三相逆变器将直流输入转换为三相交流输出。基本的三相逆变器由三个单相逆变器开关组成,每个开关分别连接到三个负载端子。开关被编程为以 60°的固定间隔打开和关闭,以获得三相电压。三相逆变器常常用于变频驱动应用和高功率应用,如高压直流输电。
三相逆变器可以具有多种传导模式,例如 180° 传导模式和 120° 传导模式。
下图显示了三相逆变器的威廉希尔官方网站 和两种工作模式下栅极脉冲开关周期时序。开关AH和AL,BH和BL,CH和CL相辅相成。
- 180° 传导模式
在这种传导模式下,每个设备都处于180°的传导状态,它们以60° 的间隔打开。端子Va,Vb和Vc是桥接的输出端子,连接到负载的三相三角形或星形连接。
- 120° 传导模式
在这种传导模式下,每个器件处于120度的传导状态。任何时刻,只会有两个器件导电,因为每个器件只导电120°。从上图中,我们可以看到开关以60°的间隔触发ON,并保持120°的ON状态。
当MOSFET开关AH从wt=0°到120°导通时,MOSFET开关AL从wt=180°到300°开始导通,并且循环重复。门和门之间以灰色显示的空白区域是同一支路没有开关传导的时间。
与具有120°调节模式的180°相比,120°操作模式在逆变器的同一支路中的设备的关闭和打开之间有60度的间隔。
文后提供了“在SaberRD中实现三相逆变器120°工作模式栅极脉冲的设计文件”的下载链接。通过仿真分析了该威廉希尔官方网站 的工作原理。为简单起见,省略了缓冲威廉希尔官方网站 和换向威廉希尔官方网站 。
在上述设计中,模板SVPWM控制器代表了一个具有数字控制输出的三相PWM发生器。该模型采用SPWM(正弦PWM)调制技术,可为180°工作模式下的任何电压源逆变器(VSI)应用产生PWM驱动信号。
所选工作频率为frq= 60Hz。在本例中选择ma、mf、dc_offset来产生单个脉冲,而不是调制信号。有关上述参数的更多内容可以在模板和部件文件的帮助中找到。
该控制器模型的输入通过使用 SaberRD 库中的ppwl模型来生成所需的120°模式操作门脉冲,用于ah、bh 和ch。
在SVPWM模型中选择的PWM频率为60 Hz。
一个周期=tp=1/60,一个周期的六分之一是1/6*1/60=1/360。ppwl模型的输入现在通过将周期乘以1/360来计算,以生成所需的波形ah、bh和ch,如下所示。
如果需要生成不同频率的脉冲,可以在SVPWM模型参数frq中分配它,并在ppwl模型中使用1/6*frq替换所有行中的值1/360。
注意:通过使用 SaberRD 的各种模型,有不同的方法可以为 120 °模式操作生成这些门脉冲,这里只讨论其中一种方法。
创建分层模型spwm_extension_120_degree以另外生成低边栅极脉冲al_g4、bl_g6和cl_g2。它可以通过使用 SaberRD中提供的接口块将所有栅极信号从数字转换为模拟信号。分配给各个块的属性如下图所示。
- 选择“Simulate”选项卡再选择“Experiment”,运行”transient_analysis。该实验对设计进行瞬态分析,对波形执行必要的操作,并绘制图形结果。
SVPWM模型为高边栅极g1_pwm_ah、g3_pwm_bh和g5_pwm_ch,生成的数字栅极脉冲如上图所示。
因此,扩展模型生成的模拟栅极脉冲显示为vgs_ah、vgs_al、vgs_bh、vgs_bl、vgs_ch和vgs_cl。
线电压va,vb,vc 在+Vs/2和-Vs/2之间变化,其中Vs(24V)是逆变器的电源电压。通过在实验中将线减去中性电压va 和 vb ,我们得到如上图所示的线对线电压va-vb。它在 V 和 -V 之间变化。
同样,线路电压 vb-vc和vc-va是通过减去实验中相应的波形来获得的。线路电压有六级交流电压。
这里看到的线电压具有电压阶跃(Vs/2 -Vd)=11.69V,(Vs-2*Vd)=23.26V,0V、-11.69V和-23.26V基于一个完整周期中的不同开关周期。
此处使用的每个PWLD二极管会产生约0.31V的压降Vd。
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