电力电子技术课程设计报告---混合型多电平逆变器电路设计

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1、目 录 一、一、引言引言 . 3 二、设计任务二、设计任务 6 （一）设计任务 6 （二）设计要求 6 三、三、结构设计方法要点结构设计方法要点 6 四、总体电路设计四、总体电路设计 . 7 （一）逆变器设计流程图 8 （二）混合电平式逆变器结构 9 （三）混合单元式逆变器结构. 11 五、各功能模块电路设计五、各功能模块电路设计 . 12 （一）逆变器的主要技术指标. 12 （二）有源逆变模块 13 （三）逆变能量的变换关系模块. 14 六、六、总体电路总体电路. 15 （一）主电路图. 15 （二）总体电路原理图说明. 16 七、总结七、总结 . 20 八、参考文献八、参考文献. 22 一

2、、一、引言引言 逆变器也称逆变电源， 是将直流电能转变成交流电能的变流装置， 是太阳能、 风力发电中一个重要部件。随着微电子技术与电力电子技术的迅速发展，逆变技 术也从通过直流电动机交流发电机的旋转方式逆变技术，发展到二十世纪 六、七十年代的晶闸管逆变技术，而二十一世纪的逆变技术多数采用了 MOSFET、 IGBT、GTO、IGCT、MCT 等多种先进且易于控制的功率器件，控制电路也从模拟 集成电路发展到单片机控制甚至采用数字信号处理器（DSP）控制。各种现代控 制理论如自适应控制、自学习控制、模糊逻辑控制、神经网络控制等先进控制理 论和算法也大量应用于逆变领域。其应用领域也达到了前所未有的广

3、阔，从毫瓦 级的液晶背光板逆变电路到百兆瓦级的高压直流输电换流站； 从日常生活的变频 空调、变频冰箱到航空领域的机载设备；从使用常规化石能源的火力发电设备到 使用可再生能源发电的太阳能风力发电设备，都少不了逆变电源。毋须怀疑，随 着计算机技术和各种新型功率器件的发展，逆变装置也将向着体积更小、效率更 高、性能指标更优越的方向发展。 在传统双转换逆变电路中，变压器室电路不可或缺的重要组成部分，并在总 多方面展现其不容小觑的优势。 最初的 UPS 输出逆变器都是带有变压器的。应该说，带变压器是 UPS 输出逆变 器电路形式所决定的，而变压器的存在却是弊大于利。逆变器电路技术演变过程 的一个显著的表

4、现形式是:是否必须用变压器以及如何配置变压器。 19 世纪 70 年代生产的第一代三相 UPS 的典型电路结构形式(MGEUPSMG 240 系列)。这个系列的 UPS 包括一个由降压式自藕变压器绕组供电的二极管全 波整流器和一个与整流器相并联的、 由自稍变压器的辅助二次侧绕组供电的电池 充电器。当电网停电时静态开关可将电池组连接到直流母线上供电。 逆变器由 4 个三相变换器以全波方式运行(按照基波频率进行换向)， 每一个三相变换器都与变压器的一次侧绕组相连接(A 连接)，把这些二次侧绕组 开放式的变压器(OpenPhaseTransformers)以一定方式进行串联，以获得合成的 输出电压。这 4 个变压器被分为两组，每一组都包含一个 Y 形和一个曲折 Y 型(Z 形)的二次侧绕组，这两个二次侧绕组之间具有 30。相位差。这一特殊连接可消 除序号为“n=6k1 次的电压谐波，其中 K 为奇数，这等效于一个具有两组移相 式整流桥的变压器一次侧绕组所吸收的电流。 对于在变压器一次侧绕组中每相可 能出现的 3 次和 3n 次谐波，由一次侧绕组的人接线方式来抵消。因此，首先需 要滤