逆变器把直流电变成交流电_毕业设计
逆变器把直流电变成交流电
摘要
近年来，一些清洁高效的能源，如太阳能，风能，地热，核能等得到了较为广泛的应用和关注，其发电系统产生的是直流电流和电压，而许多负载都使用交流电，因此需要通过逆变器把直流电变成交流电。随着这些新能源发电系统的日益推广，逆变器的使用也越来越多。如何获得高质量的电流成为研究的焦点。
由于对高频谐波的抑制效果明显好于L型滤波器，因此LCL滤波器在并网逆变器中应用越来越广泛，与传统的L滤波器相比，LCL滤波器可以降低电感量，提高系统动态性能，降低成本，在中大功率应用场合，其优势更为明显。
文章首先对PWM 逆变器的工作原理做了详细的介绍，并对基于LCL的滤波器，在ABC 静止坐标系，αβ静止坐标系和dq 旋转坐标系中建立了数学模型。
其次，文章讨论了LCL 滤波器的参数设计方法，给出了系统LCL 滤波器参数的设计步骤。
最后，在详细阐述各元件的取值原则与计算步骤的基础上，给出了设计实例，并对所设计的逆变器进行了仿真验证，结果表明，根据该方案设计的控制器参数能够使三相并网逆变器安全、可靠运行且具有较快的动态响应速度。
关键词：并网逆变器 LCL滤波器有源阻尼无源阻尼，双闭环控制
Abstract
In recent years, clean and efficient energy sources, such as solar energy, wind energy, geothermal energy, nuclear energy has been widely used and has gained widespread attention .The power system produce the DC current and voltage, and many are using the AC load, it need inverter into alternating current to direct current. With the increasing promotion of photovoltaic power generation systems, the use of inverters is more and more. How to get a high quality of the current becomes the focus of research.
Because of the inhibitory effect of high frequency harmonics is better than L-type filter, the LCL filter grid inverter is widely applied, compared with the traditional L-filter, LCL filter can reduce the inductance improve the system dynamic performance, reduce costs, in the high-power applications, its advantages more apparent.
This paper analyzes the high frequency PWM inverter principle, and then presents a three-phase ABC coordinates and dq coordinate system on the mathematical model of LCL-filter configuration.
Secondly, the article discusses the LCL filter design parameters; parameters of the system are given LCL filter design steps.
Finally, each component in detail the principles and calculation steps of the value based on the design example is given, and the design of the LCL filter simulation results show that, according to the design of the controller parameters can make three-phase inverter with safe, reliable operation and has a fast dynamic response speed.
Key words: Grid-connected inverter，LCL filter，Active damping, passive damping，Double closed loop control
目录
摘要......................................................................I Abstract.................................................................II 目录....................................................................III 1. 绪论. (1)
1.1微电网的提出和发展 (1)
1.1.1微电网提出的背景和研究意义 (1)
1.1.2微电网的定义 (1)
1.1.3国内外应用研究现状 (2)
1.2 逆变器的研究现状 (2)
1.2.1三相电压型PWM逆变器的产生背景 (2)
1.2.2 PWM逆变器的研究现状 (3)
1.2.3基于LCL滤波的PWM逆变器的研究现状 (4)
2. PWM逆变器的原理及数学模型 (7)
2.1并网逆变器的分类及拓扑结构 (7)
2.1.1逆变器的作用 (7)
2.1.2逆变器的分类 (7)
2.1.3并网逆变器的拓扑结构 (8)
2.2 逆变器的工作原理 (9)
2.3 基于LCL滤波器的PWM逆变器数学模型 (11)
2.4 锁相环节的工作原理 (16)
2.5 逆变器的SPWM调制方式分析 (17)
3. LCL滤波器和控制系统的设计 (20)
3.1 LCL滤波器的参数设计 (20)
3.1.1 L，LC，LCL滤波器的比较 (20)
3.1.2 LCL滤波器的选定 (21)
3.1.3 LCL滤波器数学模型及波特图分析 (21)
3.1.4 LCL滤波器的谐振抑制方法 (24)
3.1.5 滤波器参数变化对滤波性能的影响 (24)
3.1.6 滤波器参数设计的约束条件 (25)
3.1.7 滤波器参数的设计步骤 (25)
3.2并网逆变器控制方案的确定 (26)
3.2.1 基于无源阻尼的单电流环控制方案的设计 (26)
3.2.2 基于双环控制网侧电感电流外环控制器的设计 (28)
3.2.3 基于双环控制电容电流内环控制器的设计 (28)
4. 系统参数设计及仿真验证 (30)
4.1 系统参数设计 (30)
4.2 有源阻尼双闭环控制仿真分析 (32)
4.3 无源阻尼单环控制仿真分析.......。. (37)
结论 (42)
参考文献 (43)
致谢 (44)
附录英文翻译 (1)
1. 英文文献原文 (1)
2. 英文文献翻译 (22)
1. 绪论
1.1微电网的提出和发展
1.11微电网提出的背景和研究意义
随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，电力部门大多把投资集中在火电，水电以及核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的建设上，但是，随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠要求以及多样化的供电需求。尤其在世界范围内发生几次大面积的停电事故后，电网的脆弱性充分暴露了出来，这不得不引发人们思考和忧虑，一味地扩大电网规模显然不能满足未来电力系统发展的要求。因此，分布式电源由于污染少，可靠性高，能源利用效率高，安装地点灵活等多方面的优点，有效的解决了大型集中电网的许多潜在的问题。
分布式发电一般指电能在靠近用户的地方生产并直接为用户供电的方式，由于其投资少，见效快，位置灵活，污染小，安装方便，且在边远地区，大电网覆盖不到的区域，分布式发电的独立运行，解决了边远地区的供电问题，含有分布式电源的微电网可以在公共电网发生事故停电时进行区域型供电，能够使全部或部分微电网内的重要用户进行不间断供电。但是分布式电源也尤其自身的弊端，如并网时单机接入成本高，并网时控制困难，且分布式发电系统比较分散，不适合大电网的集中式的输配电方式，分布式发电设备的接入电网与否不受大电网控制，相对大电网来说，是一个具有随意性的不可控电源。因此，在分布式发电接入和切出电网过程中，都会对电网产生注入电压闪变，电压波动，频率偏移等负面影响，所以电力系统经常采用隔离限制的方式对分布式发电的并网运行。由多个分布式发电系统和负载共同组成的微电网和好的解决了这一问题，由于它可以作为大电网的一个整体负载，对大电网冲击和影响较小，本身又可以独立运行，因此得到越来越多的关注和应用，这种大电网与新型的分布式发电系统组成的微电网的结合控制，成为当今电力行业主要的研究方向。
1.12微电网的定义[1]
微电网从系统观点看，是将发电机、
负荷、储能装置及控制装置等结合，形
成一个对大电网来说单一可控的单元，
同时向用户供给能量，微电网中的电源
多为微电源（分布式电源），即含有电力
电子接口的小型机组，包括微型燃气轮
机、燃料电池、光伏电池以及超级电容、
飞轮、蓄电池等储能装置。它们接在用
户侧，具有低成本，低电压，低污染的
特点。如图1-1 图1-1 微电网系统结构图
1.13国内外应用研究现状
近年来微电网的研究不仅在理论方面取得较大的进展，另一方面，国际上众多示范工程及实验系统也相继建立起来，为微电网应用的研究奠定了基础：美国，CERTS的微电网项目已在俄亥俄州的Dolan技术中心进行了物理装置的测试。欧洲，希腊，德国等地已有微电网示范项目处于运行阶段。日本、英国等发达国家也开展了适合本国国情的微电网研究计划。如日本的微电网应用研究主要在其发展较成熟的光伏设施基础上，走以家庭光伏并网发电、商业中心区燃料电池电站配合储能为特色的微电网建设路线。国内关于微电网的研究也取得的长足的发展。部分高校、科研院所及电力企业，如天津大学，合肥工业大学，杭州电子科技大学、中科院电工所、中国电科院等，各自建立了相应的微网示范项目或实验室，研究电网的控制、运行及对主网安全稳定运行的影响。实际工程方面，由于牵涉到电网的正常运营，因此必须由电网公司主导进行，如国家电网公司建设的河南财专微电网示范工程，作为国内第一个正式运行的微电网试点项目，取得了良好的运行业绩和社会效益。
可以看出，当前国内微电网应用研究的特点是涉研单位较广，但尚无某个机构拥有完整的集实验、仿真、检测等功能于一体的微电网应用研究平台。因此，就微电网应用研究而言，我国目前在国际上的知名度和影响力还较为有限，另一方面也表明国家电监会及各电网公司等部门的政策支持下，国内相关单位在此领域还大有可为。
1.2 逆变器的研究现状
1.2.1 三相PWM电压型逆变器的产生背景[2]
随着世界能源短缺和环境污染问题的日益严重，能源和环境成为21世纪人类所面临的重大基本问题，清洁、可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的广泛关注。近些年来，太阳能光伏(Photovoltaic，PV)发电技术，风力发电技术得到了持续的发展。尤其随着经济的高速发展，我国很多地区的用电缺乏非常严重，一些城市不得不实行分时分区域供电。发展新能源，充分利用绿色能源，对我国的经济持续发展有着极其重要的意义。
现代社会对能源需求不断增加，煤炭、石油、天然气等一次性能源却不断减少，而且其使用又会对环境产生很大危害，为了缓解能源危机，避免环境的进一步恶化，对风能、太阳能等新能源的开发利用显得尤为重要，可再生能源的使用兼具环保性和持续利用性，但是也存在着缺陷和难点。
鉴于我国太阳能、风力资源丰富，可以说是取之不尽、用之不竭，这为我国发展清洁能源事业提供了很好的机遇。而在这些清洁能源利用过程中，并网逆变器是关键。人们一直在电力电子技术的发展中探索一条“绿色”之路，对逆变装置而言，“绿色”的内涵包括电网无谐波，单位功率因数，以及功率控制系统的高性能，高稳定性，高效率等传统逆变装置所不具备的优越性能。在所有的变换器中，PWM变换器由于其产生谐波
损耗小，对通信设备干扰小，整机效率高，而牢牢占据了主流产品的市场。
PWM变换器可以实现电网交流侧电流正弦化，且运行于单位功率因数或者功率因数可调，谐波含量很小，被称之为“绿色电能变换”。PWM变换器能达到“绿色”逆变器的目的，已经受到国内外学者普遍的重视，成为研究的热点。
1.2.2 PWM逆变器的研究现状
光伏、风力等并网发电系统主要由光伏阵列、风机和并网逆变器等组成，在可调度式系统中，还会配备蓄电池作为储能设备。其结构示意图如图(1-2)所示。由图可见，并网发电系统通过配合容量适合的逆变器连接到公共电网上，在白天日照充足情况下，除了提供本地负载，多余电力可以提供给公共电网：夜间或阴天情况，本地负载则直接从电网获取所需电能。
光伏/风能=
~
负载
~电力公司
配电线
图1-2并网发电系统结构示意图
PWM控制技术的应用与发展为逆变器性能的改进提供了变革性的思路和手段，结合了PWM控制技术的新型逆变器称为PWM逆变器。将PWM控制技术应用于逆变器始于20世纪70年代末，但由于当时谐波问题不突出，加上受电力电子器件发展水平的制约，PWM逆变器没有引起充分的重视。进入80年代后，由于自关断器件的日趋成熟及应用，推动了PWM技术的应用与研究。
随着PWM控制技术的发展，如空间矢量PWM，滞环电流PWM控制等方案的提出，以及现代控制理论和智能控制技术的发展和应用，PWM逆变器的性能得到了不断提高，功能也不断扩展，PWM逆变器网侧独特的受控电流源特性，使得PWM逆变器作为核心设备被广泛应用于各类电力电子应用系统中，经过国内外专家学者多年的研究，PWM逆变器在电路拓扑结构，数学模型，控制方法，电网电压不平衡，系统特性等方面取得了丰硕的研究成果。PWM逆变器经过30多年的探索和研究，取得了很大的进展，其主电路从早期的半控型器件桥路发展到如今的全控型器件桥路；其拓扑结构从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路；PWM开关控制由单纯的硬开关调制发展到软开关调制；功率等级也从千瓦级发展到兆瓦级，随着PWM逆变器技术的发展，已经设计出多种PWM逆变器，并可分类如下：
一、按照电网相数分类：单相电路，三相电路，多相电路；
二、按照PWM开关调制分类：硬开关调制，软开关调制；
三、按照桥路结构分类：半桥结构，全桥结构；
四、按照调制电平分类：二电平，三电平电路，多电平电路；
对于不同功率等级以及不同的用途，人们研究了各种不同的PWM逆变器拓扑结构。在小功率应用场合，PWM逆变器拓扑结构的研究主要集中在减少功率开关损耗。对于中等功率场合，多采用六个功率开关器件构成的PWM逆变器，包括三相电压型PWM逆变器
和三相电流型PWM 逆变器，这是本章介绍的重点。对于大功率PWM 逆变器，其拓扑结构的研究主要集中在多电平拓扑结构和软开关技术上。多电平拓扑结构的PWM 逆变器主要应用于高压大容量场合。此外，由于软开关技术(ZVS 、ZCS)在减小开关损耗、抑制电磁干扰、降低噪声等方面具有显著的优势，近年来在电压型PWM 逆变器设计上受到了广泛的重视，并得以迅速发展。而电流型PWM 逆变器的软开关技术研究相对较少，有待进一步研究。
根据直流储能元件的不同，PWM 逆变器又分为电压型PWM 逆变器和电流型PWM 逆变器。电压型、电流型PWM 逆变器，无论是在主电路结构、PWM 信号发生以及控制策略等方面均有各自的特点，并且两者间存在电路上的对偶性。其他分类方法就主电路拓扑结构而言，均可归类于电流型或电压型PWM 逆变器之列。 电压型逆变器：
以单相电压源逆变器为例，其主电路结构如图(1-3)所示。 电压型逆变器一般需要在直流侧接有平波电容，根据器件的开关动作，输出一连串的方波电压，方波的幅值嵌位在直流电压上逆变器是个电压源。该逆变器以对角线T1和T4，对角线T2和T3构成两组联动开关，两组开关交替开通，其结果是在负载端输出分别为正和负的方波电压。具体器件的开关顺序选择，根据控制目的的不同也存在多种控制方式，如方波逆变控制，正弦波PWM 逆变控制等。
4
S 6
S d
U C
1
T 2
T 3
T 4
T 1
D 2
D 3
D 4
D L
R
图1-3 单相逆变器原理图
1.2.3 基于LCL 滤波的PWM 逆变器的研究现状
由于三相电压型PWM 逆变器有许多优点，如能量可以双向流动，直流侧电压波动小，功率因数可控，网侧输入电流接近正弦等，因此应用广泛。特别是近年来，随着风力发电的快速发展，交流励磁双馈发电机变速恒频风力发电系统得到了广泛的关注和深入的研究。双馈发电机转子与电网之间具有一个“背靠背”的双向变流器，用来实现对发电机的交流励磁和能量对电网的回馈。三相电压型PWM 整流器拓扑结构成为交流励磁双馈发电机变速恒频风力发电系统中变流器的首选。但是，三相PWM 整流器的功率开关器件的开关频率一般为2～15kHz ，会产生对电网干扰的高次谐波，主要在开关频率或开关频率整数倍附近。该谐波进入电网后会影响电网上对电磁干扰敏感的负载，也会产生损耗。通常为了减小开关频率及其整数倍附近的高次谐波，一般采用电感进行滤波。通过加大网侧滤波电感的值，可以减小谐波。但是，当整流器的功率比较大时，交流侧电抗器损耗增大。此外，电抗器的体积和重量很大，造价也比较高。这对三相PWM 整流器在大功率领域中的应用产生了不利影响。1995年，M.Lindgren 和J.Svensson 首先提出了用一个三LCL 滤波器代替原有的单电感滤波器，来解决上述问题。在交流侧应用LCL 滤
波器可以减少电流中的高次谐波含量,并在同样的谐波要求下,相对纯电感型滤波器可以降低电感值的大小，提高系统的动态响应。不过，LCL 滤波器本身存在着谐振问题，PWM整流器如同一个谐波源，电流中某次谐波可能会对滤波器产生激励，从而发生谐振，导致系统不稳定，输入电流谐波畸变率增大。学者针对LCL滤波器的谐振问题，提出了许多增加阻尼的办法，其中一些有源阻尼的控制策略，不仅抑制了LCL滤波器的谐振，而且不会产生功率损耗，降低系统的效率，很适用于大功率系统。
由于LCL 滤波器的滤波电容的分流作用，使整流器的电流控制系统由一阶变为三阶，控制更为复杂，并且在某些高次谐波电流下，LCL 滤波器的总阻抗接近零，将导致谐振效应，影响系统的稳态性能。因此LCL 滤波的PWM整流器应用的关键技术之一就是谐振抑制问题。一般采用在已有控制策略的基础上增加阻尼作用来解决这个问题。阻尼方法分为两种：一种叫做“无源阻尼法”，它是通过在电容上串联电阻来使系统稳定，这种方法稳定可靠，在工业中被广泛应用，但是加入的电阻会增加系统的损耗。无源阻尼法可用于任何成熟的控制策略，最常见的是基于无源阻尼的无差拍控制；另一种方法叫做“有源阻尼法”，它是通过修正控制算法使系统达到稳定，消除共振作用，该方法通过增加控制的复杂性避免无源阻尼的损耗问题。关于有源阻尼的研究已成为热点，因为可减小损耗，节约能源。常见的有超前网络法，虚拟电阻法，基于遗传算法的有源阻尼法。目前对于有源阻尼法的研究大多基于矢量控制和直接功率控制策略。基于LCL 滤波器的PWM 整流器控制策略的另一个研究热点就是不平衡控制，现有的不平衡控制策略有改进的正负序电流独立控制策略和三闭环控制策略等。
目前基于LCL 滤波器的PWM整流器的较为新颖的控制策略有基于无源阻尼的直接电流控制策略、直接功率控制策略、无差拍控制策略和三闭环控制策略【3】。
(1)基于无源阻尼的直接电流控制策略
直接电流控制通过电流反馈闭环控制直接调节电流，具有动态响应快、受系统参数影响小等特点，是目前常用的电流控制方案，然而无论采用P、PI还是PID调节均无法使系统稳定，并网逆变器LCL接口直接输出电流控制稳定性问题简单直接的解决方案是LCL串联电阻形成无源阻尼PD衰减谐振峰值，增大相角裕度，提高系统稳定性。
（2）基于有源阻尼的直接功率控制策略
由于动态响应快、原理简单，近年来直接功率控制已被越来越多地应用于PWM整流器的控制。但是传统的直接功率控制策略没有电流内环，不能采用已有的有源阻尼方法。2005年，L.A.Serpa，J.W.Kolar，S.Ponnaluri和P.M.Barbosa 提出了基于LCL滤波器的PWM 整流器的直接功率控制策略。该方法设计了基于直接功率控制的有源阻尼方法来抑制LCL滤波器的谐振。这是一种基于虚拟磁链的直接功率控制。通过检测交流侧电流和直流侧电压来估算系统的虚拟磁链，从而算出系统的有功、无功功率，然后与给定值进行比较，偏差值送入开关状态选择表，产生控制脉冲。这种控制策略采用直接功率有源阻尼法，传统的有源阻尼方法是给出电压或电流的参考值，但是由于直接功率控制没有电流控制环，所以文献将其转化为功率参考值。将有功、无功功率减去阻尼分量后就可以避免谐振问题。直接功率控制是近年来产生的一种新的控制方法，方法的优点就是采用静止αβ坐标系进行控制计算，无需复杂的坐标变换和解耦控制，直接对系统的无功功率进行控制，结构和算法简单；避免了PWM 算法，采用查表技术，动态响应快；采用虚拟磁链定向，省去了电网电压传感器。网侧虚拟磁链估算中用电网电流和电容电流来估算PWM 整流器交流侧电流。节省了交流侧电流传感器。
（3）基于无源阻尼的无差拍控制策略
为了便于矢量控制的数字化实现，1998 年，Michael Lindgren 和Jan Svensson 提
出了基于LCL 滤波器的斩波器的无差拍控制。这是最早的基于LCL 滤波器的控制策略。2004，Emilio.J.Bueno，Felipe Espinosa 等人提出了改进的矢量无差拍控制策略。该控制策略只需要一组电流传感器和一组电压传感器，其他的量可以由状态观测器获得，系统的扰动可以用无源阻尼来衰减。改进的无差拍控制策略通过反馈电容电压将其引入到控制策略中，使控制效果更好。电压外环采用常规PI调节器进行控制，电流内环采用上述无差拍算法来跟踪给定电流。其优点是，减少了传感器的数量，只需要检测网侧电压和电流，其余量由状态估计器算出。无差拍控制方法与传统的SVPWM 整流器相比，脉冲宽度根据整流器当前的电路状态实时确定，因而具有更优越的动态性能。
（4）基于三闭环的电网不平衡控制策略
在实际系统中，三相电网电压不可能完全对称。不平衡的电网电压会引起低频电流谐波，因此不平衡控制策略的研究也有重大的意义。2005年，Fainan.A.Magueed 和Jan Svensson 提出了改进的正负序电流独立控制策略，这种控制策略的原理跟基于L滤波器的原理相似。另一种较为新颖的不平衡控制策略是2003 年Erika Twining 和Donald Grahame Holmes 提出的三闭环控制策略。这也是首次针对不平衡电网电压提出的控制策略。其中，电压外环用来控制直流侧电压。电流控制采用双内环的控制结构，第一内环是网侧电流内环，第二内环是电容电流内环。电压调节器的输出作为网侧电流有功分量的给定，dq 坐标系中网侧电流调节器输出经坐标变换后作为三相电容电流的给定，三相电容电流的反馈值由网侧电流与整流器交流侧电流合成。最后，电容电流给定和反馈的偏差经过三个比例调节器作SVPWM 的电压控制信号。坐标变换所需的旋转角度θ由三相电网电压获得。在矢量控制的基础上引入了电容电流内环提高系统的稳定性。除直流侧电压传感器外，该方法需要两组电流传感器和一组电压传感器，传感器数量多是其缺点。但实验结果证明，该方法对于不平衡电网电压有较强的鲁棒性。
基于LCL 滤波器的三相PWM 逆变器的控制策略的研究现状分析可知，无差拍控制是研究较早的控制策略，控制策略的离散化便于数字化实现，但是无差拍控制需要的传感器较多，所以无传感器的研究成为研究重点。三闭环的控制策略是专门针对LCL 滤波器提出的，这种控制策略对不平衡电网电压有较强的鲁棒性，但是其原理复杂，控制器较难设计；直接功率控制是近年来较为新颖的一种控制策略，它是从常规三相电压源型PWM逆变器的控制中延伸而来，控制原理和结构简单，采用查表技术，也便于数字实现，但其开关频率不固定给滤波器参数选择带来一定困难。今后基于LCL 滤波器的PWM 整流器无传感器控制、电网电压不平衡控制和便于数字实现的控制将会成为研究的重点。
2. PWM逆变器的原理及数学模型
2.1并网逆变器的分类及拓扑结构
2.1.1逆变器的作用
简单地说，逆变器就是一种将低压(12或24伏或48伏)直流电转变为220伏交流电的电子设备。因为我们通常是将220伏交流电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个“移动”的时代，移动办公，移动通讯，移动休闲和娱乐。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供给的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不可或缺的220伏交流电，逆变器就可以满足我们的这种需求。
2.1.2逆变器的分类
逆变器的种类很多，可按照不同的方法进行分类。
1、按逆变器输出交流电能的频率分，可分为工频逆变器、中频逆器和高频逆变器。工
频逆变器的频率为50～60Hz的逆变器；中频逆变器的频率一般为40Hz到十几kHz；
高频逆变器的频率一般为十几kHz到MHz。
2、按逆变器输出的相数分，可分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器。
3、按照逆变器输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。凡将逆变器输出
的电能向工业电网输送的逆变器，称为有源逆变器；凡将逆变器输出的电能输向某种用电负载的逆变器称为无源逆变器。
4、按逆变器主电路的形式分，可分为单端式逆变器，推挽式逆变器、半桥式逆变器和
全桥式逆变器。
5、按逆变器主开关器件的类型分，可分为晶闸管逆变器、晶体管逆变器、场效应逆变
器和绝缘栅双极晶体管（IGBT）逆变器等。又可将其归纳为“半控型”逆变器和“全控制”逆变器两大类。前者，不具备自关断能力，元器件在导通后即失去控制作用，故称之为“半控型”普通晶闸管即属于这一类；后者，则具有自关断能力，即无器件的导通和关断均可由控制极加以控制，故称之为“全控型”，电力场效应晶体管和绝缘栅双权晶体管（IGBT）等均属于这一类。
6、按直流电源分，可分为电压源型逆变器（VSI）和电流源型逆变器（CSI）。前者，直
流电压近于恒定，输出电压为交变方波；后者，直流电流近于恒定，输也电流为交变方波。
7、按逆变器输出电压或电流的波形分，可分为正弦波输出逆变器和非正弦波输出逆变
器。
8、按逆变器控制方式分，可分为调频式（PFM）逆变器和调脉宽式（PWM）逆器。
9、按逆变器开关电路工作方式分，可分为谐振式逆变器，定频硬开关式逆变器和定频
软开关式逆变器。
10、按逆变器换流方式分，可分为负载换流式逆变器和自换流式逆变器。
2.1.3并网逆变器的拓扑结构
按逆变器拓扑结构分类有组合式、半桥式和全桥式逆变器。这里侧重于逆变器拓扑结构的讨论,如图2-1,为组合式逆变器的电路结构。
图2-1 组合式逆变器
组合式逆变器一般由三个相同的单相低频环节或高频环节逆变器星形联结构成,且能够实现单相和三相四线制供电。由于三个单相逆变器是相互独立的,因此具有极强的带不平衡负载能力,并且可以实现各相的独立控制(只要以某一相为基准,其它两相分别滞后2π/3和超前2π/3即可)。该电路的优点是控制简单、易于模块化、具有N+1个模块冗余技术,而缺点是元器件数较多、成本高。图2-2给出了三相半桥式逆变器拓扑结构。这种拓扑结构存在直流侧中点电压偏移问题,需要保证直流侧的两个串联电解电容足够大,才能够实现两个电容上平均分担直流电压。与三相全桥拓扑结构相比,三相半桥的直流电压利用率低,并且功率主开关管承受的电压应力相对较大。三相半桥的也具有较强的带不平衡负载能力,但这会大大增加系统的体积和重量。
图2-2 三相半桥逆变器
三相全桥式逆变器的拓扑结构如图2-3所示,由于其具有电路结构简单、易于控制和主开关管承受的电压应力低等优点,在并网逆变器中而得到广泛采用,但是其缺点是其带不平衡负载的能力较弱。
+
1
S 3
S 5
S 4
S 2
S 6S dc
i N
N ’
2
d U 2
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VD 2
VD 3
VD 4VD 5
VD 6
VD U
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W
L
R
图2-3 三相全桥逆变器
2.2 逆变器的工作原理
[4]
用三个单相逆变电路可以组合成一个三相逆变电路，但在三相逆变电路中，应用最广的还是三相桥式逆变电路，采用IGBT 作为开关器件的电压型三相桥式逆变电路如图2-3所示的直流侧通常只有一个电容器件就可以了，但为了分析方便，画作串联的两个电容器并标出了假想中点'N ，和单相半桥、全桥逆变电路相同，电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式也是180°导通方式，即每个桥臂的导通角为180°，同一相即同一半桥的上下两个臂交替导电，各相开始导电的角度一次相差120°，这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通，因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此也被称为纵向换流。
下面来分析电压型三相桥式逆变电路的工作波形，对于U 相来说，当桥臂1导通时，
2
'd UN U u -=，当桥臂4导通时，2'd UN U u =， 因此，'UN u
的波形是幅值为2d U 的矩形波。
V 、W 两相的情况和U 相类似，'VN u 、'WN u 的波形形状和'UN u 相同，只是相位一次相差120°。
负载线电压WU VW UV u u u 、、可由下式求出
UV UN VN VW VN WN WU
WN UN u u u u u u u u u
''
''''=-??
=-??=-? （2-1）
该负载中点N 与直流电源假想中点'N 之间的电压为'UN u ，则负载各相的相电压分别为
???
??-=-=-='''''
'NN WN WN
NN VN VN NN UN UN u
u u u u u u u u （2-2） 把上面各式相加并整理可求得
)(3
1
)(31''''WN VN UN WN VN UN NN u u u u u u u ++-++= （2-3）
设负载为三相对称负载，则有0
=++WN VN UN u u u ，故可得
''''1
()3
NN UN VN WN u u u u =++ （2-4）
'NN u
的波形为矩形波，但其频率为'UN u 频率的3倍，幅值为其1/3，即为6
d U 。
且WN VN UN u u u 、、的波形形状相同，只是相位一次相差120°。
负载参数已知时，可以由UN u 的波形求出U 相电流U i 的波形。负载的阻抗角ψ不同，
U i 的波形和相位都有所不同，桥臂1和桥臂4之间的换流过程和半桥电路相似，上桥臂
1中的1S 从通态转换到断态时，因负载电感中的电流不能突变，下桥臂4中的4VD 先导通续流，待负载电流降到零，桥臂4中的电流反向时，4S 才开始导通，负载阻抗角ψ越大，4VD 导通时间就越长。U i 的上升段即为桥臂1导电的区间，其中0>U i 时为1S 导通，U i 的下降段即为桥臂4导电的区间，其中0>U i 时为4VD 导通。
可知，V i 、W i 的波形和U i 形状相同，相位一次相差120°。把桥臂1、3、5的电流加起来，就可得到直流侧电流d i 的波形，d i 每隔60°脉动一次，而直流侧电压基本是无脉动的，因此逆变器从电网侧向直流侧传送的功率是脉动的，且脉动的情况和d i 脉动情况大体相同，这也是电压型逆变器的一个特点。
下面对三相桥式逆变电路的输出电压进行定量分析，把输出线电压UV u
展开成傅里叶级数得：
231111
(sin sin 5sin 7sin11sin13...)571113231(sin (1)sin )
d
UV k
d n
U u t t t t t U t n t n ωωωωωπωωπ=
--++-=+-∑ （2-5）
式中61n k =±，k 为自然数
输出线电压有效值UV U 为： 220
10.8162UV UV d U u d t U π
ωπ
=
=?
（2-6）
其中基波幅m UV U 1和基波有效值1UV U 分别为 123 1.1d
UV m d U U U π
=
= （2-7）
116
0.782
UV m
UV d d U U U U π
=
=
= （2-8）
下面再来对负载相电压UN u 进行分析，把UN u 展开成傅里叶级数得：
2111
(sin sin 5sin 7sin13...)5713
21(sin sin )d
UN d n U u t t t t U t n t n
ωωωωπωωπ=
++++=+∑ （2-9）
式中61n k =±，k 为自然数
负载相电压有效值UN U 为
220
10.4712UN
UN d U u d t U π
ωπ
=
=?
（2-10）
其中基波幅值m UN U 1和基波有效值1UN U 分别为
120.637d
UN m d U U U π
== （2-11）
110.452
UN m
UN d U U U =
= （2-12）
在上述180°导电的方式逆变器中，为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起的直流电源的短路，要采取“先断后通”的方法，即先给应关断的器件关断信号，待其关断后留一定的时间裕量，然后再给应导通的器件发出开通信号，即在两者之间留一个短暂的死区时间，死区时间的长短要视器件的开关速度而定，器件的开关速度越快，所留的死区时间就可以越短，这一“先断后通”的方法对于工作在上下桥臂通断互补方式下的其他电路也是适用的，显然，前述的单相半桥和全桥逆变电路也必须采取这一方法。
2.3 基于LCL 滤波器的PWM 逆变器数学模型
LCL 滤波的高频PWM 逆变器拓扑结构如图2-4 所示。逆变器侧是三个电阻为2R ，电感为L 的电抗器，网侧是三个电阻为1R ，电感为g L 的电抗器，网侧电抗器和逆变器侧电抗器之间是三个星型联结的电容器f C 。电抗器 L 除滤波外，还具有升压及能量交换功能，g L 、f C 用于滤除高次谐波，满足电网对电流谐波的要求。
+
1
S 3S 5
S 4
S 6S 2
S dc
U C
G
U 逆变器侧电感
网侧电感
Lg
ia1
ia2L
Uca
Ucb Ucc
icb icc
ica R1R2
Usa Usb
Usc
idc
Ura
Urb
Urc
图2-4 基于LCL 滤波的三相高频PWM 逆变器拓扑结构
取单相LCL 滤波的PWM 整流器结构进行分析:
~
~
s
u r
u 1
R 1
i g
L 2R L
C
i f
C 2
i
C
u
图2-5 LCL 滤波器的单相拓扑结构
可得其在连续静止坐标系下的数学模型为：
)()(111t u dt di
L t i R u c g s ++= （2-13）
)()()(222t u dt di
L t i R t u r c ++= （2-14）
dt
t du C i i i c f c )
(21=-= （2-15）
式中：r c s u u u ,, ——电网电压、电容器电压、整流器侧控制电压
21,,i i i c ——电网侧电流、电容器电流、整流器侧电流
由式（2-13），（2-14），（2-15）及前面开关函数的定义，可以推出LCL 滤波的三相PWM 整流器在三相电网电压对称情况下的开关数学模型：
[])()()()()()(22221111t u t s t u t u dt
di
L t i R dt di L t i R no k dc s +-=+++ （2-16）
dt
t du C i i c f )
(12-= （2-17）
L dc c
b a k k k d
c R t u t s t i dt t du C )
()()()(,,-=∑= （2-18）
式中：,,l dc R u C ——整流器直流侧电压、负载电阻及支撑电容 根据KCL 、KVL 得到三相静止abc 坐标系下各相方程： a 相：
sa a sa a g u R i u dt di
L --=111
ra a sa a u R i u dt di
L --=222 （2-19）
21a a ca ca f i i i dt
du
C -==
b 相:
cb b sb b g u R i u dt di
L --=111 rb b cb b u R i u dt di
L --=222 （2-20）
21b b cb cb f i i i dt
du
C -==
c 相:
cc c sc c g
u R i u dt
di L --=111
rc c sc c u R i u dt di L
--=222
（2-21） 21c c cc cc f i i i dt
du
C -==
式中：,,sa sb sc u u u ——三相电网侧交流电压 ,,ca cb cc u u u ——三相滤波电容上的电压 ,,ra rb rc u u u ——整流器交流侧的三相电压 111,,a b c i i i ——三相电网侧交流电流 222,,a b c i i i ——整流器交流侧的三相电流 经过整理可得采用LCL 滤波器的状态方程:
1111121222221000000010000000100000001000000010000000100000001100000001100000001100
0g g g g a g g b c a b c ca cb cc f
f f f f
f
R L L R L L R i L L i R i L L i R i L L i R u L L u u C C C C C C ?-- --
?? -- ? ? ? - ? ? ?=- ? ? ?- ? ? ?- ???--?
111222a b c a b c ca cb cc i i i i i i u u u ??????
????
?
? ?? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ?
??? ? ? ? ? ? ? ??
???????
??? ?????????????????
?????
?
?
?---+rc rb
ra sc sb sa g g g u u u u u u L L
L
L L L 00
0000000000000100000010000001000000100
000010000001 （2-22） 可以看出，三相LCL 滤波器的状态空间方程为9 阶的状态方程，对这样一个高阶被
控系统来说，如果不采用一定的方法进行降阶处理的话，则很难设计控制器。因此，对此状态方程进行abc →αβ 变换，按照式（2-16），（2-17）的转换矩阵，可得αβ坐标系下的LCL 滤波器状态空间方程为：
?????????
???????
? ?
?-------
-=?????????? ??00
10
100001011000001000100000100022112211f f
f f
g g g g c c C C C C L L R L L R L L R L L R u u i i i i βαβαβα ?????
?? ????????????
???
?
?
?--+βαβαr r s s g g u u u u L L
L L 00
0000010000100
00100001 （2-23） 然后进行αβ →dq 根据式（2-20），（2-21）的变换矩阵，可得dq 坐标系下的LCL 滤波
器状态空间方程为：
?????
????????????
?
?
?----------
-
=?????????? ??010
10
0101
1000
0100
100
001002211
2211b
f
f b f f
g b b
g
g g b g b g cq cd q d q d C C C C L L R L L R L L R L L R u u i i i i ωωωωωω
?????
?? ????????????
???
?
?
?+rq rd sq sd g g u u u u L L L L 00
0000010000100
00100001 （2-24） 式中:b ω——三相电网电压的基波角频率
sq sd u u , ——三相电网电压矢量的d ，q 轴分量 cq cd u u ,——三相滤波电容电压矢量的d ，q 轴分量 rq rd u u ,——整流器交流侧电压矢量的d ，q 轴分量 q d i i 11, ——三相电网电流矢量的d ，q 轴分量 q d i i 22,——整流器交流侧电流矢量的d ，q 轴分量
由式（2-24）可以得出图2.7 所示的LCL 滤波器的结构框图。控制的目的是给出正
确的控制矢量r U ,使网侧电流与电压同相位。可以看出，基于LCL 滤波器的PWM 整流器是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
2.4 锁相环节的工作原理
逆变器输出电压电流同频同相才能并网供电，所以控制器的设计中都要设置锁相环节。
锁相环路是一种反馈电路，锁相环的英文全称是Phase-Locked Loop,简称PLL 。其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。锁相环在工作的过程中，当输出信号的频率与输入信号的频率相等时，输出电压与输入电压保持固定的相位差值，即输出电压与输入电压的相位被锁住，这就是锁相环名称的由来。
在数据采集系统中，锁相环是一种非常有用的同步技术，因为通过锁相环，可以使得不同的数据采集板卡共享同一个采样时钟。因此，所有板卡上各自的本地80MHz 和20MHz 时基的相位都是同步的，从而采样时钟也是同步的。因为每块板卡的采样时钟都是同步的，所以都能严格地在同一时刻进行数据采集。 锁相环的基本结构：
锁相环路是一个相位反馈自动控制系统。它由以下三个基本部件组成：鉴相器（PD ）、环路滤波器（LPF ）和压控振荡器（VCO ）。其组成方框图如下所示。
参考晶
体振荡器
PD
LPF
VCO
R
f
()
R u t ()
d u t ()
c u t 输出
V
f ()
V u t
图2-6 锁相图的基本方框图
锁相环的工作原理：
1. 压控振荡器的输出经过采集并分频；
2. 和基准信号同时输入鉴相器；
3. 鉴相器通过比较上述两个信号的频率差，然后输出一个直流脉冲电压；
4. 控制VCO ，使它的频率改变；
5. 这样经过一个很短的时间，VCO 的输出就会稳定于某一期望值。
锁相环可用来实现输出和输入两个信号之间的相位同步。当没有基准（参考）输入信号时，环路滤波器的输出为零（或为某一固定值）。这时，压控振荡器按其固有频率fv 进行自由振荡。当有频率为R f 的参考信号输入时，R u 和V u 同时加到鉴相器进行鉴相。
如果
R f 和
V f 相差不大，鉴相器对
R u 和
V
u 进行鉴相的结果，输出一个与R u 和V u
的相位
差成正比的误差电压ud ，再经过环路滤波器滤去d u 中的高频成分，输出一个控制电压
c u ,c u 将使压控振荡器的频率V f （和相位）发生变化，朝着参考输入信号的频率靠拢，最后使V f =R f ，环路锁定。环路一旦进入锁定状态后，压控振荡器的输出信号与环路的
输入信号（参考信号）之间只有一个固定的稳态相位差，而没有频差存在。这时我们就称环路已被锁定。
环路的锁定状态是对输入信号的频率和相位不变而言的，若环路输入的是频率和相
交流电和直流电作用有什么区别
交流电和直流电作用有什么区别 交流电即交变电流，大小和方向都随时间做周期性变化的电流。直流电则相反。电网公司一般使用交流电方式送电，但有高压直流电用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步的交流系统之间的联络等 高压直流输电方式与高压交流输电方式相比，有明显的优越性．历史上仅仅由于技术的原因，才使得交流输电代替了直流输电．下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较，从而说明它们各自在应用中的价值． 交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能……）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便．这是交流电与直流电相比所具有的独特优势． 直流电的优点主要在输电方面： ①输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2 直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1／3． 如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少． ②在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗． 在一些特殊场合，必须用电缆输电．例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输线路中，空载电容电流极为可观．一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需供给充电功率约3×103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6×107kw·h．而在直流输电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上． ③直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行．交
毕业论文DCAC逆变器的设计
1 绪论 (1) 1.1 DC/AC逆变器的基本概念 (2) 1.2 逆变器的分类和用途 (3) 1.2.1 逆变器的基本分类 (3) 1.2.2 逆变器的用途 (4) 1.3 DC/AC逆变器的发展背景和发展方向 (4) 1.3.1 DC/AC逆变器的发展背景 (4) 1.3.2 DC/AC逆变器的发展方向 (5) 2 逆变器的主电路研究 (6) 2.1逆变系统基本工作原理 (6) 2.2 SPWM波的生成原理及控制方法分析 (6) 2.2.1 PWM控制的理论基础 (7) 2.2.2 PWM逆变电路及其控制方法 (8) 2.3 逆变器的主电路分析 (10) 2.3.1 低频环节逆变技术逆变器 (10) 2.3.2 高频环节逆变技术 (13) 3 小功率光伏并网系统的逆变器设计 (15) 3.1光伏发电的发展现状及前景 (15) 3.1.1 国外光伏发电现状及前景 (15) 3.1.2 国内光伏发电现状及前景 (16) 3.2 并网逆变器的拓扑 (16) 3.2.1低频环节并网逆变 (17) 3.2.2 高频环节并网逆变 (18) 3.2.3非隔离型并网逆变 (18) 3.3 小功率光伏并网逆变器的设计 (19) 3.3.1 小功率光伏并网逆变器的工作原理 (19) 3.3.2系统控制方案 (20) 3.3.3 TMS320F240软件控制流程 (25) 3.3.4系统保护 (26) 4 光伏并网逆变器的控制策略研究 (28) 4.1 输出控制方式 (28) 4.2 输出电压控制策略 (28) 4.3 输出电流控制策略 (29) 4.4 控制策略的选择和参考电流的确定 (30) 5总结 (32) 1 绪论
交流电变为直流方案
交流电变为直流方案 电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。 一、半波整流电路 图5-1、是一种最简单 的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2 ，D 再把交流电 变换为脉动直流电。 下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。 变压器砍级电压e2 ，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。在0～K时间内，e2 为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2 通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π 时间内，e2 为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D 承受反向
电压，不导通，Rfz，上无电压。在π～2π 时间内，重复0～π 时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π 时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc 。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。 全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a 、e2b ，构成e2a 、D1、Rfz与e2b 、D2 、Rfz ，两个通电回路。 全波整流电路的工作原理，可用图5-4 所示的波形图说明。在0～π 间内，e2a 对Dl为正向电压，D1 导通，在Rfz 上得到上正下负的电压；e2b 对D2 为反向电压，D2 不导通（见图5-4（b）。在π-2π时间内，e2b 对D2 为正向电压，D2 导通，在Rfz 上得到的仍然是上正下负的电压；e2a 对D1 为反向电压，D1 不导通（见图5-4（C）。
三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计
电力电子技术课程设计报告 有源逆变电路的设计 姓名 学号 年级20级 专业电气工程及其自动化 系（院） 指导教师 2012年12 月10 日 课程设计任务书
课程《电力电子技术》 题目 有源逆变电路的设计 引言 任务： 在已学的《电力电子技术》课程后，为了进一步加强对整流和有源逆变电路的认识。可设计一个三相全控桥式整流电路及有源逆变电路。分析两种电路的工作原理及相应的波形。通过电路接线的实验手段来进行调试，绘制相关波形图 要求： a. 要有设计思想及理论依据 b. 设计出电路图即整流和有源逆变电路的结构图 c. 计算晶闸管的选择和电路参数 d. 绘出整流和有源逆变电路的u d(t)、i d(t)、u VT(t)的波形图 e. 对控制角α和逆变β的最小值的要求
设计题目三相全控桥式整流及有源逆变电路的设计 一．设计目的 1．更近一步了解三相全控桥式整流电路的工作原理，研究全控桥式整流电路分别工作在电阻负载、电阻—电感负载下Ud, Id及Uvt的波形，初步 认识整流电路在实际中的应用。 2．研究三相全控桥式整流逆变电路的工作原理，并且验证全控桥式电路在有源逆变时的工作条件，了解逆变电路的用途。 二．设计理念与思路 晶闸管是一种三结四层的可控整流元件，要使晶闸管导通，除了要在阳极—阴极间加正向电压外，还必须在控制级加正向电压，它一旦导通后，控制级就失去控制作用，当阴极电流下降到小于维持电流，晶闸管回复阻断。因此，晶闸管的这一性能可以充分的应用到许多的可控变流技术中。 在实际生产中，直流电机的调速、同步电动机的励磁、电镀、电焊等往往需要电压可调的直流电源，利用晶闸管的单向可控导电性能，可以很方便的实现各种可控整流电路。当整流负载容量较大时，或要求直流电压脉冲较小时，应采用三相整流电路，其交流侧由三相电源提供。三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最广泛的是三相桥式全控整流电路。三相半波可控电路只用三只晶闸管，接线简单，但晶闸管承受的正反向峰值电压较高，变压器二次绕组的导电角仅120°，变压器绕组利用率较低，并且电流是单向的，会导致变压器铁心直流磁化。而采用三相全控桥式整流电路，流过变压器绕组的电流是反向电流，避免了变压器铁芯的直流磁化，同时变压器绕组在一个周期的导电时间增加了一倍，利用率得到了提高。 逆变是把直流电变为交流电，它是整流的逆过程，而有源逆变是把直流电经过直-交变换，逆变成与交流电源同频率的交流电反送到电网上去。逆变在工农业生产、交通运输、航空航天、办公自动化等领域已得到广泛的应用，最多的是交流电机的变频调速。另外在感应加热电源、航空电源等方面也不乏逆变电路的身影。 在很多情况下，整流和逆变是有着密切的联系，同一套晶闸管电路即可做整流，有能做逆变，常称这一装置为“变流器”。 三．关键词
交流电与直流电区别
交流电和直流电的区别
交流电即交变电流，大小和方向都随时间做周期性变化的电流。 直流电则相反。电网公司一般使用交流电方式送电，但有高压直流电用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步的交流系统之间的联络等高压直流输电方式与高压交流输电方式相比，有明显的优越性．历史上仅仅由于技术的原因，才使得交流输电代替了直流输电．下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较，从而说明它们各自在应用中的价值． 交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能……）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便．这是交流电与直流电相比所具有的独特优势． 直流电的优点主要在输电方面： ①输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2 直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1／3．
如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少． ②在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗． 在一些特殊场合，必须用电缆输电．例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输线路中，空载电容电流极为可观．一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需供给充电功率约3×103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6×107kw·h．而在直流输电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上． ③直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行．交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ，但实际上常产生波动．这两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整，否则就可能在设备中形成
逆变器毕业设计成果
毕业设计成果（产品、作品、方案） 设计题目: 智能逆变器的设计与制作 二级学院航空电子电气工程学院 专业航空电子信息技术 班级航电1303班 学号 201300023036 姓名唐震 指导老师宋烨 二Ο一五年十二月二十日
诚信声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。尽我所知，除设计中特别加以标注的地方外，设计中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名：指导教师签名： 年月日年月日
目录 摘要 (3) 1. 设计任务和设计思路 (4) 1.1 设计意义 (4) 1.2 设计要求 (4) 1.3 设计思路 (4) 1.4 方案选择 (4) 2. 硬件原理及其电路设计 (6) 2.1 CC-PWM变换器的基本原理 (6) 2.2 CC-PWM逆变器的数学模型 (7) 2.3 CC-PWM逆变器的主要控制方法 (9) 2.3.1 滞环电流控制方法 (9) 2.3.2 线性电流控制方法 (9) 2.3.3预测电流控制方法 (10) 2.4 改进型CC-PWM滞环电流控制器设计 (11) 2.4.1 正弦环宽滞环电流控制方案 (11) 2.5 模糊变环宽滞电流控制方案 (11) 2.6 模糊自整定PI控制器设计 (12) 2.6.1 控制方案 (12) 2.6.2 控制器设计 (13) 2.7 基于神经网络的模糊推理自整定PI控制器设计 (13) 2.7.1 控制方案 (14) 2.7.2 控制器设计 (14) 3.电路的制作 (15) 3.1 元器件的选择 (15) 3.1.1 GTR电力晶体管 (15) 3.1.2 MOSFET (15) 3.1.3 通态电阻 (15) 3.1.4 热阻 (16) 3.1.5 输入电容 (16) 3.1.6栅极驱动电压 (16) 3.2 元器件的焊接 (16) 3.2.1 焊接要点 (16) 3.2.2 注意事项 (17) 3.3 电路调试 (17) 3.3.1 检测各个参数点 (17) 3.4成品展示 (18) 设计总结 (19) 参考文献 (20)
三相PWM逆变器的设计_毕业设计
湖南文理学院 课程设计报告 三相PWM逆变器的设计 课程名称：专业综合课程设计 专业班级：自动化10102班
摘要 本次课程设计题目要求为三相PWM逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。 本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个环节的设计，比如触发电路、控制电路、主电路等，其中部分电路的绘制采用Proteus软件，最后结合Matlab Simulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。 关键词：三相PWM 逆变电路Matlab 仿真
Abstract The curriculum design subject requirements for the design of the three-phase PWM inverter. Design process from the principle of analysis, selection of components, to scheme and the Mat-lab simulation, etc., to consolidate the theoretical knowledge, basic meet the design requirements. This article will be carried out in accordance with the design of process analysis, and the corresponding principles, including the theoretical foundation of the inverter circuit and introduction, using Matlab simulation software, etc., in addition, will also clearly introduces the design of every link, such as trigger circuit, control circuit, main circuit, etc., some of the drawing of the circuit using Proteus software, finally combined with Matlab Simulink, established a three-phase fully-controlled bridge voltage source type inverter circuit simulation model, and then through the software to get the ideal results. Keywords: Matlab simulation, three-phase ,PWM, inverter circuit
交流电和直流电区别-交流电知识
交流电和直流电区别,交流电知识 交流电是大小和方向都随时间变化的一种电。交流电是用交流发电机发出的,在发电过程中,多对磁极是按一定的角度均匀分布在一个圆周上,使得发电过程中,各个线圈就切割磁力线,由于具有多对磁极，每对磁极产生的磁力线被切割产生的电压、电流都是按弦规律变化的，,所以能够不断的产生稳定的电流。交流电的频率一般是50赫兹,即每秒变化50次.当然也有其它频率.如电子线路中有方波的、三角形的等，但这些波形的交流电不是导体切割磁力线产生的，而是电容充放电、开关晶体管工作时产生的。 直流电的方向则不随时间而变化。通常又分为肪动直流电和稳恒电流。脉动
直流电中有交流成分，如彩电中的电源电路中大约300伏左右的电压就是脉动直流电成分可通过电容去除。稳恒电流则是比较理想的，大小和方向都有不变。 最本质的区别是: 交流电是按正弦曲线变化的.由于交流发电机,在发电过程中,多对磁极是按一定的角度均匀分布在一个圆周上,使得发电过程中,各个磁极切割磁力线的时候,具有互补性,所以能够不断的产生稳定的电流;交流电的频率一般是50赫兹,即每秒变化50次.当然也有其它频率. 直流电则不是按正弦曲线变化的.没有频率的变化. 交流电与直流电最直观的区别是方向变不变；直流电的电流方向是不随时问变化的，但大小可能变化；最特殊的直流电是大小方向都不变的稳恒电流。所谓交流，就是电流交替流动，其方向是交替变化的，最常见的是民用电，它是正（余）弦式交流电，电微电子电路中常见的有方波电流 电人就是所谓的触电，是指电流经过人体形成了回路而且达到了一定的强度所造成的。关键的问题是要形成回路，并且电压在一定的范围之内。要想身体感觉到被电了，电流要有一定的强度，一般人体通过的电流不大于30mA就不会出现生命危险。 直流电一般正负极均不接地，这时你手握其中一极，和另一极是绝缘的，形不成回路，就不会触电。因为人体和电极间有一个电容效应，如果电压过高，照样会触电。 一般的交流电，是指的220/380V的系统，采用的是中性点（变压器）接地系统，也就是零线接地。这时如果人体触碰到了相线(火线)就会通过大地和零线形成回路，流经人体的电流会远远大于30mA，就形成了触电。另外说明的是：不管什么电，只要流经人体电流不大，都不会触电。
交流电与直流电区别
交流电和直流电的区别 交流电即交变电流，大小和方向都随时间做周期性变化的电流。 直流电则相反。电网公司一般使用交流电方式送电，但有高压直流电用于远距离大功率输电、海底电缆输电、非同步的交流系统之间的联络等高压直流输电方式与高压交流输电方式相比，有明显的优越性．历史上仅仅由于技术的原因，才使得交流输电代替了直流输电．下面先就交流电和直流电的主要优缺点作出比较，从而说明它们各自在应用中的价值． 交流电的优点主要表现在发电和配电方面：利用建立在电磁感应原理基础上的交流发电机可以很经济方便地把机械能（水流能、风能……）、化学能（石油、天然气……）等其他形式的能转化为电能；交流电源和交流变电站与同功率的直流电源和直流换流站相比，造价大为低廉；交流电可以方便地通过变压器升压和降压，这给配送电能带来极大的方便．这是交流电与直流电相比所具有的独特优势． 直流电的优点主要在输电方面： ①输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2／3～l／2 直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1／3．如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流
损耗、架空线的电晕损耗等），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少． ②在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗． 在一些特殊场合，必须用电缆输电．例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输线路中，空载电容电流极为可观．一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需供给充电功率约3×103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6×107kw·h．而在直流输电中，由于电压波动很小，基本上没有电容电流加在电缆上． ③直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行．交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ，但实际上常产生波动．这两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整，否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备，或造成不同步运行的停电事故．在技术不发达的国家里，交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时，它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整．
逆变电源 毕业设计 2008
系：电气与信息工程系 专业：电气工程及其自动化班级： 0404 学号： 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 2008年月日
诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：年月日
湖南工程学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：15kV A逆变电源设计 姓名陈欣宁系电气系专业_电气工程及其自动化班级学号 指导老师职称讲师教研室主任 一、基本任务及要求： 主要设计内容如下： 1、理解逆变电源的工作原理，确定系统主电路： 包括主电路结构的选择，逆变功率器件的选择，参数计算 2、确定系统驱动电路 3、设计系统的控制电路（包括保护电路、触发电路等） 4、提交毕业设计论文和图纸 参数如下: 直流侧输入电压:750V 输出交流电压:380/220V 输出频率:50HZ 容量:15kVA 进度安排及完成时间 1、2月26日至3月15日：查阅资料；写开题报告;确定总体方案。 2、3月16日至3月29日：毕业实习、撰写实习报告。 3、3月30日至4月15日：确定系统主电路 4、4月16日至4月26日：确定系统驱动电路 5、4月27日至6月2日：设计系统的控制电路 6、6月3日至6月12日撰写毕业设计论文。 7、6月13日至6月14日：指导老师评阅、电子文档上传FTP。 8、6月15日至6月18日：毕业设计答辩。
多电平逆变器毕业设计论文
南京工程学院 车辆工程系 本科毕业设计（论文） 题目：多电平逆变器设计 专业：自动化（车辆电子电气）班级： K车电气071 学号： 学生姓名： 指导教师：副教授 起迄日期：2011.2.21～2011.6.10 设计地点：车辆工程实验中心
摘要 近年来在运动控制领域多电平中压变频器的开发研究得到了广泛关注，多电平逆变器使得电压型逆变器的大容量化、高性能化成为可能，具有降低开关管耐压值，减小开关管电压应力，改善输出波形质量，提高系统的电压和功率等级等优点，研究和开发多电平逆变器，无论在技术上还是在实际应用上都有十分重要的意义。所以多电平技术由于越来越广泛的应用于高压大功率领域。目前，在高压大功率领域中，二极管箝位型三电平变换器是研究最多，应用最广的一种多电平拓扑结构。[1] 本文主要对二极管箝位型三电平逆变器进行研究，以此拟作为今后进一步研究的基础。 论文首先详细地介绍了三电平逆变器的工作原理，并在此基础上详细分析了其特性，综合比较了多电平逆变电路三种典型拓扑结构的优缺点。 然后，研究了三电平逆变器空间电压矢量调制技术的基本原理，分析了空间电压矢量调制算法相对于其它方法的优点。详细分析了空间电压矢量调制算法，并给出PWM波的计算公式和开关动作次序。对开关矢量的作用顺序作了有利于中点电压控制的优化，使仿真和实现都比较容易。 最后，分析了三电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题的产生。介绍了一种实现中点电压平衡的理论。提出了一种基于MATLAB的建模方法，并通过MATLAB/SIMULINK仿真结果验证了该方法的正确性。采用MATLAB/SIMULINK仿真软件对所推导的三电平逆变器SVPWM调制算法进行了仿真分析，证明了该调制算法的正确性。并与两电平SVPWM调制算法的仿真进行了比较，进一步证明了三电平SVPWM调制算法在谐波抑制和减小器件开关损耗方面的优越性。 关键词：多电平逆变器；空间矢量脉宽调制；中点平衡；MATLAB/SIMULINK仿真
变频器直流电如何转变成交流电解读-民熔
变频器直流电如何转变成交流电-民熔 变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。民熔变频器靠内部IGBT 的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。
直流－>振荡电路－>变压器（隔离、变压）－>交流输出 方波发生器以50赫兹的频率改变直流电流。使用窦性和准窦性滤波器。波浪的形状类似于长城的裂缝。当方波上下波动时，方波的突变约为5V。信号放大器将电压突变提高到12V左右，变压器将输出电压提高到220V。 如何将直流电转换成交流电？ 有三种可能性： 1用直流电来驱动直流发动机--机械传动到发电机来输送交流电；这
是最古老的方法，但仍有人使用，成本低，维护方便从。到它仍然用于高性能转换。 2这是一种比较先进、成本较高的方法，主要用于小电厂的改造；三个。机械式可控震源变换器的原理是在变压器的二次区域内使可以通过变压器的直流电间歇交流。这是一种古老的方法，现在已经基本上被淘汰了。 现在日本发现了一种可以转化的有机物质
交流电是指电压或电流的振幅振荡0，即有正负两种，方向会改变，但不一定是正弦的。 直流电不是恒定的，它的振幅可以改变，但不会其他。有换句话说，它总是积极的或消极的。 晶闸管不能只用于逆变器，它只起开关作用。必须用振荡电路控制晶闸管的通断状态，以获得方波交流电。经过电压转换和滤波后，可以确定纯正弦变化。 UPS-UPS-UPS（无中断电源系统）使用逆变电路，即振荡器的直流驱动来产生交流振动，这种振动通常是方波收到时。滤波电路去除了50赫兹的上振动，可以得到相对纯净的50赫兹交流电。
无源三相PWM逆变器控制电路设计65427
目录 第一章：课程设计的目的及要求 (2) 第二章整流电路 (5) 第三章逆变电路 (9) 第四章PWM逆变电路的工作原理 (11) 第五章三相正弦交流电源发生器 (14) 第六章三角波发生器 (15) 第七章比较电路 (16) 第八章死区生成电路 (18) 第九章驱动电路 (20) 附录 参考文献 课程设计的心得体会
第一章：课程设计的目的及要求 一、课程设计的目的 通过电力电子计术的课程设计达到以下几个目的： 1、培养学生文献检索的能力，特别是如何利用Internet检索 需要的文献资料。 2、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 3、培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 4、培养学生运用仿真工具的能力和方法。 5、提高学生课程设计报告撰写水平。 二、课程设计的要求 1. 自立题目 题目：无源三相PWM逆变器控制电路设计 注意事项： ①学生也可以选择规定题目方向外的其它电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等，
②通过图书馆和Internet广泛检索和阅读自己要设计的题目方向的文献资料，确定适应自己的课程设计方案。首先要明确自己课程设计的设计容。 控制框图 设计装置（或电路）的主要技术数据 主要技术数据 输入交流电源： 三相380V，f=50Hz 交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流： 电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=10Ω，L=15mH
设计容： 整流电路的设计和参数选择 滤波电容参数选择 三相逆变主电路的设计和参数选择 IGBT电流、电压额定的选择 三相SPWM驱动电路的设计 画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 2.在整个设计中要注意培养灵活运用所学的电力电子技术 知识和创造性的思维方式以及创造能力 要求具体电路方案的选择必须有论证说明，要说明其有哪些特点。主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的电路（或装置）。课程设计中要不断提出问题，并给出这些问题的解决方法和自己的研究体会。设计报告最后给出设计中所查阅的参考文献最少不能少于5篇，且文中有引用说明，否则也不能得优）。
直流电和交流电的区别
直流电源与交流电源的区别 损耗 直流电的传输损耗大,所以不适合长距离传输, 交流电的传输损耗小,所以适合长距离传输, 使用 直流电电压稳定,无白躁声,故适於电子产品使用(例如电视机,收音机电脑等), 交流电要经过整流/开关电源等变成直流电才能供电子产品使用 测量-12V交直流电的区别: a)用数字万能表测量,分别用20V交流电压及20V直流电压档测量,结果会不一样, b)简单测量法:用感应电笔(非普通用电笔)放在电线包皮外,12V交流电仍会有显示,12V 直流无显示, 安全 12V直流电比12V交流电对人体更安全,人体电阻降低情况时,12V交流电仍有可能会电死人,12V直流电在100%情况不会电死人, 图型 直流电的图型(电压)是一条直线(可以说频率为0Hz),电压恒定(理想情况时), 交流电的电压图型是正弦曲线(波浪型)(理想情况时),电压周期性,在每一时刻都不一样,频率=50Hz(国内)或60Hz(国外),但肉眼看通电后的电灯泡没有感觉, 公式 同是对一个电阻负载(灯泡)供电时,好似电流公式功率公式都相同无差别,对非电阻负载(电机等)供电时,参考以上两个回答(好像电流功率公式不一样,交流还要加上频率等变量), 附加 如果想在电线进行数据传输(例如国外的家居大厦之智能控制系统),只有交流电适合, 直流电也有可能适合,但国内外基本上无对直流电此情况的研究(因为直流电的传输损耗故基本放弃此附加数据想法), 峰值 根据电压图型,12V交直流电的瞬间峰值电压不一样,瞬间峰值电压(12V直)≡12V,瞬间峰值电压(12V交流)=√2×12V 制作 直流电制作简单多种方法,交流电制作复杂需专门机器,若为野外或战地无设备工具情况临时短时使用12V设备(例如通讯设备),要制作12V直流还可以采集1000个(大约数目未核实)番茄插上电极串连来临时短时使用,要无设备工具情况下制作12V交流电则无可能另:汽车发动机好似是直接输出直流12V(或者24V)的,故有车时的野外或战时情况,12V 直流设备易於使用(含仍可稍稍小部分改装从而使用台式电脑(CRT式显示器好似也可以小部分改装电源部分后使用) ),
小功率单相逆变电源毕业设计
德州职业技术学院 毕业设计（论文） （2012届毕业生） 题目小功率单相逆变电源的设计制作 指导教师张洪宝 系部电子与新能源工程技术系 专业应用电子技术 班级09级应用电子技术 学号 200902050124 姓名张艳霞 2011年 9月 19 日至 2011年 11月 18日共 9 周
该设计主要应用电力电子电路技术和开关电源电路技术有关知识。涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，充分运用芯片KA7500B的固定频率脉冲宽度调制电路及场效应管（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点而组合设计的电路。该逆变电源的主要组成部分为：DC/DC电路、输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路、DC/AC变换电路、振荡电路、全桥电路。 在工作时的持续输出功率为150W，具有工作正常指示灯、输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。该电源的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。 关键词：过热保护；过压保护；集成电路；振荡频率；脉宽调制
The main application of power electronic circuit design technology and switching power supply circuit technology knowledge. Involves analog integrated circuits, power supply integrated circuits, DC circuit, the switching regulator circuit theory, make full use of the chip KA7500B fixed frequency pulse width modulation circuit and FET (N-channel enhancement mode MOSFET) switching speed, no second breakdown, thermal stability, good benefits and the modular design of the circuit. The inverter main components: DC / DC circuit, input over-voltageprotection circuit, output over-voltage protection circuit, overheat protection circuit, DC / AC conversion circuit, oscillation circuit, full-bridge circuit. In the work of continuous output power of 150W, with a normal light work, output overvoltage protection, input over-voltage protection and thermal overload protection. The power of the relatively low manufacturing cost, practical, and a variety of portable electronic devices can be used as a common power supply. Keywords: thermal protection; over-voltage protection; integrated circuits; oscillation frequency; pulse width modulation
3KVA三相逆变器的设计
3KVA三相逆变器设计 1概述 随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能要求的提高，许多行业的用电设备（如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器等）都不是直接使用交流电网作为电源，而是通过形式对其进行变换而得到各自所需的电能形式，它们所使用的电能大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。 当今世界逆变器应用非常广泛。逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。 （2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。 （3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。 本次课程设计要完成的是设计容量为3KVA的三相逆变器。初始条件为：输入直流电压220V。要求输出220V三相交流电，完成总电路的设计，并计算电路中各元件的参数。
直流电VS交流电及其发展历史
直流电、交流电及其发展历史 关于电能的输送方式，是采用直流输电还是交流输电，在历史上曾引起过很大的争论。美国发明家爱迪生、英国物理学家开尔文都极力主张采用直流输电，而美国发明家威斯汀豪斯和英国物理学家费朗蒂则主张采用交流输电。 在早期，工程师们主要致力于研究直流电，发电站的供电范围也很有限，而且主要用于照明，还未用作工业动力。例如，1882年爱迪生电气照明公司（创建于1878年）在伦敦建立了第一座发电站，安装了三台110伏“巨汉”号直流发电机，这是爱迪生于1880年研制的，这种发电机可以为1500个16瓦的白炽灯供电。 但是随着科学技术和工业生产发展的需要，社会对电力的需求也急剧增大。由于用户的电压不能太高，因此要输送一定的功率，就要加大电流（P＝IU）。而电流愈大，输电线路发热就愈厉害，损失的功率就愈多；而且电流大，损失在输电导线上的电压也大，使用户得到的电压降低，离发电站愈远的用户，得到的电压也就愈低。直流输电的弊端，限制了电力的应用，促使人们探讨用交流输电的问题。爱迪生虽然是一个伟大的发明家，但是他没有受过正规教育，缺乏理论知识，难以解决交流电涉及到的数学运算，阻碍了他对交流电的理解，所以在交、直流输电的争论中，成了保守势力的代表。在他的反对下，交流电遇到了很大的阻碍。 但是为了减少输电线路中电能的损失，只能提高电压。在发电站将电压升高，到用户地区再把电压降下来，这样就能在低损耗的情况下，达到远距离送电的目的。而要改变电压，只有采用交流输电才行。1888年，由费朗蒂设计的伦敦泰晤士河畔的大型交流电站开始输电。他用钢皮铜心电缆将1万伏的交流电送往相距10公里外的市区变电站，在这里降为2500伏，再分送到各街区的二级变压器，降为100伏供用户照明。以后，俄国的多利沃──多布罗沃斯基又于1889年最先制出了功率为100瓦的三相交流发电机，并被德国、美国推广应用。事实成功地证实了高压交流输电的优越性。并在全世界范围内迅速推广。 20世纪50年代后，电力需求日益增长，远距离大容量输电线路不断增加，电网扩大，交流输电受到同步运行稳定性的限制，在一定条件下的技术经济比较结果表明，采用直流输电更为合理，且比交流输电有较好的经济效益和优越的运行特性，因而直流输电重新被人们所重视。 18世纪以来，奥斯物发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应原理。这就为电动机和发电机的制造奠定了理论和实验基础。就在法拉第发现电磁感应原理的第二年，受法拉第发现的启示，法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。 法拉第向英国皇家学会报告了他的实验及其发现，从而使法拉第被公认为电磁感应现象的发现者，他也顺理成章地成为变压器的发明人。但实际上最早发明变压器的是美国著名科学家亨利。实际上，亨利这个实验是电磁感应现象的非常直观的关键性实验，亨利这个实验装置
220v交流电转5v直流电的电源设计
２２０v交流电转５v直流电的电源设计（电路图+详解） 一．电路实现功能 该电路输入家用220v交流电，经过全桥整流，稳压后输出稳定的5v直流电。 二．特点 方便实用，输出电压稳定，最大输出电流为1A，电路能带动一定的负载 三．电路工作原理 从图上看,变压器输入端经过一个保险连接电源插头,如果变压器或后面的电路 发生短路，保险内的金属细丝就会因大电流引发的高温溶化后断开。 变压器后面由4个二极管组成一个桥式整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个330uF/25V的电解电容。 变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有11V 多一点的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动都会使C1两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。 三端稳压器是一种集成电路元件，内部由一些三极管和电阻等构成，在分析电路时可简单的认为这是一个能自动调节电阻的元件，当负载电流大时三端稳压器内
的电阻自动变小，而当负载电流变小时三端稳压器内的电阻又会自动变大，这样就能保持稳压器的输出电压保持基本不变。 因为我们要输出5V的电压，所以选用7805，7805前面的字母可能会因生产厂家不同而不同。LM7805最大可以输出1A的电流，内部有限流式短路保护，短时间内，例如几秒钟的时间，输出端对地（2脚）短路并不会使7805烧坏，当然如果时间很长就不好说了，这跟散热条件有很大的关系。 三端稳压器后面接一个105的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。 最后在C2两端接一个输出电源的插针，可用于与其它用电器连接,比如MP3等。 虽然7805最大电流是一安培，但实际使用一般不要超过500mA,否则会发热很大，容易烧坏。一般负载电有200mA以上时需要散热片。 四．设计过程 平时对于5v 的直流电源需求的情况比较多，在单片机，以及一些电路中应用的较多，因此，为了更方便快捷的由220v 的交流电得到这样的电源，故设计了一个电路。 首先，翻阅了参考书，复习了整流稳压的一些电路知识，然后设计出一个实现电路，使用了portel99绘制出电路图，对电路进行简单的仿真和校验。