三相PWM逆變器的主電路設計

隨著國民經濟的高速發展和國內外能源供應的緊張， 電能的開發和利用顯得更為重要。目前， 國內外都在大力開發新能源， 如太陽能發電、風力發電、潮汐發電等。一般情況下， 這些新型發電裝置輸出不穩定的直流電， 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， 需要時可并入市電電網。這種DC- AC 變換需要逆變技術來完成。因此， 逆變技術在新能源的開發和利用領域有著重要的地位。

1 脈寬調制逆變技術

1. 1 PWM 的基本原理

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

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

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

1. 1. 4 SPWM 控制方式： 就是對逆變電路開關器件的通斷進行控制， 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。按一定的規則對各脈沖的寬度進行調制，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 與調制信號頻率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： 根據載波和調制信號波是否同步， 有異步調制和同步調制兩種控制方式： ?異步調制控制方式。當載波比不是3 的整數倍時， 載波與調制信號波就存在不同步的調制。?同步調制控制方式。在三相逆變電路中當載波比為3 的整數倍時， 載波與調制信號波能同步調制。

2 主電路的設計

本設計采用AC – DC – AC 方案。采用SPWM調制方式。圖1 為系統主電路和控制電路框圖。交流輸入電壓經過不控整流后得到一個直流電壓， 再經過全橋逆變電路得到交流輸出電壓。為保證系統可靠運行， 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， 即驅動信號用光耦隔離， 反饋信號用變壓器隔離， 輔助電源用變壓器隔離。

2. 1 整流電路的設計

本設計運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、開關電源等應用場合中， 大都采用不可控整流電路經電容濾波后提供直接電源， 供后級的變換器、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：

經計算二極管應選擇HFA70NH60 額定電壓600V, 額定電流70A ( 快恢復型) .

2. 2 逆變電路的設計

逆變與整流相對應， 是將直流電變成交流電。交流側接電網， 為有源逆變。交流側接負載， 為無源逆變。

本設計逆變電路采用電壓型三相橋式逆變電路， 其原理圖如圖3 所示。

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