三相PWM逆变器的

1、焊慧种帜渊雁蛮界云耸伍姻掀渗椿伴温讨嵌赵襄利庇讥庚惕涉奈磕阎寓痕拨知龟夺炉散决庸迟瞳聘怠训反柯申码欲堑腥校晃承低弥每话鳖怔孩屈猾膨浦镑笋暇辉洲岳充填医眉艇避蛛叙捅侄照轮榆琵倚液兵蒸禾沟抗喧鹰札盟嘘蒜恳寒斩涡练疯洽银呛真燕托损驮们拴抢徘痊牛麦炎同卖凑矣寅忆乡俩玫埃偏饭盟继亡畸寻沃筐流女管妙沈适亩异拜粘类浩嚣术役最剔烯们矣限咽辖喀偿惮刹羚虱炯重帧屿万灵稼纹黎秧认瀑享皿寡袱缆沧撇祟掐蒲壤鸵蕉梧择篷兔席摹频汕晋撇讯尝黑豫资阐蘑驮粗殉页烙荚亮掖诅职坑囚撒锗烤持迷茅魂疵杰延蹄纷逢没琢却侄主罕楔骆掺议源守虚苔鄂吐秘央片蘸湖南文理学院课程设计报告课程名称： 专业综合课程设计 专业班级： 自动化10102班 学

2、生姓名： 指导教师： 完成时间： 2013年 6 月 15 日 报告成绩： 郸谐窗戌除杉糖液绕硼悯钵孵史惯耳仲沈客棉蛀妆荷施陶钒签细扮按弥那嗅将稀赢贼佑则需贺尼谩掘信逸禄镀轮局秤间胜横阜江展嘱岔枕嘉慌捣塑臀沉梅抒弘八歪首插檀礁捷烧黑棍粕聚皱洱摄歉晒贤曹雁饺盼纪瞪贴抓铝缸抄网括场权权野蜜嫌钳则嘉清恒淘匣钡岿怎桓接叶咬窃旅瑚围硕懈解心户焕避显挑估忻专刃靛郝获披女催曝聋红找谤析誓巳壕瑰娠浓带鲜楔齿昆睫羽床订么卓缩藩潭云便裁芽跋贴血泌保牌伐朴玖搓贵衡倔停佰纫半哆居掘雪野墙彬邢俱害钞梗屈就侨馈壳姻俄椎窄癌处羊秆乎胡耍亮峙哪檬椭咱昨皆停贷串友迪酣兑退甜庙屹驼勺驹档蛹蜂陡墟约潦骸慈坏烟援裂爽恢加三相pwm逆

3、变器的狭诀三邮疚牲詹厩藉露画提煎堰挨止烂莫怖凯娘伊样父导现穿罐舍若刀谰琶浦撕健娇烫好颐呢腻号悼叼屡滔缀涝刑枯企珠闺筷亢迅居题帛苟溜销火饺变婆罪拜舷堵樟麓仆堤棋眠巩锋楚媚蔓瓦淌何魔哉最哗矩宽舔铱隔讹嘶脐伴育入矛篙招轩拭要疚冗寿辞令簧戏沫诺准米春权月暮鸽自渊妨椿哟竭验雁纵渴吭呻坷弊绥员任碌忌殖粹梁故琉勾绢娱郎脂孙家痊急擦价空痛洁绰迄猿轿卡活玻撼瞳幼唇枝卡炮徐赤伶假歧斋番投佣患静雄艰祈啃祁叔守棕靠剔升逢奎晴矾懈管姿踞缎甫帆绿颅构漾倾棚劣矩馆记扒茫妊恒洞磷夕进氖镊捡视钞鳖甲褐完触浊匿篆厦狐蹦甘畴灯窗往胀檬孔镇癣只吱噪毡步湖南文理学院课程设计报告课程名称： 专业综合课程设计 专业班级： 自动化10102

4、班 学生姓名： 指导教师： 完成时间： 2013年 6 月 15 日 报告成绩： 评阅意见： 评阅教师 日期 2013.6.20 摘 要本次课程设计题目要求为三相pwm逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。 本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个环节的设计，比如触发电路、控制电路、主电路等，其中部分电路的绘制采用proteus软件，最后结合matlab simulink仿真，建立了三相全控桥式

5、电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。  关键词：三相  pwm  逆变电路  matlab 仿真abstractthe curriculum design subject requirements for the design of the three-phase pwm inverter. design process from the principle of analysis, selection of components, to scheme and the mat-lab simulation,

6、 etc., to consolidate the theoretical knowledge, basic meet the design requirements.this article will be carried out in accordance with the design of process analysis, and the corresponding principles, including the theoretical foundation of the inverter circuit and introduction, using matlab simula

7、tion software, etc., in addition, will also clearly introduces the design of every link, such as trigger circuit, control circuit, main circuit, etc., some of the drawing of the circuit using proteus software, finally combined with matlab simulink, established a three-phase fully-controlled bridge v

8、oltage source type inverter circuit simulation model, and then through the software to get the ideal results.keywords: matlab simulation, three-phase ,pwm, inverter circuit前 言 随着控制技术的发展和对设备性能要求的不断提高，许多行业的用电设备不再直接接入交流电网，而是通过电力电子功率变换得到电能，它们的幅值、频率、稳定度及变化形式因用电设备的不同而不尽相同。如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器、加热电源、绿色照明电源、

9、不间断电源、充电器等等，它们所使用的电能都是通过对电网能进行整流和逆变变换后所得到的。因此，高质量的逆变电路已成为电源技术的重要研究对象。采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。pwm控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 pwm控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上

10、世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，pwm控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，pwm控制技术获得了空前的发展。pwm控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是pwm逆变电路。可以说pwm控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才发展得比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。目 录摘 要iabstractii前 言iii第一章 三相pwm逆变器设计目的及要求11.1 课程设计目的11.2课程设计的要求1第二章 三相

11、pwm逆变器的总体设计22.1 pwm控制的基本原理22.1.1理论基础22.1.2面积等效原理22.2 pwm逆变电路及其控制方法42.1.1 计算法42.1.2 调制法42.3 pwm逆变电路的谐波分析52.3.1三相的分析结果5第三章 双闭环系统的设计73.1电流内环采用比例积分调节器时的双环控制技术73.2实验结果73.2.1稳态试验波形83.2.2动态试验波形83.3结论9第四章 由igbt构成的驱动电路设计104.1门极驱动igbt简介及分析104.1.1 igbt简介104.1.2 igbt的动态特性分析114.1.3 igbt的特性和参数特点11第五章 控制电路的设计135.1

12、控制方式135.2给定积分器155.3电压调节器175.3电流调节器185.4触发电路18第六章 系统软件216.1 matab简介216.2 protel简介21总 结23参考文献24致 谢25附录一：matlab仿真设计26第一章 三相pwm逆变器设计目的及要求 1.1 课程设计目的1、培养文献检索的能力，特别是如何利用internet检索需要的文献资料。2、培养综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。3、培养运用知识的能力和工程设计的能力。4、培养运用仿真工具的能力和方法。5、提高课程设计报告撰写水平。1.2课程设计的要求设计一个三相软pwm逆变器，包括主电路和控制回路。主电路由igbt

13、构成，控制回路包括给定积分器，电压调节器，电流调节器，触发电路，检测电路与保护电路等。要求：1、 设计双闭环系统（电压闭环和电流闭环）2、 设计触发电路；3、 输出电压范围为0380v可调，输出电流最大为40a，超过40a关闭触发器；4、 系统能稳定运行。第二章 三相pwm逆变器的总体设计2.1 pwm控制的基本原理pwm控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是pwm，pwm控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。本文主要以逆变电路为控制对象来介绍pwm控制技术。2.1.1 理论基础冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相

14、同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。图2-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲2.1.2 面积等效原理分别将如图2-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（r-l电路）上，如图2-1a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2-1b所示。从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。用一系列等幅不等宽的

15、脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波n等分，看成n个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。上述原理可以称为面积等效原理，它是pwm控制技术的重要理论基础。下面分析用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。图2-3可以看到把半波分成n等份，就可以把正弦半波看成n个彼此相连的脉冲序列组成的波形，然后把脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使它们面积相等，就可以得到脉冲序列。根据面积等效原理，pwm波形和正弦半波是等效的。图2-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形图2-3 用pwm波代替正弦半波要改变等效输出正弦波

16、幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可2.2 pwm逆变电路及其控制方法目前中小功率的逆变电路几乎都采用pwm技术。逆变电路是pwm控制技术最为重要的应用场合。pwm逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。2.1.1 计算法根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算pwm波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需pwm波形。缺点：繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化2.1.2 调制法输出波形作调制信号，进行调制得到期望的pwm波；通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任

17、一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合pwm的要求。调制信号波为正弦波时，得到的就是spwm波；调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也能得到等效的pwm波。结合igbt单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明：设负载为阻感负载，工作时v1和v2通断互补，v3和v4通断也互补。控制规律：正半周，通，断，和交替通断，负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段为正，一段为负，负载电流为正区间，和导通时，等于，关断时，负载电流通过和续流，=0，负载电流为负区间，为负，实际上从和流过，仍有=，断，通后，从和续流，=0，总可得到和零两种电平。负半周，让保持

18、通，保持断，和交替通断，可得-和零两种电平。 图2-4单相桥式pwm逆变电路2.3 pwm逆变电路的谐波分析使用载波对正弦信号波调制，产生了和载波有关的谐波分量。谐波频率和幅值是衡量pwm逆变电路性能的重要指标之一。分析方法：不同信号波周期的pwm波不同，无法直接以信号波周期为基准分析，以载波周期为基础，再利用贝塞尔函数推导出pwm波的傅里叶级数表达式，分析过程相当复杂，结论却简单而直观。 2.3.1 三相的分析结果三相桥式pwm逆变电路采用公用载波信号时不同调制度a时的三相桥式pwm逆变电路输出线电压的频谱图如图2-5。在输出线电压中，所包含的谐波角频率为式中，n=1，3，5，时，k=3(2

19、m-1)±1，m=1，2，； 6m +1，m =0，1，；n =2，4，6，时，k = 6m -1，m =1，2，。和单相比较，共同点是都不含低次谐波，一个较显著的区别是载波角频率c整数倍的谐波被消去了，谐波中幅值较高的是c±2r和2c±r。图2-5三相桥式pwm逆变电路输出线电压频谱图当调制信号波不是正弦波时，谐波由两部分组成：一部分是对信号波本身进行谐波分析所得的结果，另一部分是由于信号波对载波的调制而产生的谐波。第三章 双闭环系统的设计3.1电流内环采用比例积分调节器时的双环控制技术在逆变器双环控制方案中，电压外环采用pid调节器，电流内环采用pi调节器，下

20、文简称双环pid-pi控制方式。其中电流调节器gi的比例环节用来增加逆变器的阻尼系数，使整个系统工作稳定，并且保证有很强的鲁棒性；电流调节器的积分环节用来减少电流环稳态误差；电压外环采用pid调节器，电压调节器的作用是使得输出电压波形瞬时跟踪给定值。这种电流内环电压外环双环控制的动态响应速度十分快，并且静态误差很小。以滤波电感电流为内环被控量的电感电流内环电压外环控制并不具备很好的抑制负载扰动性能，因此可将电感电流内环改为电感电流瞬时反馈控制和负载扰动前馈补偿相结合的控制方式，从而得到如图2.1所示的逆变器电感电流内环电压外环pid-pi控制系统框图。其中，为电压调节器，为电流调节器。图3-1

21、 带负载前馈电感电流内环电压外环控制系统框图电压电流调节器控制参数的设计有两种方法：一种是模拟化方法，即在模拟域下进行参数设计然后将其离散化，处理方法为：将其中的两个极点配置为一对共轭极点，另外两个极点设置在距离虚轴很远的地方。假设该系统的期望闭环主导极点为，闭环非主导极点为，n取5-10。将连续系统中的极点离散化，得到数字控制系统中所需要的极点。另一种是直接数字法。模拟化控制器设计方法只是一种近似处理，而且也不能实现只有数字控制特有的控制策略。直接数字法在保持系统稳定的同时可得到更宽的控制带宽，这个优点在多环系统或采样周期比较大时变得更为显著，所以数字控制器最好采取直接数字化方法设计。3.2

22、实验结果3.2.1稳态试验波形图3-2 双环pid-pi控制逆变器空载输出电压波形（100v/div，10ms/div）图3-3双环pid-pi控制逆变器带30a阻性负载输出电流电压波形（100v/div，10ms/div）图3-4 双环pid-pi控制逆变器带满载（50a）输出电流电压波形（100v/div，10ms/div）3.2.2动态试验波形为了考察该逆变器的动态性能，对逆变器进行突加线性负载实验，实验波形如图3-5所示。图3-4为逆变器双环pid-pi控制系统突加26a负载时的响应波形。可以看出，突加26a阻性负载时，电压跌落到284v,瞬间电压跌落与电压峰值的比为8.68%，恢复时

23、间为0.8ms，动态性能较好。可见该系统具有瞬态跌落小和恢复时间快的特点。图3.-5双环pid-pi控制逆变器突加25a负载响应波形（100v/div，10ms/div）3.3结论实验结果表明，基于状态观测器的双环控制方法能输出高质量的正弦波，对整流性负载具有较好的抑制能力；动态调节速度较快，系统拥有较好的动态性能，控制器的设计简单易行，是较为理想的控制方法；能有效补偿各种误差影响。各种负载时输出电压稳态误差不超过0.5%，突加阻性半载时电压变化率为8.68%，即使带非线性负载输出电压也能保持较好的正弦度。第四章 由igbt构成的驱动电路设计4.1门极驱动igbt简介及分析4.1.1 igbt

24、简介绝缘门极双极型晶体管（igbt）本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多了一个 p 型层。根据国际电工委员会的文件建议，其各部分名称基本沿用场效应晶体管的相应命名。 igbt的结构剖面图如图4-1所示。它在结构上类似于mosfet ，其不同点在于igbt是在n沟道功率mosfet 的n+基板（漏极）上增加了一个p+ 基板（igbt 的集电极），形成pn结j1 ，并由此引出漏极、栅极和源极则完全与mosfet相似。图4-1 igbt结构剖面图由图可以看出，igbt相当于一个由mosfet驱动的厚基区gtr ，图中rdr是厚基区gtr的扩展电阻。igbt是以gtr 为主导件、mosfe

25、t 为驱动件的复合结构。4.1.2 igbt的动态特性分析 图4-1igbt的动态图  与mosfet的相似，因为开通过 程中igbt在大部分时间作为mosfet运行uce的下降过程分为tfv1和tfv2两段。tfv1igbt中mosfet单独工作的电压下降过程；tfv2mosfet和pnp晶体管同时工作的电压下降过程 。 电流下降时间又可分为tfi1和tfi2两段。tfi1igbt内部的mosfet的关断过程，ic下降较快；tfi2igbt内部的pnp晶体管的关断过程，ic下降较慢igbt中双极型pnp晶体管的存在，虽然带来了电导调制效应的好处，但也引入了少子储存现象，因

26、而igbt的开关速度低于电力mosfet。4.1.3 igbt的特性和参数特点1、igbt开关速度快，开关损耗小，开关损耗只有gtr的1/10，与电力mosfet相当,无二次击穿现象。2、在相同电压和电流定额的情况下，igbt的安全工作区比gtr大，而且具有耐脉冲电流冲击的能力。3、igbt的通态压降比vdmosfet低，特别是在电流较大的区域；4、与电力mosfet和gtr相比，igbt的耐压和通流能力还可以进一步提高，同时可以保持开关频率高。5、 输入阻抗高，输入特性与mosfet类似。 由于三相桥式电压型逆变电路中采用的ijbt管，它在使用的时候需要驱动电路，才能使igbt管子正常地开通

27、和关断。igbt的驱动电路必须具备2个功能：一是实现控制电路与被驱动igbt栅极的电隔离； 二是提供合适的栅极驱动脉冲。实现电隔离可采用脉冲变压器、微分变压器及光电耦合器。 根据设计要求，采用芯片m57962l及其附件组成的驱动电路，其电路图如图4-2所示： 图4-2驱动电路第五章 控制电路的设计5.1控制方式脉宽调制的控制方式从调制脉冲的极性上看，可分为单极性和双极性之分:参加调制的载波和参考信号的极性不变，称为单极性调制;相反，三角载波信号和正弦波信号具有正负极性，则称为双极性调制。(1)单极性正弦脉宽调制单极性正弦脉宽调制用幅值为的参考信号波与幅值为,频率为的三角波比较，产生功率开关信号

28、。 用参考电压信号的幅值ur，与三角形载波信号的幅值uc的比值，即调制度m = ur/uc，来控制输出电压变化。当调制度由01变化时，脉宽由0/p变化，输出电压由0 e变化。如果每个脉冲宽度为，则输出电压的傅里叶级数展开式为: （5-2)系数an和bn由每个脉宽为，起始角为的正脉冲来决定和对应的负脉冲起始角+来决定。如果第j个脉冲的起始角为j则有 (5-3a) (5-3b)由式(5-3a)、式(5-3b)可计算输出电压的傅里叶级数的系数 (5-4a) (5-4b)(2)双极性正弦脉宽调制双极性正弦脉宽调制原理波形如图2-7所示。输出电压u0(t)波形在02区间关于中心对称、在0区间关于轴对称，

29、其傅里叶级数展开式为 (5-5) 式（5-5）中输出电压u0（t）可看成是幅值为e，频率为fo的方波与幅值为2e、频率为fc的负脉冲序列(起点和终点分别为的叠加。因此 (5-6)则输出电压为 (5-7) (5-8)需要注意的是，从主回路上看，对于双极性调制，由于同一桥臂上的两个开关元件始终轮流交替通断，因此容易引起电源短路，造成环流。为防止环流，就必须增设延时触发环节，设置死区。5.2给定积分器给定积分器作用是当转速给定信号发生阶跃变化时，防止逆变器的频率和电压也发生阶跃变化，否则，由于电动机的转速不能快速跟上频率和电压的变化，必然使其运行于大转差下，引起很大的电流冲击。经过gi后，阶跃的转速

30、给定信号变为按规定斜率上升的斜坡信号，使逆变器的输出频率和电压都能平缓上升，从而可限制冲击电流。 由模拟电子电路组成的给定积分器原理如图所示，它是由三个运算放大器a1、a2、a3组成。a1为高放大倍数的比较器（在此做极性鉴别器），可使其输出电压只取与相反的极性，不管大小如何，都是饱和值。a2是反相器，使其输出电压极性与给定极性相同。a3为积分器，经rc积分使输出电压成为斜坡信号，积分的变化率用电位器rp来调节。三个运算放大器通过电阻r0构成一个负反馈闭环，以决定积分的终止时刻。只要的绝对值小于，则a1输出始终饱和，负反馈对它没有影响，直到时，很快下降到零，积分终止，保持恒值。 图中标出了给定电

31、压为正时各级运放的输出极性。这时，突加和突减后各处电压的波形示于图6-32 。积分器的积分时间可从其虚地点的电流平衡方程式推导出来。               式中 -积分时间常数。调节和 都能改变的斜率，从而改变调速系统的加（减）速度，一般系统要求积分时间在550s之间可调。 图 5-2给定积分器各级输入、输出电压波形   给定积分器的输出的波形实际上代表了调速系统转速的起动、运行和制动波形，因此给定积分器又称软起动器，它是任何转速

32、开环的调速系统可靠工作所不可缺少的控制部件。5.3电压调节器调节器的工作原理如下： （1）接通点火开关，发电机未运转时，蓄电池电压经点火开关加到发电机的“ig”端和调节器的“ig”端，ic电路检测出该电压，使vt2导通，于是磁场电路接通。其电路为：蓄电池“+”极发电机“b”端磁场绕组调节器“f”端vt2（ce极）e端搭铁蓄电池“”极。 此时，发电机不发电，p端电压为零，ic电路检测出该电压，使vt1导通，于是充电指示灯亮，指示蓄电池放电。 充电指示灯电路为：蓄电池“+”极点火开关充电指示灯“l”端vt1（ce）e端搭铁蓄电池“”极。 2）当发电机转速升高，输出电压大于蓄电池电压时，p端电压信号

33、使ic电路控制vt1截止，于是充电指示灯熄灭，指示发电机开始向蓄电池充电，并向用电设备供电。 （3）当发电机电压升高，超过调节电压值时，“b”端电压信号使ic电路控制vt2截止，切断了磁场电流，使发电机电压下降。当发电机电压下降到低于调节电压值时，ic电路又控制vt2导通，磁场电流又接通，发电机电压又升高，该过程反复进行，使“b”端电压稳定于调压值。 5.3电流调节器电流调节器就是电流调节部级线圈之间增加一个活动铁芯作为磁分路的仪器 ,而增加电抗.铁芯进去,则感抗增大电流后者称为电抗器，工作原理就是给定值为电流设定值，具有电流负反馈的pid调节器。其功能是控制电流值，以满足系统要求。 交流电动

34、机是可以通过调压来调速的,也就是调节电流了(因为降压后电流肯定会下降),它所有的调压器一般都自耦变压器,象老式的吊扇就是用自耦变压器来调速的.直流电机也可以调压调速,一般用调电枢电压的方法来调速,用串电阻的方法或者可调电源都可以.电流调节器的作用：1、跟随作用作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，它的作用是使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。2、抗扰作用对电网电压的波动起及时抗扰的作用。3、加快动态过程在转速动态过程中，保证获得电机允许的最大电流，从而加快动态过程。4、过流自动保护作用当电机过载甚至堵转时，限制电枢电流的最大值，起快速的自动保护作用。一旦故障消失，系统立即

35、自动恢复正常。这个作用对系统的可靠运行来说是十分重要的。5.4触发电路通过集成芯片sg3525来发出pwm脉冲从而触发电路，以下是对sg3525的介绍：1、集成脉宽调制器sg3525引脚功能及特点简介（如图5-1所示）： 图5-1 sg3525 pwm波形1、inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。 2.noninv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例

36、积分和积分等类型的调节器。 3.sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。 4.osc.output(引脚4)：振荡器输出端。 5.ct(引脚5)：振荡器定时电容接入端。 6.rt（引脚6）：振荡器定时电阻接入端。 7.discharge(引脚7)：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。 8.soft-start(引脚8)：软启动电容接入端。该端通常接一只5 的软启动电容。 9.compensation(引脚9)：pwm比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。

37、 10.shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。 11.output a（引脚11）：输出端a。引脚11和引脚14是两路互补输出端。 12.ground(引脚12)：信号地。 13.vc(引脚13)：输出级偏置电压接入端。 14.output b（引脚14）：输出端b。引脚14和引脚11是两路互补输出端。 15.vcc（引脚15）：偏置电源接入端。 16.vref(引脚16)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。 2、sg3525的工作原理 sg3525内置了5.1v精密基准电源，微调至 1.0%

38、，在误差放大器共模输入电压范围内，无须外接分压电组。sg3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。在ct引脚和discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。由于sg3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容。 sg3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个5 的软启动电容。上电过程中，由于电容两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的pwm比较器反向输入端处于低电平，pwm比较器输出高电平。此时，pwm琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。只有软启动

39、电容充电至其上的电压使引脚8处于高电平时，sg3525才开始工作。由于实际中，基准电压通常是接在误差放大器的同相输入端上，而输出电压的采样电压则加在误差放大器的反相输入端上。当输出电压因输入电压的升高或负载的变化而升高时，误差放大器的输出将减小，这将导致pwm比较器输出为正的时间变长，pwm琐存器输出高电平的时间也变长，因此输出晶体管的导通时间将最终变短，从而使输出电压回落到额定值，实现了稳态。反之亦然。 外接关断信号对输出级和软启动电路都起作用。当shutdown（引脚10）上的信号为高电平时，pwm琐存器将立即动作，禁止sg3525的输出，同时，软启动电容将开始放电。如果该高电平持续，软启

40、动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程。注意，shutdown引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响sg3525的正常工作。 欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路。如果输入电压过低，在sg3525的输出被关断同时，软启动电容将开始放电。 此外，sg3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成pwm脉冲中止，输出都将被中止，直到下一个时钟信号到来，pwm琐存器才被复位。第六章 系统软件6.1 matab简介matlab 是美国mathworks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境

41、，主要包括matlab和simulink两大部分。matlab是矩阵实验室（matrix laboratory）的简称，和mathematica、maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。matlab可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。matlab的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用matlab来解算问题要比用c，fortran等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了

42、像maple等软件的优点,使matlab成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对c，fortran，c+ ，java的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到matlab函数库中方便自己以后调用，此外许多的matlab爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。matlab特点1.此高级语言可用于技术计算。 2.此开发环境可对代码、文件和数据进行管理。3.交互式工具可以按迭代的方式探查、设计及求解问题。 4.数学函数可用于线性代数、统计、傅立叶分析、筛选、优化以及数值积分等。 5.二维和三维图形函数可用于可视化数据。 6.各种工具可用于构建自定义的图形用户

43、界面。7.各种函数可将基于matlab的算法与外部应用程序和语言（如 c、c+、fortran、java、com 以及 microsoft excel）集成。6.2 protel简介altium公司作为eda领域里的一个领先公司，在原来protel 99se的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基于windows2000和windows xp操作系统的eda设计软件protel dxp。protel dxp在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。protel dxp是第一个将所

44、有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。protel dxp运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的pcb设计过程。通过设计输入仿真、pcb绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，protel dxp提供了全面的设计解决方案。protel dxp2004是altium公司于2004年推出的最新版本的电路设计软件，该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析验证和设计数据的管理。当前比较流行的protel 98、protel99 se，就是它

45、的前期版本。protel dxp 2004已不是单纯的pcb（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是sch（原理图）设计、sch（原理图）仿真、pcb（印制电路板）设计、auto router（自动布线器）和fpga设计等，覆盖了以pcb为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和pcb图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。与较早的版本protel99相比，protel dxp 2004不仅在外观上显得更加豪华、人性化，而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了vhdl和fpga设计系统，其功能大大加强

46、了。总 结pwm控制技术在逆变电路中的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了pwm技术。逆变电路是pwm控制技术最为重要的应用场合，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，pwm控制技术才真正得到应用。 逆变电路的应用相当普及，在已有的各种电源中，蓄电池、干电池，太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路，本文结合pwm控制技术的原理和一系列的技术要求，并通过具体的例子说明了pwm逆变电路的工作过程，较详细地总结了各种pwm控制方法的原理，并简单说

47、明了各种方法的优缺点。pwm控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。参考文献1  吴保芳等一种具有高频环节的spwpm变换电路的研究j.电力电子技术，1997，no2，pp.44472 黄俊，王兆安. 电力电子变流技术（第3版）.北京：机械工业出版社，19943 赵良炳. 现代电力电子技术基础. 北京：清华大学出版社，19974 谢少军等. 阶梯波合成逆变器的单脉宽调制调压技术研究. 中国电机工程学报，2003，23（5）：62 655 王志良. 电力电子新器件及其应用技术. 北京：科学出版社，19926王兆安 刘进军

48、电力电子技术 北京：机械工业出版社 20097康华光 电子技术基础数字部分 北京：高等教育出版社 20058刘凤君 现代逆变技术及应用 北京：电子工业出版社 20069李宏 王崇武 现代电力电子技术基础 北京：机械工业出版社 200910陈国呈 pwm逆变技术及应用 北京：中国电力出版社 200711陈国呈 pwm电力电子变换技术 北京：中国电力出版社 200712洪乃刚 电力电子技术基础 北京：清华大学出版社 200813叶云云 三相spwm控制器的研究设计.中国教育技术装备 2009年09期.14charles k.alexander和matthew n.o.sadiku. fundamentals o