《基于某闭环控制地三相SVPWM逆变器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于某闭环控制地三相SVPWM逆变器设计（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、word湖 北 民 族 学 院毕业论文设计基于闭环控制的三相SVPWM逆变器设计学生某某：温伟林学号： 0306513 系别：信息工程学院专业：电气工程与其自动化指导教师：曾仑明评阅教师：论文辩论日期辩论委员会主席杨 庆 / 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进展的研究工作与取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承当。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保存、使用学
2、位论文的规定，即：学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权某某民族学院可以将本学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进展检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。某某，在_年解密后适用本授权书。本论文属于不某某。请在以上方框内的“学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘 要本文主要介绍了全数字化基于闭环控制的三相SVPWM逆变器系统的总体设计方案，包括逆变器主电路的设计和逆变器数字控制系统的软硬件设计两大局部。逆变器主电路的设计包括能抑制输入浪涌电流的整流电路设计、具有无损吸收电路且适用于高开关频率的三相逆
3、变器开关电路设计、变压器设计、LC输出滤波器设计四个局部。逆变器控制系统在控制策略上采用的是电压型PWM逆变控制，并用TMS320LF2407A芯片与相应的驱动电路和高速数据采集电路等实现全数字化闭环控制。在进展数字控制系统软件设计时，特别对应用于本系统中的SVPWM控制算法、数字PI算法两种重要的数字信号处理算法作了较为详细的推导和分析，并在算法的根底上给出了控制系统主程序流程图。文中最后局部对适用于高电压大功率的三电平逆变器作了初步的探讨，并给出了三电平逆变器的Matlab模型和仿真结果。关键词：逆变器，LC输出滤波器，SVPWM，数字PI算法，数字滤波AbstractThis artic
4、le mainly introduced based on the DSP entire digitized SVPWM three-phase invertor closed-loop systems overall project design,designs two major parts including the invertor main circuits design and the invertor numerical control systems software and hardware. The invertor main circuits design includi
5、ng can the inhibitory input surge current leveling circuit design， have the lossless absorbing circuit， and is suitable for the high turn-on frequency three-phase invertor switching circuit design, the transformer design,the LC output filter designs four parts. What the invertor control system uses
6、in the control policy is the voltage PWM inversion control, and chip and the corresponding driving circuit and the high speed data gathering electric circuit and so on realizes this kind of entire digitization closed-loop control with TI Corporations TMS320LF2407A. When carries on the numerical cont
7、rol system software design, corresponded specially uses in this systems SVPWM control algorithm， the digital PI algorithm two kind of important digital signal processing algorithm making a more detailed inferential reasoning and the analysis, and has given the control system master routine flow char
8、t and the experimental result in the algorithm foundation. In the article to was suitable partially finally has made the preliminary discussion in the high voltage high efficiency three level invertor, and has given three level invertors Matlab model and the simulation result.Keywords：Inverter， LC o
9、utput filter， SVPWM， digital PI algorithm， digital filter目录摘 要IABSTRACTII目 录III1 绪论1.1 电力电子开关器件的开展11.2 功率变换技术的开展31.3 本文的主要研究内容42 三相逆变器主电路设计2.1 整流和直流滤波电路52.2 逆变开关电路62.3 变压器的设计72.4 逆变器输出滤波器的设计113 三相逆变器控制系统的硬件实现3.1 三相逆变器控制系统结构143.2 三相逆变器闭环系统的硬件组成163.3 驱动电路173.4 频率检测电路193.5 输出电压检测电路203.6 输出电流检测电路214三相逆变
10、器控制系统的软件设计4.1 SVPWM控制算法224.2 数字PI算法324.3 数字滤波技术394.4 三相逆变器控制系统的主程序设计425 三电平三相逆变器的仿真研究5.1 三电平逆变器主电路445.2 三电平三相逆变器建模455.3 三电平三相逆变器输出特性的仿真分析466 总结与展望48致谢49参考文献501 绪论在当今工业自动化社会中，电能起着十分重要的作用，人均消耗的电能量已成为衡量一个国家实力的重要指标。为了高质量，有效地使用电能，生产的总电能中，越来越多的电能必须经过电力电子技术1实行能量变换后，再用于民用、工业、军事诸领域的需要。因为，它在节能减排、节省原材料、改善工作条件、
11、提高产量和降低本钱等方面都有着十分显著的成效，所以，电力电子技术无论对改造传统工业如电力、机械、轻纺等，还是对开展高技术产业如航天、通信、机器人等与能源的高效利用均至关重要，从而迅速地开展成为了一个独立的技术、学科领域和当今任何高科术系统中不可缺少的关键技术之一。它的应用领域几乎遍布国民经济的每一个角落，它已经显示出，对一个国家工业和经济的开展起着重要的作用。毫无疑问，在这个新世纪里，电力电子技术将成为重要关键技术之一。近几年来，世界上经济高度兴旺的国家，尽管其经济总体的增长速度较慢，但这些国家中的电力电子技术的开展2仍一直保持着每年增长百分之十几的高速度。逆变，是对电能进展控制和变换的一种根
12、本形式。现代逆变技术是包括了现代电力电子开关器件的应用、频率和相位调制技术、现代功率变换技术、数字信号处理技术、PWM技术、数字和模拟电子技术、开关电源技术和控制技术等的一门综合性技术。逆变技术已被广泛地用于工业、民用或军事领域的各种能量变换系统之中。1.1 电力电子开关器件的开展从电力电子开展的历史上看，电力电子开关器件对其起着的里程碑式的作用。每一代新的电力电子开关器件出现，都会带来一场电力电子技术的革命。因为电力电子开关器件堪称现代电力电子装置的心脏；尽管它的价值一般不会超过整台装置价值的2035，但是，它在装置中对总价值以与重量和技术性能却起着关键的作用。因此，研究新型电力电子器件与其
13、相关新型半导体材料，一直是该领域最为活跃的主要课题之一。一个理想的功率器件，应当具有以下理想的静态和动态特性：在阻断状态能承受高电压；在导通状态具有低导通压降和高电流密度；在开关状态，转换时具有短的开通和关断时间，能承受高的di/dt和du/dt，并且具有全控功能。自50年代硅晶闸管问世以后，为达到上述理想目标，功率半导体器件的研究工作者做出了不懈的努力，并已取得了非常显著的成就。60年代后期，可关断晶闸管GTO实现了门极可关断功能，并使斩波工作频率达到了lkHz以上。70年代中期，随着高功率晶体管和功率MOSFET的问世，功率器件实现了场控功能，促使高频化成为了可能。80年代，绝缘门极双极型
14、晶体管IGBT问世，它集合了功率MOSFET和双极型功率晶体管两者的功能。IGBT的迅速开展，又激励了人们对MOSFET门控晶闸管的研究，它是综合功率MOSFET和晶闸管两者功能的功率器件。自从硅晶闸管SCR的问世以来，其功率容量已提高了近3000倍。现在已有很多国家已能够稳定生产8000V/4000A的晶闸管。其中日本公司已经能够稳定生产8000V/4000A和6000V/6000A的光触发晶闸管LTT。近十几年来，自关断器件的飞速开展使晶闸管的应用领域有所缩小，但是它在高电压、大电流的特性与在高压直流HVDC、大功率直流电源、静止无功补偿SVC与超大功率和高压变频调速应用方面仍然占有十分重
15、要的地位。预计在今后假如干年内，晶闸管仍将在高电压、大电流应用场合得到继续开展。1982年，日立公司首先研制成功2500V、1000A的GTO。许多生产商可提供额定开关功率达36MVA6000V，6000A高压大电流GTO。为了折衷它的导通和关断特性，传统GTO的典型关断增量仅为3-5。GTO关断期间的不均匀性引起的“挤流效应使GTO关断期间du/dt必须限制在500-1000V/s。为此，人们不得不使用体积大、笨重、昂贵的吸收电路。它的其他缺点是门极驱动电路较复杂和要求较大的驱动功率。但是，高的导通电流密度、高的阻断电压、阻断状态下高的du/dt耐量和有可能在内部集成一个反并联二极管这些突出的优点，仍使人们对GTO感兴趣。到目前为止，传统的GTO是在高压VBR3300V、大功率0.5-20MVA牵引、工业和电力逆变器中应用最为普遍的门控功率半导体器件。目前，GTO的最高研究水平为6000V/6000A以与9000V/10000A。这种GTO采用了大直径均匀结技术和全压接式结构，通过少子寿命控制技术折衷了GTO导通电压与关断损耗两者之间的矛盾。由于GTO具有门极全控功能，它正在许多应用领域逐步取代SCR。为了满足电力系统对lGVA以上的三相逆变功率电压源的需要，近期很有可能
