变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(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的。 目前，通用型变频器绝大多数是交—直—交型变频器，通常尤以电压器变 频器为通用，其主回路图(见图1.1)，它是变频器的核心电路，由整流回路(交—直交换)，直流滤波电路(能耗电路)及逆变电路(直—交变换)组成，当然 还包括有限流电路、制动电路、控制电路等组成部分。 1）整流电路 如图所示，通用变频器的整流电路是由三相桥 式整流桥组成。它的功能是将工频电源进行整流，经中间直流环节平波后为逆变电路和控制电路提供所需的直流电源。三相交流电源一般需经过吸收电容和压敏电阻 网络引入整流桥的输入端。网络的作用，是吸收交流电网的高频谐波信号和浪涌过电压，从而避免由此而损坏变频器。当电源电压为三相380V时，整流器件的最 大反向电压一般为1200—1600V，最大整流电流为变频器额定电流的两倍。 2)滤波电路 逆变器的负载属感性负载的异步电动机，无论异步电 动机处于电动或发电状态，在直流滤波电路和异步电动机之间，总会有无功功率的交换，这种无功能量要靠直流中间电路的储能元件来缓冲。同时，三相整流桥输出 的电压和电流属直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路起到对整流电路的输出进行滤波的作用。通用变频器直流滤波电 路的大容量铝电解电容，通常是由若干个电容器串联和并联构成电容器组，以得到所需的耐压值和容量。另外，因为电解电容器容量有较大的离散性，这将使它们随 的电压不相等。因此，电容器要各并联一个阻值等相的匀压电阻，消除离散性的影响，因而电容的寿命则会严重制约变频器的寿命。 3）逆变电路 逆变电路的作用是在控制电路的作用下，将直流电路输出的直流电源转换成频率和电压都可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，所以逆变电路是变频器的核心电路之一，起着非常重要的作用。最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件(GTR、IGBT、GTO等)组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。如三菱公司 生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正 电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。逆变电路中都设置有续流电路。续流电路的功能是当频率下降时，异步电 动机的同步转速也随之下降。为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。另外，当位于同一桥臂上的两个开 关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生 意外情况时，对换流器件进行保护 。
上传时间： 2013-10-18
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提出了一种利用耦合输出电感的新型次级箝位零电压、零电流开关-脉宽调制（ZVZCS-PWM）全桥变换器。它采用无损耗元件及有源开关的简单辅助电路，实现了滞后桥臂的零电流开关。与传统的ZVZCS-PWM全桥变换器相比，这种新型变换器具有电路结构简单，整机效率高，以及轻载时能根据负载情况自动调整箝位电容的充放电电流。因而非常适合用于IGBT 作为主开关的高压、大功率应用场合。详细分析了该变换器的工作原理及电路设计；在一台功率为1kW的工程样机上测出了实际运行时的波形及变换器效率。实验结果证明，该变换器能在任意负载下实现滞后桥臂的零电流开关，且满载时的效率最高达到92%。关键词: 变换器；控制/软开关
上传时间： 2014-12-24
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系统阐述PWMDC/DC全桥变换器的软开关技术。系统提出DC/DC全桥变换器的九种PWM控制方式，并引入超前桥臂和滞后桥臂的概念，以实现全桥变换器的软开关；提出超前桥臂和滞后桥臂实现软开关的原则及策略，将PWMDC/DC全桥变换器归纳为ZVSPWMDC/DC全桥变换器和ZVZCSPWMDC/DC全桥变换器两种类型。
上传时间： 2019-07-27
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高频化、高功率密度和高效率，是DC/DC变换器的发展趋势。传统的硬开关变换器限制了开关频率和功率密度的提高。移相全桥 PWM ZVS DC/DC变换器可以实现主开关管的wV5s，但滞后桥臂实现zwS的负载范围较小：整流二极管存在反向恢复问题不利于效率的提高：输入电压较高时，变换器效率较低，不适合输入电压高和有掉电维持时间限制的高性能开关电源。LLC串联谐振Dc/DC变换器是直流变换器研究领域的热点，可以较好的解决移相全桥 PWM ZVS DC/DC变换器存在的缺点。但该变换器工作过程较为复杂，难于设计和控制，目前尚处于研究阶段。本文以LLC串联谐振全桥DC/DC变换器作为研究内容。以下是本文的主要研究工作：对LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的工作原理进行了详细研究，利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型，确定了主开关管实现Zs的条件，推导了边界负载条件和边界频率，确定了变换器的稳态工作区域，推导了输入，输出电压和开关频率以及负载的关系。仿真结果证明了理论分析的正确性采用扩展描述函数法建立了变换器在开关频率变化时的小信号模型，在小信号模型的基础上分析了系统的稳定性，根据动态性能的要求设计了控制器。仿真结果证明了理论分析的正确性讨论了一台500w实验样机的主电路和控制电路设计问题，给出了设计步骤，可以给实际装置的设计提供参考。最后给出了实验波形和实验数据。实验结果验证了理论分析的正确性
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上传时间： 2022-04-04
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IGBT是MOSFET和GTR的复合器件，它具有开关速度快、热稳定性好、驱动功率小和驱动电路简单的特点，又具有通态压降小、耐压高和承受电流大等优点.IGBT作为主流的功率输出器件，特别是在大功率的场合，已经被广泛的应用于各个领域。本文在介绍了1GBT结构、工作特性的基础上，针对风电变流器实验平台和岸电电源的实际应用，选择了各自的IGBT模块。然后对IGBT的驱动电路进行了深入地研究，详细地说明了IGBT对栅极驱动的一些特殊要求及应该满足的条件。接着对三种典型的驱动模块进行了分析，同时分别针对风电变流器实验平台和岸电电源，设计了三菱的M57962AL和Concept的2SD315A驱动模块的外围驱动电路。对于大功率的设备，电路中经常会遇到过流、过压、过温的问题，因此必要的保护措施是必不可少的。针对上述问题，本文分析了出现各种状况的原因，并给出了各自的解决方案：采用分散式和集中式过流保护相结合的方法实现过电流保护；采用缓存吸收电路及采样检测电路以防止过电压的出现；通过选择正确的散热器及利用铂电阻的特性来实施检测温度，从而使电路能够更好地可靠运行。同时，为了满足今后1.5MW风电变流器和试验电源等更大功率设备的需求，在性价比上更倾向于采用IGBT模块串、并联的方式来取代高耐压、大电流的单管1GBT.本文就同一桥臂的IGBT串联不均压，并联不均流的问题进行了阐述，并给出了相应的解决方案。最后针对上述的不平衡情形，采用PSpice对其进行仿真模拟，并通过加入均压、均流电路后的仿真结果，有效地说明了电路的可行性。
上传时间： 2022-06-22
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无刷直流电机广泛应用于电动摩托车上，它的控制器直接影响电动摩托车的质量和运行效率。但目前市场上控制器的控制芯片大多不具备专业无刷直流电机控制模块，在外围电路的设计中需要搭建很多的逻辑门电路来实现控制器MOSFET电桥的逻辑驱动控制，在MOSFET上下桥臂的互锁功能和死区时间的设置等都靠模拟电路去实现，可靠性及维修性较差，本文利用具有ARM Cortex-M3内核的STM32芯片的高性能和灵活的配置，研制了一种应用于电动摩托车上的低压大功率低成本的无刷直流电机控制器，很好地解决了这一问题。论文的主要研究内容如下：（1）做了大量调研工作对现有的控制器进行分析比较，从中筛选出最佳的开发方案。（2）建立了无刷直流电机的控制仿真模型，用Proteus软件对无刷直流电机的驱动方式以及调速原理进行了仿真，通过仿真结果的分析对所设计的实际电路进行了改进。（3）建立了MOSFET的驱动电路的仿真模型，对驱动电路中的电子元件的作用进行了全面的分析，结合芯片内部特征通过仿真软件LTspice IV对实际驱动电路进行了验证。（4）建立了STM32开发以及仿真调试环境，完成了全部程序的设计。（5）搭建了一个小型的开发系统，对控制器的硬件和软件进行了调试，研制出电动摩托车无刷直流电机控制器的样机。
上传时间： 2022-06-29
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脉宽调制(PWM)DC/DC充全桥变换器适用于中大功率变换场合，为了实现其高效率、高功率密度和高可靠性，有必要研究其软开关技术。《脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术（第二版）》系统阐述PWM DC/民金桥变换器的软开关技术。系统提出DC/DC金桥变换器的一族PWM控制方式，并对这些PWM控制方式进行分析，指出为了实现PWM DC/DC全桥变换器的软开关，必须引人超前桥臂和滞后桥臂的概念，而且超前桥臂只能实现零电压开关(ZVS)，滞后桥臂可以实现ZVS或零电流开关(ZCS)钮根据超前桥臂和滞后桥臀实现软开关的方式，将软开关PWM DC/DC全桥变换器归纳为ZVS和ZVZCS两种类型，并讨论这两类变换器的电路拓扑、控制方式和工作原理。提出消除输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡的方法，包括加入籍位二极管与电流互感器和采用输出倍流整流电路方法。介绍PWM DC/DC全桥变换器的主要元件，包括输入滤波电容、高频变压器、输出滤波电感和滤波电容的设计，介绍移相控制芯片UC3875的使用以及IGBT和MOSFET的驱动电路，给出一种采用ZVS PWM DC/DC全桥变换器的通讯用开关电源的设计实例。
标签： 脉宽调制 DC/DC全桥变换器 软开关
上传时间： 2022-07-05
上传用户：20125101110
高频化、高功率密度和高效率，是DC/DC变换器的发展趋势。传统的硬开关变换器限制了开关频率和功率密度的提高。移相全桥PWNZVSDC/DC变换器可以实现主开关管的ZVS，但滞后桥臂实现ZVS的负载范围较小：整流二极管存在反向恢复问题，不利于效率的提高；输入电压较高时，变换器效率较低，不适合输入电压高和有掉电维持时间限制的高性能开关电源。LLC串联谐振DC/DC变换器是直流变换器研究领域的热点，可以较好的解决移相全桥PWMZVSDC/DC变换器存在的缺点。但该变换器工作过程较为复杂，难于设计和控制，目前尚处于研究阶段。本文以LLC串联谐振全桥DC/DC变换器作为研究内容。以下是本文的主要研究工作：对LLC串联谐振全桥DC/DC变换器的工作原理进行了详细研究，利用基频分量近似法建立了变换器的数学模型，确定了主开关管实现ZVS的条件，推导了边界负载条件和边界频率，确定了变换器的稳态工作区域，推导了输入，输出电压和开关频率以及负载的关系。仿真结果证明了理论分析的正确性。采用扩展描述函数法建立了变换器在开关频率变化时的小信号模型，在小信号模型的基础上分析了系统的稳定性，根据动态性能的要求设计了控制器。仿真结果证明了理论分析的正确性。讨论了一台500m实验样机的主电路和控制电路设计问题，给出了设计步骤，可以给实际装置的设计提供参考。最后给出了实验波形和实验数据。实验结果验证了理论分析的正确性。
上传时间： 2022-07-21
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电压源型PWM逆变器在当前的工业控制中应用越来越广泛，在其应用领域中，交流电动机的运动控制是其很重要的组成部分。在PWM逆变器的控制过程中，设置死区是为了避免逆变器的同一桥臂的两个功率开关器件发生直通短路。尽管死区时间很短，然而当开关频率很高或输出电压很低时，死区将使逆变器输出电压波形发生很大畸变，进而导致电动机的电流发生畸变，电机附加损耗增加，转矩脉动加大，最终导致系统的控制性能降低，甚至可能导致系统不稳定。为此，需要对逆变器的死区进行补偿。本文针对连续空间矢量调制提出了一种改进的减小零电流钳位和寄生电容影响的死区效应补偿方法；针对断续空间矢量调制提出了通过改变空间矢量作用时间，来改变驱动信号脉冲宽度的补偿方法，并对这两种方法进行了理论分析和仿真研究。 本文首先详细分析了死区时间对逆变器输出电压和电流的影响，以及功率开关器件寄生电容对输出电压的影响。其次对已提出的减小零电流钳位和寄生电容影响的死区效应补偿方法进行了理论分析，该方法先计算出补偿电压，再对由零电流钳位现象引起的补偿电压极性错误进行校正，极性校正的参考量为d轴补偿电压的幅值，然而补偿电压的大小随电流的变化而变化，因此该方法存在电压极性校正时参考量为变化量的缺点，而且该方法只适用于id=0的控制方式，适用性较差。针对这些问题，本文提出了改进的减小零电流钳位和寄生电容影响的补偿方法，改进后的方法是先对由零电流钳位现象引起的电流极性错误进行校正，然后再计算补偿电压的大小，电流极性校正时的参考量为三相电流极性函数转化到γ-坐标系的函数sγ的幅值，sγ的幅值与补偿电压大小无关为恒定值，而且适用于任何控制方式，适应性强。再次把改进的减小零电流钳位和寄生电容影响的死区效应补偿方法应用到PMSM矢量控制系统中，采用MATLAB和Pspice两种方法进行了仿真研究，仿真结果验证了补偿方法的有效性。对两种仿真结果的对比分析，表明PSpice模型能更好的模拟逆变器的非线性特性。 最后，文章分析了连续空间矢量调制和断续空间矢量调制的输出波形的区别和死区对两种波形影响的不同。针对DSP芯片TMS320LF2407A硬件产生的断续SVPWM波，提出了根据电压矢量和电流矢量的相位关系，通过改变空间矢量作用时间，来改变驱动信号脉冲宽度，对其进行死区补偿的方法。给出了基本空间矢量作用时间调整的实现方法，并建立了MATLAB仿真模型，进行仿真研究，仿真结果验证了补偿方法的正确性和有效性。
上传时间： 2013-06-04
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随着市场经济和现代化工业的发展，能源短缺和环境污染，已经成为制约人类社会健康发展的两大重要因素。新能源的开发与利用愈来愈受到重视，太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富等优点逐步得到了开发利用。光伏逆变电源作为太阳能利用中主要的能量变换装置，是目前研究和发展的重要环节。 本文以实际项目为背景，详细地分析了30kVA三相光伏并网逆变电源的研制过程。论文的主要工作如下： 首先，概述了光伏发电的意义以及我国光伏产业的发展现状及前景；介绍了本课题的来源及其主要研究的内容；分析了三相逆变器的数学模型；总结了三相逆变器的各种抗三相不平衡的拓扑结构，从中选择了三相四桥臂作为逆变电源的主电路结构；对四桥臂的各种抗三相不平衡控制策略进行了比较，具体分析了二维空间矢量法的原理，考虑到实际的软硬件条件的限制，对该方法提出了进一步简化应用的方案。 接着，根据项目指标，研制了30kVA三相光伏逆变电源样机的主电路；采用了独立运行时为LC结构，并网运行时为LCL结构的滤波模式，并总结了滤波器参数设计的步骤，给出了滤波器的相关参数；独立地设计和研制了以TMS320F2812芯片为核心的主控板，以及液晶显示、保护、采样、锁相等控制电路，并总结了印制电路板设计中需要注意的事项。 随后，介绍了DSP的编程环境：详细地分析了显示键盘程序、七段式的电压空间矢量PWM程序以及相关的主程序和中断程序并给出了流程图；总结了编程注意事项；构思了光伏逆变电源并网运行的整个过程；具体地说明了锁相环和捕获单元的应用方法；概述了孤岛效应的产生与防治。 最后，设计了独立运行时的MATLAB仿真试验，在闭环中采用了最大误差控制法，取得了良好的仿真效果，并在此基础上，进行了30kVA三相光伏并网逆变电源样机的安装，顺利完成了独立运行的调试，并给出了实验波形。
上传时间： 2013-07-02
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