1、 课 程 设 计 2012 年 7 月 18 日 课 程 电气工程课程设计 题 目 正弦波逆变器设计 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 电气 1 班 学生姓名 学生学号 指导教师 课程设计任务书 课程 电气工程课程设计 题目 正弦波逆变器设计 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号 主要内容： 了解正弦波逆变器的重要性，及其在单极性、双极性和单极性倍频调制方式下所产 生的不同作用，并在有工频和无工频变压器的逆变电源下，进行正弦波逆变器设计。 基本要求： 了解开关管逆变器允许输出的峰值，电流的额定值可选为 30A，600V，TO274 封装的 IGBT 管及 LC 滤波的含义及功能。
2、参考资料： 1 李梅.电工基础 M 北京：中国电力出版社，2004 2 何仰赞，温增银电力系统分析 M 武汉：华中科技大学出版社，2004 3 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，2005 4 朱成.全面理解理论联系实际 J. 社会科学, 1983. 5 郭瑞.异步电动机自适应矢量控制系统的设计与仿真 D辽宁工程技术大学, 2000 . 完成期限 2012.7.10 至 2012.7.18 指导教师 专业负责人 2012 年 7 月 9 日 目 录 1 设计要求 1 2 正弦波逆变器的设计要求和主电路形式 1 2.1 逆变电源的设计和目标 . 2 2.2 主电路形式选择 .
3、 2 2.3 有工频变压器的逆变电源 . 2 2.4 无工频变压器的逆变电源 2 3 有工频变压器的逆变器主电路设计 2 3.1 电路形式 . 2 3.2 参数设计 . 3 4 无工频变压器的逆变器主电路设计 . 4 4.1 电路形式 . 4 4.2 参数设计 . 5 5 逆变控制电路的设计 5 6 正弦波输出变压变频电源调制方式 7 6.1 正弦脉宽调制技术 . 7 6.2 三种调制方式下逆变器输出电压谐波分析 8 7 结论 . 9 参考文献 11 1 设计要求 电力系统变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流 供电的，其中有一部分是不能长时间停电的。普通 UPS 设备因受
4、内置蓄电池容量 的限制，供电时间比较有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量一般都比较大， 所以需要一套逆变电源将直流电逆变成单相交流电。 电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR） 、可关断晶闸管（GTO） 、晶体管 （BGT） 、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、 低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT 具有高可靠 性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高 性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术。 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，由于它本身的关断延迟很短
5、，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点较低的疲劳强度，另外，绝缘材料的缺陷也是 一个问题。 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，在此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了较高的要求。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；二是动态性能 好。因此，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 电子领域的研究特点之一。 在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了达到 SPWM 波，一般都采用 双极性调制技术。
6、该调制方法的最大缺点是它的 4 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 YMS320F240 数字信号处理器为主控芯片，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 正弦波逆变器的设计要求和主电路形式 电力系统变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流 供电的，其中有一部分是不能长时间停电的。普通 UPS 设备因受内置蓄电池容量 的限制，供电时间比较有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量一般都比较大， 所以需要一套逆变电源将直流电逆变成
