三相变频电源的设计方案

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三相变频电源的设计方案逆变电源的方波、SPWM和SVPWM三种调制方式的优缺点，设计出一种具有各种调试优点的变频电源。对于一些特种电机要求电源具有较小的体积和较轻的重量；电源系统要满足航空电器冲击、振动的高可靠性要求；频繁启动和关闭，需保证电机都能工作、不死机；低温环境(-10 ℃以下)工作时，逆变器加大输出功率达1.5倍左右，即逆变器电压、电流在低温下高于额定值，保证电机在低温时能启动和工作。针对这些特殊使用要求，研制出特种电机(数字PWM三相变频电源)，具有较广泛的使用价值。
    1 三相变频电源系统方案
    数字PWM三相变频电源系统主要包括单片机控制系统电压、电流检测电路，三相逆变全桥主回路，三相逆变全桥驱动与控制电路。单片机控制系统用于数字PWM信号的产生、MOS管驱动芯片的控制和逆变电路电压电流及其他信号的采集。电压、电流检测电路用于闭环控制系统和检测逆变电路中故障状态，采集的信号有直流输入电压和三相逆变输出电流。
    2 主回路与驱动控制电路
    三相数字式逆变电路主回路采用电压源型三相全桥全控式逆变电路。采用IRF7855逆变全桥电路开关管，漏源极电压为60 V，导通电流可达12 A。MOS管驱动采用IRF2133，PWM输入和控制端口能够兼容CMOS和LSTTL两种电平规范，能够实现欠压封锁、过流关断以及故障输出与清除等功能，以便数字化控制。
    3 三相逆变调制算法原理对比分析
    使用最广泛的数字式PWM三项逆变电路的控制算法有三相方波逆变、三相SPWM逆变和三相电压空间矢量SVPWM，它们都具有各自的特点和应用范围。
    (1)三相PWM方波是利用三路与逆变输出正弦电压相同频率、相位角相差120°的方波驱动三相全桥的上桥臂开关管，下桥臂的驱动信号由对应相的上桥臂驱动信号取反得到，从而产生6路三相PWM方波逆变驱动信号。
    (2)三相SPWM逆变通过载波调制技术得到可以调压调频的三相对称正弦波供电电源。通过三相正弦调制波与三角载波比较，得到与正弦波形等价的PWM波形。SPWM技术相对三相PWM方波技术在电压波形上有较大改善，谐波电压含量相对较低，输出电压可以调节，但对于相同的直流输入电压，SPWM技术得到的三相电压有效值和直流电压的利用率都最低。
    (3)三相电压空间矢量是借助空间电压矢量概念发展起来的一种PWM算法，它把三相变流器的指令输出电压在复平面上合成为电压空间矢量，并通过不同的开关矢量组合去逼近指令电压空间矢量。电压矢量合成的原则是6个扇区中任意一个扇区中的电压矢量可以用该扇区2个边界电压矢量合成，它们之间的矢量关系。
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