單相逆變電源【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　電氣工程及自動(dòng)化</b></p><p><b>　　單相逆變電源</b></p><p>　　摘要：電源是各種電子設(shè)備的核心部分，有如人體的心臟，是所有電類設(shè)備的動(dòng)力。通過(guò)對(duì)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(shí)現(xiàn)單相逆變電源的設(shè)計(jì)與制作，滿足有一個(gè)直流輸入到交流輸出的過(guò)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(yīng)

3、用于工業(yè)和民用場(chǎng)合中。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和對(duì)電氣設(shè)備在性能上的要求，以及不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄娫吹募夹g(shù)需要，各行各業(yè)對(duì)電源的要求也在不斷提高。本文就如何設(shè)計(jì)單相逆變電源，由一個(gè)直流輸入輸出為交流的電源做一個(gè)簡(jiǎn)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(kāi)關(guān)電源到應(yīng)用計(jì)算機(jī)

4、提供作用于大型電廠的運(yùn)輸大電力的電源都得以廣泛的應(yīng)用。這使得它們非常適合當(dāng)你需要使用交流電源的工具或設(shè)備時(shí)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(dòng)的方向、功率變換的多少、輸出與輸入的電氣隔、功率拓?fù)浣Y(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(dǎo)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(dǎo)體交流技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）、磁性材料等學(xué)科基礎(chǔ)之上的一門(mén)實(shí)用性技術(shù)。</p><p><b>　　3 SPWM的簡(jiǎn)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(duì)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(diǎn)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(dāng)兩者輸入直流電壓相同時(shí)，全橋逆變電路輸出電壓基波最大時(shí)其有效值為0．7Ud，半橋逆變電路輸出電壓基波最大時(shí)其有效值為為0 354Ud(3)全橋逆變電路的開(kāi)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(duì)正弦信號(hào)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(biāo)之一，因此對(duì)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(yīng)用在逆變電源的各個(gè)部分進(jìn)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(guò)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?yàn)樨?fù)載通常有一些過(guò)濾效果.如果一個(gè)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(zhǔn)確計(jì)算PWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可得所需PWM波形，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，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€(gè)功率MOS管作為一組，每組同時(shí)接通或斷開(kāi)，兩組開(kāi)關(guān)輪流工作，在一個(gè)周期中的短時(shí)間內(nèi)，四個(gè)開(kāi)關(guān)將處于斷開(kāi)狀態(tài)。四個(gè)開(kāi)關(guān)導(dǎo)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(gè)MOS管導(dǎo)通，電流流過(guò)T1的漏極，經(jīng)過(guò)輸出濾波電路回到T3的漏極。當(dāng)T3、T2加觸發(fā)脈沖時(shí)，此時(shí)T1、T4的觸發(fā)脈沖消失，T3和T2這兩個(gè)M

11、OS管導(dǎo)通，但不能立即導(dǎo)通，先經(jīng)過(guò)D3、D2續(xù)流，等電流下降到零時(shí)再開(kāi)始導(dǎo)通。另外，這四個(gè)二極管還有限制過(guò)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(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開(kāi)關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域[6]。</p><p>

13、　　IGBT和功率MOSFET同樣，雖然在門(mén)極上外加正電壓即可導(dǎo)通，但是由于通過(guò)在漏極上追加P+層，在導(dǎo)通狀態(tài)下從P+層向N基極注入空穴，從而引發(fā)傳導(dǎo)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(dòng)</p><p>　　IGBT的驅(qū)動(dòng)條件與其特性密切相關(guān)。在設(shè)計(jì)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路時(shí)應(yīng)特別注意開(kāi)通特性，負(fù)載短路能力和誤觸發(fā)

14、等問(wèn)題。對(duì)驅(qū)動(dòng)電路總的要求包括以下方面：</p><p>　　1、IGBT驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的連線要盡量短；</p><p>　　2、用內(nèi)阻小的驅(qū)動(dòng)源對(duì)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(kāi)關(guān)損耗盡量小</p><p>　　3、IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單實(shí)用，最好自身帶有對(duì)IGBT的保護(hù)功能，并有極強(qiáng)的抗干擾能力[8]。</p

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

16、到IGBT 器件本身的工作性能和運(yùn)行安全,，而且影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和安全。I GBT 應(yīng)用的失敗, 很大程度上取決于過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣[9]。</p><p>　　7 MATLAB仿真模擬</p><p>　　在課題進(jìn)行到實(shí)際操作時(shí)，可以進(jìn)行MATLAB仿真模擬，MATLAB是一種數(shù)值計(jì)算型科技應(yīng)用軟件，它具有編程簡(jiǎn)單直觀，用戶界面友善，開(kāi)放性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，由此，在國(guó)際上很快推廣應(yīng)用，M

17、ATLAB具有強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算與符號(hào)計(jì)算功能，以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化，人機(jī)智能交互能力，其發(fā)展不斷推陳出新，對(duì)控制系統(tǒng)的建模，分析和設(shè)計(jì)提供了一個(gè)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(shè)計(jì)、通過(guò)MATLAB的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析和建模更有效的分析了計(jì)劃的可行性，為之后的工作進(jìn)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(guò)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(duì)于高性能電源的要求。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] AZUAN BIN ALIAS.MODELING AND SIMULATION OF SINGLE PHASE INVERTER W

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