得到交流輸出電壓。為保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行， 防止主電路對控制電路的干擾， 采用主、控電路完全隔離的方法， 即驅(qū)動(dòng)信號(hào)用光耦隔離， 反饋信號(hào)用變壓器隔離， 輔助電源用變壓器隔離。

　　2. 1 整流電路的設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)運(yùn)用的是三相橋式不可控整流電路。在交- 直- 交變頻器、不間斷電源、開關(guān)電源等應(yīng)用場合中， 大都采用不可控整流電路經(jīng)電容濾波后提供直接電源， 供后級(jí)的變換器、逆變器等使用。由于電路中的電力電子器件采用整流二極管， 故也稱這類電路為二極管整流電路。其電路圖如下所示：