摘 要

通过现在科技的发展和广泛的应用，慢慢的电力电子技术也开始快速发展，对于电机的控制等方面都有了很大的提升。现在大多数使用的通用型变频器一般都是那一种结构简单的而且控制都比较简单的普通通用型变频器，通用型变频器有许多缺点，常常会带来很多问题。不过因为二极管的整流都是不可控的，会对整个研究的过程带来一定的问题。不过这个问题现在慢慢的开始解决了，下文中正是对此进行分析。

因为使用二极管整流的方法是不可控的，会产生谐波污染，系统的稳定性会受到极大程度的影响。所以后面的研究就采用了更有效的元器件IGBT，并且采用了最新的PWM整流技术，IGBT拥有全控的整流，使用起来可以解决大部份由于二极管带来的影响，而且能够更大幅度的增强系统的稳定特性以及实验结果的可靠性。

分析PWM变频器就要分别研究PWM整流器以及PWM逆变器。它们之间相互转换，都是由基础的拓扑结构组成，下面首先介绍几种大致的拓扑结构，分析解释各自的优缺点。

其次，各自分析PWM整流器和逆变器，全文中最重要的部份是PWM整流器，无论是从原理上还是拓扑结构上都是和逆变器存在相似的地方。通过对整流器的原理了解，以及数学公式分析该整流器在两相旋转坐标系下的数学模型，研究整流器的几种控制方法并且同时设计出三相电压型整流器的控制系统，本次采用的是双闭环结构。最后通过数学计算公式得出整流器中重要的参数。

之后是对PWM逆变器的研究分析，简单的介绍其工作原理以及相应的电路设计这里最重要的一部分是电动机控制时的死区效应，通过一系列的分析得出死区补偿方案，并对此进行研究分析，确定该方法的有效性。

最后一部分内容是对整个PWM变频器的仿真研究，这里是采用了MATLAB，依次对PWM整流器、逆变器和双PWM变频器进行了仿真研究，通过实验的结果来检测以上控制方法的可靠性，然后依照实验结果的波形，来证明双PWM变频技术的正确性和实用性。

关键词:双PWM变频器；拓扑结构；控制方案；死区补偿；

ABSTRACT

Through the development and widespread application of modern technology, power electronics technology slowly beginning to grow rapidly, the motor control and other aspects have been greatly improved. Most general-purpose inverter are generally used in a structure that is simple and the controls are relatively simple common universal converter, universal converter has many shortcomings, often brings a lot of problems. But because the diode rectifier is not controllable, the whole research process will bring some problems. But the problem is now slowly beginning to solve, it is the analysis below.

because using a diode rectification method is not controllable, generate harmonic pollution and stability of the system will be greatly affected. So, the following research on the use of more efficient components IGBT, and uses the latest PWM rectifier technology, IGBT rectifier with full control, using them can solve the most due to the impact caused by the diode, and stable characteristics can be more greatly enhanced the reliability of the system as well as the experimental results.

Analysis of PWM inverter will study each PWM rectifier and a PWM inverter. Conversion between them, are made based on the topological structure composed of the following first introduce some general topology, analysis and interpretation of their advantages and disadvantages. Analysis of PWM inverter will study each PWM rectifier and a PWM inverter. Conversion between them, are made based on the topological structure composed of the following first introduce some general topology, analysis and interpretation of their advantages and disadvantages.

Secondly, their analysis PWM rectifier and inverter. The paper is the most important part of the PWM rectifier and the inverter are both similarities exist or topology from the principle. By understanding the principles of the rectifier, and the analysis of several mathematical formulas rectifier control method for the mathematical model in the two-phase rotating coordinate system, while the design and research rectifier three-phase voltage rectifier control system, this uses a dual closed loop configuration. At last, came to the conclusion rectifier important parameters by mathematical formulas.

Following that is a PWM inverter research and analysis, the simple principle of their work and the corresponding circuit design where the most important part is the dead zone effect of the motor control through a series of analyzes drawn dead-time compensation programs, and this research and analysis to determine the effectiveness of this method.

The last part of the simulation of the entire PWM inverter, here is the use of MATLAB, in turn PWM rectifiers, inverters and dual PWM converter was simulated by the results of the experiment to detect the reliability of the above control method, then follow the waveform of the experimental results to prove the correctness of dual PWM inverter technology and practicality.

Keywords: dual PWM converter; topological structure; control plan; dead-time compensation;

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景与意义 1

1.2 双PWM变频器的分类和研究现状 1

1.3 论文的主要研究内容与问题 3

1.4 本章小结 3

第2章 双PWM变频器拓扑结构 4

2.1 电流源型双PWM变频器的结构 4

2.2 电压源型双PWM变频器的结构 4

2.3 本章小结 5

第3章 三相电压型PWM整流器 6

3.1 三相电压型PWM整流器的工作原理 6

3.2 三相电压型整流器控制方案 8

3.2.1 间接电流控制 8

3.2.2 直接电流控制 8

3.3 三相电压型PWM整流器主电路的参数计算 9

3.4 本章小结 10

第4章 三相电压型PWM逆变器 11

4.1 三相电压型PWM逆变器的工作原理 11

4.1.1空间矢量调制原理 11

4.1.2 实现方法 12

4.2 PWM逆变器的死区效应分析 17

4.3 PWM逆变器的死区补偿分析 19

4.4 本章小结 19

第5章 双PWM变频器仿真与实验 20

5.1 控制电路设计 20

5.1.1 采样电路 20

5.1.2保护电路 20

5.2 仿真波形及分析 20

5.2.1 PWM整流器仿真 20

5.2.2 双PWM变频器仿真 22

5.3本章小结 23

第6章 总结与展望 25

6.1 总结 25

6.2 展望 25

参考文献 27

致谢 29

第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

伴随着电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置在电力系统中的应用越来越广，但是因此产生的很多问题也变得更加的严重了。上面说了大部份使用的通用型变频器是有许多缺点的，因为采用了二极管控制不可控的原因，会产生大量的电网谐波污染，而且它产生的高次谐波对这个公用的电网产生危害是很巨大的。就是因为这个原因，现在的主要研究开发的方向就是实现低谐波污染，只有在源头上解决问题才可以。这个主要的目的是想要慢慢减小因为变频器的原因而对电网产生的影响，要实现这个目标就需要对变频器改革。不过改革的过程中会增大变频器的体积、生产的成本和部份控制电路的复杂程度，过程中会遇到很多的问题。但是根据现在的发展，无论是在芯片的技术上以及制作的技术上都有了很多的提高，大多数变频器都开始采用双PWM的拓扑结构。PWM变频器的实质就是整流器和逆变器都使用了新型原件IGBT。因为IGBT的导通与关断都是可控的，可以很好的实现单位功率因数运行和能量双向流动的功能。因此本文中才用的拓扑结构都是以IGBT为元器件的。

现在电力电子技术、现代控制理论、计算机技术的广泛应用与发展，设计良好的变频器已成为电气的主要发展方向。本次研究的是双PWM变频器的系统仿真，需要设计AC-DC-AC变频器并且设计基于MATLAB的双PWM变频器仿真系统，并根据仿真验证可行性。

1.2 双PWM变频器的分类和研究现状

目前变频器分类的方法各式各样，其中PWM整流器最为基础的一种分类方式就是把它分成电压型的整流器和电流型的整流器这两种，这是因为这两种整流器在多个方面都有不同的优点。但是其他的普通分类方法是通过主电路拓扑结构分的，都可以归类为电流型和电压型PWM整流器。