1、 三相桥式三相桥式 PWMPWM 逆变电路逆变电路的设计的设计 系系 （院）（院） 物理与电气工程学院物理与电气工程学院 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 日日 期期 2012015 5 年年 0505 月月 2020 日日 成成 绩绩 学生诚信承诺书学生诚信承诺书 本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示
2、了谢意。 签名： 日期： 论文使用授权说明论文使用授权说明 本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交 论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名： 导师签名： 日期： 第第 1 1 页页 三三相桥式相桥式 PWMPWM 逆变逆变电路电路的设计的设计 (安阳师范学院 物理与电气工程学院 河南 安阳 455002) 摘 要：本文设计了一个三相桥式 PWM 控制的逆变电路。PWM 控制就是对脉冲的宽度进行 调制的技术,如果脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM 波形,也称为 SP
3、WM 波 形。该设计包括主电路、驱动电路、SPWM 信号产生电路、过流保护等方面的设计。该逆变 器主电路采用的是功率型器件 MOSFET；驱动电路采用的是现在大功率 MOSFET、IGBT 专用 驱动芯片 IR2110；PWM 信号产生电路采用的是 CD4538 芯片控制产生的；过流保护采用的 是用电流互感器检测保护的。 关键词：三相桥式；主电路；IR2110；CD4538 1 引言 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域 中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输 出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态
4、性能好。因此，研究开 发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之 一。 正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛 地应用于国民经济生产生活中，其中有：针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间 断电源 UPS (Uninterruptle Power Supply)；针对交流异步电动机变频调速控制的变频调 速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源 EPS ( Emergence Power Supply)；针对船舶工 业用电的岸电电源 SPS(Shore Power Supply)；还有针对风力发电、太阳能发电等而开发 的特种逆
5、变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新，特别是以绝缘栅 极双极型晶体管 IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率 半导体器件出现，大大简化了正弦逆变电源的换相问题，为各种 PWM 型逆变控制技术的 实现提供了新的实现方法，从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制。 IGBT 最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。 它的并联不成 问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。尽管 IGBT 模块在大功率应用中非常广 泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路 和焊
6、点较低的疲劳强度，另外,绝缘材料的缺陷也是一个问题。 在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到 SPWM 波，一般都采用双极性调 制技术。该调制方法的最大缺点是它的 6 个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产 生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本文针对正弦波输出变压变频电源 SPWM 调制方式及数字化控制策略进行了研究，以 CD4538 为主控芯片，以期得到一种较理想的 调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。 2 三相桥式 SPWM 逆变器的设计内容及要求 2.1 对三相桥式 PWM 逆变电路的主电路及控制电路进行设计，参数要求如下：直流电压为 100 V。三相阻感负载，负载中 R=2 ,L=1mH，要求频率范围：10Hz100Hz。 第第 2 2 页页 理论设计：了解掌握三相桥式 PWM 逆变电路的工作原理，设计三相桥式 PWM 逆变电路的主 电路和控制电路。包括： （1）IGBT 电流，电压额定的选择 （2
