三相正弦波变频电源的仿真设计.doc

海军工程大学 毕业设计(论文) ? 题 目 三相正弦波变频电源仿真设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 4012 姓 名 付启兵 指导教师 李玉梅 二〇〇………………………………………………….3 变频电源的特点及应用………………………………………….3 MATLAB简介………………………………………4 MATLAB仿真技术在电力电子中的应用………………………6 本论文完成内容……………………………………………………………………………………………….9 逆变输出装置及其驱动电路…………………………………....10 滤波输出及过压过流缺相检测与保护…………………………14 变频控制……………………………………………………………………………………………………....21 变频器的MATLAB仿真 MATLAB在电力电子中的应用………………………………...25 1电力系统工具箱……………………………………………………………………………27 结语………………………………………………………...…..34 摘要:本文采用MATLAB对变频电源进行系统分析。基于Simulink做了系统仿真，并做了原理性的论证。硬件部分采用IT公司的低功耗单片机MSP430F149作为主控器件，IR2130驱动3相功率管。控制方式采用传统的SPWM，用SPWM专用集成芯片SM2001产生SPWM信号以控制IR2130的通断。系统采用PI反馈控制使硬件系统具良好的稳压功能。另外本文在硬件设计中对变频电源的过流，过压，缺相等保护功能进行了阐述。 第一章 变频器概述 由于我国市电频率固定为50 Hz，因而对于一些要求频率大于或小于50 Hz的应用场合，则必须设计一个能改变频率的变频电源系统。目前最常用的是三相正弦波变频电源。该电源系统主要由整流、逆变、控制回路3部分组成。其中，整流部分用以实现AC／DC的转换；逆变部分用以实现DC／AC的转换；而控制回路用以调节电源系统输出信号的频率和幅值。经过AC→DC→AC变换的逆变电源称为变频电源，它有别于用于电机调速用的变频调速控制器，也有别于普通交流稳压电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。理想的交流电源的特点是频率稳定、电压稳定、内阻等于零、电压波形为纯正弦波（无失真）。变频电源十分接近于理想交流电源，因此，先进发达国家越来越多地将变频电源用作标准供电电源，以便为用电器提供最优良的供电环境，便于客观考核用电器的技术性能。 变频电源主要有二大种类：线性放大型和PWM开关型 HY系列程控变频电源，以微处理器为核心，以多脉宽调制(MPWM)方式制作,用主动元件IGBT模块设计，采用数字分频、D/A转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术, 使单机容量可达100kVA, 以隔离变压器输出来增加整机稳定性, 具有负载适应性强、输出波形品质好、操作简便、体积小、重量轻等特点，具有短路、过流、过载、过热等保护功能，以保证电源可靠运行。现在使用的变频主要采用交一直一交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源.变频的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成.整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率.变频的主电路大体上可分为两类电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感变频电源调速技术在工业发达国已得到广泛应用。美国有60% - 65%的发电量用于电机驱动，由于有效地利用了变频调速技术，仅工业传动用电就节约了15% - 20%的电量。　　采用变频电源调速，一是根据要求调速用，二是节能。其得到广泛应用主要基于交流变频调速的优异特性。 (1) 变频调速系统自身损耗小，工作效率高。　　(2) 电机总是保持在低转差率运行状态，减小转子损耗。　　(3) 可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击，节电效果明显。　　(4) 调速时平滑性好，效率高。低速时，特性静关率较高，相对稳定性好。　　(5) 调速范围较大，精度高。　　(6) 变频电源体积小，便于安装、调试、维修简便。　　(7) 易于实现过程自动化。　　(8) 在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。　　交流电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。其中，变频调速最具优势。 ?交流拖动本