三电平逆变电路硬件设计.pdf

毕业设计 (论文)开题报告 题目： 三电平逆变器硬件电路设计与仿真 院（系） 电信学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 050413 姓 名 张天东 学 号 050413124 导 师 毕雪芹 2009 年 3 月 5 日 毕业设计（论文）开题报告 1．毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。 电力电子技术是一门利用电力电子器件对电能进行控制和转换的技术。它通过使用电力半导 体器件，应用电路和设计理论及分析开发工具来实现对电能的高效变换的控制。它介于电力、 电子和控制之间，是一门渗透了多种学科理论的综合性交叉学科。电力电子技术主要包括三个 方面的内容：电力电子器件，变流电路和控制电路。并且，随着科学技术的进一步发展，它将 与现代控制理论、材料科学、微电子技术，计算机技术及电机工程等学科产生更加密切的联系 1956 年， 世界上第一只晶闸管诞生了， 这标志着电力电子学的诞生。 从那时开始到 70 年代 后期是电力电子的传统发展阶段。在这个时期，器件主要是以半控型器件普通晶闸管为核心， 控制方法则以移相控制为主。它的特点是开关器件以低速器件为主，逆变器的开关频率较低， 波形改善以多重叠加法为主，体积重量较大，逆变器的效率较低。到了 20 世纪 70 年代后期， 可关断晶闸管 GTO ，电力晶闸管 GTR 及其模块相继投入了实际使用。 80 年代以后，电力电子 技术与微电子技术得到了结合， 各种高频化的全控型器件得以产生， 如功率场效应管 MOSFET ， 绝缘栅双极晶体管 IGBT ，静电感应晶体管 SIT 等，电力电子技术进入了高频化阶段。它的特点 是开关器件以高速器件为主，逆变器的开关频率较高，波形改善以 PWM 方法为主，体积重量 较小，逆变效率较高。 逆变器是整流器的逆向变换装置，它的作用是通过半导体功率开关器件（如 SCR ，GTO ， GTR ，IGBT 和功率 MOSFET 模块等）的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能。因此， 这是一种电能变换装置。由于它是通过半导体功率开关器件的开通和关断来实现电能转换的。 它的转换效率比较高，但转换输出的波形却是一个含有相当多谐波分量的方波。但对多数负载 而言，它们所需要的是正弦波输入。所以，如何通过控制半导体开关器件的开通和关断来使得 逆变器的输出为正弦波或是尽可能性地接近正弦波，就成了一项极为重要的研究课题 [4] 。 传统的逆变器可以输出两个电平状态，故称为两电平逆变器。它的实现和控制相对简单， 但若把它应用于高压大容量的场合时，当逆变器的开关频率较高时就会产生一些问题，如：开 du di 关损耗增加， 电磁干扰加大， 谐波分量增多， 输出波形变差， 电压变化率 和电流变化率 过 dt dt 大引起开关应力较大等等。在这种背景下，人们提出了多电平逆变器。 所谓多电平，指的是逆变器的桥臂上有 4 个或者更多的电力半导体器件。通过对直流侧的 分压和开关状态的不同组合，多电平逆变器输出的电压波形是由两种电平状态以上的