單相逆變電源【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　電氣工程及自動化</b></p><p><b>　　單相逆變電源</b></p><p>　　摘要：電源是各種電子設備的核心部分，有如人體的心臟，是所有電類設備的動力。通過對逆變器的研究，單相SPWM逆變電路的建模，

2、SPWM的諧波分析，單相逆變主電路的了解，功率器件IGBT的掌握，MATLAB的仿真模擬，逐步實現(xiàn)單相逆變電源的設計與制作，滿足有一個直流輸入到交流輸出的過程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：逆變器；IGBT；SPWM控制</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　逆變電源技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，低壓小功率的逆變電源已經(jīng)被廣泛應

3、用于工業(yè)和民用場合中。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和對電氣設備在性能上的要求，以及不同應用領域?qū)﹄娫吹募夹g(shù)需要，各行各業(yè)對電源的要求也在不斷提高。本文就如何設計單相逆變電源，由一個直流輸入輸出為交流的電源做一個簡單的介紹。</p><p><b>　　2 逆變器</b></p><p>　　變頻器或逆變器是一種將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源的裝置。逆變器從小型開關(guān)電源到應用計算機

4、提供作用于大型電廠的運輸大電力的電源都得以廣泛的應用。這使得它們非常適合當你需要使用交流電源的工具或設備時使用[1]。</p><p>　　2.1 逆變技術(shù)的概述</p><p>　　DC-AC 逆變器是將直流電能變換成交流電能的裝置。逆變技術(shù)的種類繁多，大致可按照交流輸出能量的去向、功率流動的方向、功率變換的多少、輸出與輸入的電氣隔、功率拓撲結(jié)構(gòu)、組成功率電路的器件、占空比的控制方式、控

5、制技術(shù)等分類。</p><p>　　現(xiàn)代逆變技術(shù)是建立在工業(yè)電子技術(shù)、半導體器件技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代電力電子技術(shù)、半導體交流技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）、磁性材料等學科基礎之上的一門實用性技術(shù)。</p><p><b>　　3 SPWM的簡介</b></p><p>　　3.1 單相SPWM逆變電路的建模</p><p&

6、gt;　　在此所需的研究對象是工作在單極性SPWM模式下的單相全橋逆變電路，如圖3-1。與半橋逆變電路相比，全橋逆變電路的主要特點有：(1)既可以工作于單極性SPWM方式，又可以工作于雙極性SPWM方式，而半橋電路只能工作于雙極性SPWM方式；(2)當兩者輸入直流電壓相同時，全橋逆變電路輸出電壓基波最大時其有效值為0．7Ud，半橋逆變電路輸出電壓基波最大時其有效值為為0 354Ud(3)全橋逆變電路的開關(guān)管比半橋多一倍，損耗也大[2]。

7、</p><p>　　圖3-1 橋式變換器主電路圖</p><p>　　3.2 SPWM的諧波分析</p><p>　　SPWM逆變電路可以使輸出電壓、電流接近正弦波，但由于使用載波對正弦信號波調(diào)制，也產(chǎn)生了和載波有關(guān)的諧波分量。這些諧波分量的頻率和幅值是衡量SPWM逆變電路性能的重要指標之一，因此對SPWM波形的諧波分析有著重要的意義。特定消諧技術(shù)，波形重構(gòu)技術(shù)，

8、優(yōu)化特定消諧技術(shù)， 正弦波脈寬調(diào)制等可極有效地減少輸出波形的諧波含量所以被廣泛地應用在逆變電源的各個部分進行諧波的消除和電壓的調(diào)節(jié)[3]。</p><p><b>　　4 脈寬調(diào)制</b></p><p>　　通過脈寬調(diào)制雖然電壓總諧波失真改善不顯著，但目前的總諧波失真將大大提高，因為負載通常有一些過濾效果.如果一個低通濾波器裝有逆變器輸出電壓，以改善總諧波失真，高次

9、諧波的頻率是可取的[4]。</p><p>　　4.1脈寬調(diào)制的現(xiàn)狀</p><p>　　目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)，PWM逆變電路也可以分為電壓型和電流型兩種。根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關(guān)器件的通斷，就可得所需PWM波形，當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，其結(jié)果都要變化。</p><p&

10、gt;　　5 單相逆變電源的主電路</p><p>　　圖3一1為橋式變換器的主電路。橋?qū)堑膬蓚€功率MOS管作為一組，每組同時接通或斷開，兩組開關(guān)輪流工作，在一個周期中的短時間內(nèi)，四個開關(guān)將處于斷開狀態(tài)。四個開關(guān)導通(或關(guān)斷)占空比值均相等。在給T1、T4加觸發(fā)脈沖，這兩個MOS管導通，電流流過T1的漏極，經(jīng)過輸出濾波電路回到T3的漏極。當T3、T2加觸發(fā)脈沖時，此時T1、T4的觸發(fā)脈沖消失，T3和T2這兩個M

11、OS管導通，但不能立即導通，先經(jīng)過D3、D2續(xù)流，等電流下降到零時再開始導通。另外，這四個二極管還有限制過電壓的作用[5]。</p><p><b>　　6 IGBT的介紹</b></p><p><b>　　6.1 IGBT</b></p><p>　　IGBT，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕

12、緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領域[6]。</p><p>

13、　　IGBT和功率MOSFET同樣，雖然在門極上外加正電壓即可導通，但是由于通過在漏極上追加P+層，在導通狀態(tài)下從P+層向N基極注入空穴，從而引發(fā)傳導性能的轉(zhuǎn)變，因此它與功率MOSFET相比，可以得到極低的通態(tài)電阻[7]。</p><p>　　6.2 功率器件IGBT的驅(qū)動</p><p>　　IGBT的驅(qū)動條件與其特性密切相關(guān)。在設計門極驅(qū)動電路時應特別注意開通特性，負載短路能力和誤觸發(fā)

14、等問題。對驅(qū)動電路總的要求包括以下方面：</p><p>　　1、IGBT驅(qū)動電路與IGBT的連線要盡量短；</p><p>　　2、用內(nèi)阻小的驅(qū)動源對柵極電容放電，以保證柵極控制電壓有足夠陡的前后沿，使IGBT的開關(guān)損耗盡量小</p><p>　　3、IGBT的柵極驅(qū)動電路應盡可能簡單實用，最好自身帶有對IGBT的保護功能，并有極強的抗干擾能力[8]。</p

15、><p>　　6.3 功率器件IGBT的保護</p><p>　　使用集成電路時應注意以下幾個方面：</p><p>　　1、IGBT 的柵極與射極驅(qū)動回路線一定要小于1 m；</p><p>　　2、IGBT 的柵射驅(qū)動接線應用絞線；</p><p>　　3、在IGBT 應用中，關(guān)鍵的技術(shù)之一是過流保護， 他不僅直接關(guān)系

16、到IGBT 器件本身的工作性能和運行安全,，而且影響到整個系統(tǒng)的性能和安全。I GBT 應用的失敗, 很大程度上取決于過流保護系統(tǒng)設計的優(yōu)劣[9]。</p><p>　　7 MATLAB仿真模擬</p><p>　　在課題進行到實際操作時，可以進行MATLAB仿真模擬，MATLAB是一種數(shù)值計算型科技應用軟件，它具有編程簡單直觀，用戶界面友善，開放性強等優(yōu)點，由此，在國際上很快推廣應用，M

17、ATLAB具有強大的數(shù)值計算與符號計算功能，以及強大的數(shù)據(jù)可視化，人機智能交互能力，其發(fā)展不斷推陳出新，對控制系統(tǒng)的建模，分析和設計提供了一個完整的解決方案，主要功能是：系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、通過MATLAB的系統(tǒng)設計，分析和建模更有效的分析了計劃的可行性，為之后的工作進展提供了有力的支持[10]。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　

18、　隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，通過好的控制方法，電力電子器件性能的提升和軟件仿真模擬的日趨完善，相信，單相逆變電源的發(fā)展能更好的滿足各行各業(yè)對于高性能電源的要求。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] AZUAN BIN ALIAS.MODELING AND SIMULATION OF SINGLE PHASE INVERTER W

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