三相逆变器的设计与实现(附件)【字数：8106】
摘 要我们的这个论文课题主要是注重于三相逆变器的技术研究，研究它如何设计并且如何成功稳定的实现。这需要我们在前期对原理进行透彻的分析，还有对同类元器件的认真比较以及挑选，完成了上述步骤之后才能将方案拟定，达到老师要求的论文标准。在论文中我们会清晰的解释对应的原理以及将如何分步骤讲解如何使用MATLAB软件进行仿真。在触发电路、控制电路中的环节，我们也会一一的列举、陈述出来，这是因为其中我们需要应用专业的软件—Proteus 来绘制部分电路。这样一个三相逆变器的模型便形成了，由此我们会达到理想中的实验结果。
目 录
第一章 三相逆变器设计与实现的意义及要求 1
1.1设计的意义 1
1.2课题设计的要求 1
第二章 三相逆变器设计与实现的总体设计 2
2.1 总体方案 2
2.1.1 总体的系统电路 2
2.2 SPWM的介绍 3
2.2.1三相SPWM 3
2.3逆变器和逆变电器的设计 3
2.3.1提升逆变器效率的方法 4
2.4 控制电路与控制程序............................................................... 5
2.4.1 滤波电路.............................................................5
第三章 双闭环系统的设计 6
3.1电流内环采用比例积分调节器时的双环控制技术 6
3.2实验结果 7
3.2.1稳态试验波形 7
3.2.2动态试验波形 7
3.3结论 8
第四章 IGBT为主的驱动电路设计 9
4.1 IGBT的介绍和剖析 9
4.1.1 IGBT简单介绍 9
4.1.2 IGBT的动态特性分析 10
4.1.3 IGBT的特性与参数特点 10
第五章 PWM的仿真与FPGA实现 12
5.1PWM *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的仿真与FPGA实现 12
5.2PWM的仿真与FPGA实现 13
第六章 测试方案与测试结果............................................................................16
总结 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 三相逆变器设计与实现的意义及要求
1.1设计的意义
伴随着每个行业在自动化水平和控制技术这俩个方面上的发展，同时对操作性能要求的比较高，很多行业的用电设备都不是把交流电网直接的作为电源，他们往往采取形式变换去得到自己需要的电能，从实际情况上来看，他们应用的电能大部分都是通过整流和逆变组合电路对原始电能转换后才获取的，逆变电源的输出波形质量主要有稳态精度较高、动态性能好和负载适应性强。这一种结构简单化动静态性能良好和负载适应性强的逆变电源，往往是研究者在逆变电源方面追求的方向。
1.2 设计的要求
设计并成功实施一个基于FPGA的信号器产生PWM信号的逆变器，调制信号为50HZ的三路调制信号相位差为120。
具体要求：
设计逆变驱动电路在三路PWM波驱动下产生的三相正弦交流信号
2、详细具体的讲述总体的方案构架，设计系统框图，电路图。
3、实现一个稳定的触发电路。
4、设计的系统能够独立完善运作。
第二章 三相逆变器设计与实现的总体设计
2.1总体方案
这次设计的主要方案有FPGA控制模块，SPWM模块，驱动模块，AD采样模块，显示模块来组成。
图21 总体系统方案框架图
2.1.1总体的系统电路
图22 总体系统电路图
在电路图中最为关键的就是SPWM逆变电路，以及滤波器和控制电路，下面文字我们重点介绍这几个关键部分，对系统的帮助以及效果。
2.2 SPWM的介绍
SPWM控制和逆变电路的关系可以说是相辅相成的吧，前者正是因为后者的大范围运用而被发展起来，而后者的应用则必须要借助前者的技术。这篇文章最重要的是以逆变电路为控制的目标去说明剖析PWM这一门控制技术。
脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来晶体管基极或MMOS栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电子电力技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
2.2.1 三相逆变器SPWM
常用的三相逆变器SVPWM控制有两种：一种是由三相逆变器的电流内环计算得到控制所需要的电压矢量，然后再根据5.1.1节电压矢量合成的方法对电压矢量进行合成，然后通过控制使最终所获得的实际电压矢量不断逼近于程序所给定的电压矢量，但是这种控制方法的电流的动态响应并不高，所以无法完成快速电流变化的响应；另一种控制方法是通过滞环控制来限定输出得到SVPWM波，根据目标矢量所在的扇区不断改变所选取的电压合成矢量，从而达到使内环的电流值保持在所给定的滞环内的目的，而这种控制方法的鲁棒性和电流响应都要比第一种控制方法要好，所以常用第二种SVPWM控制方法对系统进行设计。第二种SVPWM的控制方法也可以分为基于不定频滞环控制的SVPWM电流控制和基于定频滞环控制的SVPWM电流控制两种，本文采用的是跟踪给定电压矢量的SVPWM控制。
目 录
第一章 三相逆变器设计与实现的意义及要求 1
1.1设计的意义 1
1.2课题设计的要求 1
第二章 三相逆变器设计与实现的总体设计 2
2.1 总体方案 2
2.1.1 总体的系统电路 2
2.2 SPWM的介绍 3
2.2.1三相SPWM 3
2.3逆变器和逆变电器的设计 3
2.3.1提升逆变器效率的方法 4
2.4 控制电路与控制程序............................................................... 5
2.4.1 滤波电路.............................................................5
第三章 双闭环系统的设计 6
3.1电流内环采用比例积分调节器时的双环控制技术 6
3.2实验结果 7
3.2.1稳态试验波形 7
3.2.2动态试验波形 7
3.3结论 8
第四章 IGBT为主的驱动电路设计 9
4.1 IGBT的介绍和剖析 9
4.1.1 IGBT简单介绍 9
4.1.2 IGBT的动态特性分析 10
4.1.3 IGBT的特性与参数特点 10
第五章 PWM的仿真与FPGA实现 12
5.1PWM *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
的仿真与FPGA实现 12
5.2PWM的仿真与FPGA实现 13
第六章 测试方案与测试结果............................................................................16
总结 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 三相逆变器设计与实现的意义及要求
1.1设计的意义
伴随着每个行业在自动化水平和控制技术这俩个方面上的发展，同时对操作性能要求的比较高，很多行业的用电设备都不是把交流电网直接的作为电源，他们往往采取形式变换去得到自己需要的电能，从实际情况上来看，他们应用的电能大部分都是通过整流和逆变组合电路对原始电能转换后才获取的，逆变电源的输出波形质量主要有稳态精度较高、动态性能好和负载适应性强。这一种结构简单化动静态性能良好和负载适应性强的逆变电源，往往是研究者在逆变电源方面追求的方向。
1.2 设计的要求
设计并成功实施一个基于FPGA的信号器产生PWM信号的逆变器，调制信号为50HZ的三路调制信号相位差为120。
具体要求：
设计逆变驱动电路在三路PWM波驱动下产生的三相正弦交流信号
2、详细具体的讲述总体的方案构架，设计系统框图，电路图。
3、实现一个稳定的触发电路。
4、设计的系统能够独立完善运作。
第二章 三相逆变器设计与实现的总体设计
2.1总体方案
这次设计的主要方案有FPGA控制模块，SPWM模块，驱动模块，AD采样模块，显示模块来组成。
图21 总体系统方案框架图
2.1.1总体的系统电路
图22 总体系统电路图
在电路图中最为关键的就是SPWM逆变电路，以及滤波器和控制电路，下面文字我们重点介绍这几个关键部分，对系统的帮助以及效果。
2.2 SPWM的介绍
SPWM控制和逆变电路的关系可以说是相辅相成的吧，前者正是因为后者的大范围运用而被发展起来，而后者的应用则必须要借助前者的技术。这篇文章最重要的是以逆变电路为控制的目标去说明剖析PWM这一门控制技术。
脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来晶体管基极或MMOS栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电子电力技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
2.2.1 三相逆变器SPWM
常用的三相逆变器SVPWM控制有两种：一种是由三相逆变器的电流内环计算得到控制所需要的电压矢量，然后再根据5.1.1节电压矢量合成的方法对电压矢量进行合成，然后通过控制使最终所获得的实际电压矢量不断逼近于程序所给定的电压矢量，但是这种控制方法的电流的动态响应并不高，所以无法完成快速电流变化的响应；另一种控制方法是通过滞环控制来限定输出得到SVPWM波，根据目标矢量所在的扇区不断改变所选取的电压合成矢量，从而达到使内环的电流值保持在所给定的滞环内的目的，而这种控制方法的鲁棒性和电流响应都要比第一种控制方法要好，所以常用第二种SVPWM控制方法对系统进行设计。第二种SVPWM的控制方法也可以分为基于不定频滞环控制的SVPWM电流控制和基于定频滞环控制的SVPWM电流控制两种，本文采用的是跟踪给定电压矢量的SVPWM控制。
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