直流三相逆变器设计

PLECS 应用示例（77）：三相T型逆变器（Three-Phase T-Type Inverter）

本文展示了一款用于并网应用的三相T型逆变器，采用Wolfspeed SiC MOSFET。图1显示了电路图，演示了如何选择器件、控制器参数和调制方法以影响逆变器的热性能。模型研究了逆变器在不同运行条件下的性能，确保系统安全高效运行。

T型逆变器类似于三电平中点箝位（NPC）逆变器，提供改进的谐波性能，同时减少零件数量和外部开关器件的导通损耗。本示例展示了一个22 kVA额定功率的T型逆变器，将800 V直流母线转换为三相60 Hz、480 V（线路，rms）配电。

模型配置了三种不同开关类型的SiC MOSFET，分别具有不同的额定电压、额定电流和RdsOn值，用于评估其热性能。每个器件都被建模为具有定制掩模配置的子系统，包括MOSFET和体二极管，以及热模型。组件掩模参数包括导通电阻和体二极管正向电压，以确定电流流过路径，影响开关损耗。

控制器采用解耦的同步参考系电流控制器，用于生成dq电压参考，通过独立的PI调节器将逆变器输出电流调节至设定点。PI控制器包括去耦前馈项，使用简单的同步参考帧锁相环（PLL）测量电压参考相位角，然后转换为三相电压参考，馈送到调制器，用户可选择不同的调制方案。

调制器组件实现不同的调制方法，如SPWM、SVPWM、THIPWM、THZSPWM和DPWM，以比较其对半导体损耗的影响。例如，DPWM在单位功率因数下的损耗最低，但当功率因数角接近0.5时，SPWM和SVPWM方法显示出较高的损耗。

通过操纵控制器设置、调制方案、开关频率、死区时间、控制器增益以及分析设备类型、并联设备数量和外部冷却或散热器的影响，可以试验控制器设置并分析系统级电气规格。参数扫描是确定设计决策如何在一系列操作条件下影响转换器性能的有效方法。

该模型突出显示了PLECS的热建模能力，并可以作为研究控制器设计对其他拓扑结构效率影响的例子。

DC/AC：三相桥式方波逆变电路设计原理及实验仿真

在大容量逆变器设计中，三相桥式方波逆变电路因其灵活性和效率而被广泛应用。电路结构由直流电源、三组桥臂和星形连接的负载组成，其工作原理涉及T1至T6的交替导通，形成六个不同的导电模式，确保线电压的正负变化和120度相位差，近似正弦波形。

通过傅里叶分析，可以计算出a相电压和线电压的瞬时值，其输出线电压有效值和基波特性显著。在纯电阻负载下，反并联二极管不导通，直流电流稳定；而感性负载则会带来无功电流交换和直流电流的脉动，频率为输出电压的六倍。

三相桥式逆变电路的特点包括高谐波含量，需要通过相控整流或DC-DC变换器调节电压；直流电压利用率较高，但输出电压的幅值不可调。在实验仿真中，选择IGBT作为开关管，直流电压530V，负载为1kW有功功率和0.1kVar感性无功功率，通过建立的仿真模型，可以观察到电路的实际运行情况。

具体技术指标和仿真过程详细如下：

建立包含IGBT开关、530V直流电源和1kW阻感负载的仿真模型。

仿真结果显示，当接入感性负载时，可观察到无功电流交换和直流电流的脉动特性。

获取仿真程序的方式，请参见相关链接或文档。

PLECS 应用示例（78）：三相电压源逆变器（Three-Phase Voltage Source Inverter）

三相电压源逆变器(VSI)模型展示了一个从直流电压源产生交流电流和电压的逆变器电路。此模型设计用于实现10千瓦的额定功率，并提出了三种不同的脉宽调制(PWM)方案来控制VSI输出。

直流电压源提供700伏的电压，代表系统中的电池、太阳能阵列或整流器。逆变器连接到230Vrms、50Hz的低压电网，电网表示为刚性交流电压源。并网电抗为基础阻抗的10%，并包含小电阻来模拟电感器损耗。电感器电流被初始化为单位功率因数下10kW的期望额定功率，以避免启动期间的瞬态。

可配置子系统“控制器Controller”包含三种常见的PWM方法：正弦PWM、空间矢量(SV)PWM和滞后PWM。选择不同的调制器类型将呈现不同的控制参数。通常，VSI输出端电压或参考电流将使用闭环控制方法动态计算，但在模型中使用固定值。正弦和SV PWM配置中，参考信号是VSI输出端子处的期望平均电压，VSI输出电流与电网电压相位差决定了输出电压幅度和角度。正弦PWM实现使用对称PWM组件，其采样参数配置对调制指数输入进行采样的不同方式。滞后PWM是一种电流控制的PWM方案，调节逆变器的输出电流至恒定迟滞带内的参考电流。

模型配置了运行多个实验，比较每个调制器的性能。通过检查输出波形、总谐波失真(THD)、谐波频谱分析和磁滞带，可以比较每种调制策略产生的谐波。

通过比较，发现SV PWM在输出端产生的谐波失真较小，与相同开关频率的正弦PWM相比。正弦PWM和SV PWM方案的主谐波以开关频率的整数倍为中心，而磁滞PWM产生的谐波是非周期性的，并在谐波频谱中具有频率含量。

模型讨论了无调节三相VSI的运行，并实现了三种调制技术，比较了每种调制策略产生的谐波。此模型授权英富美(深圳)科技有限公司提供翻译与发表，所有权属于瑞士商Plexim GmbH所有。如有任何用途，请先获得所有权人允许。

三相逆变器SPWM三次谐波注入仿真分析

在深入探索三相逆变器的SPWM技术中，我们首先描绘了一个引人入胜的电路场景：如图1所示的电压型三相逆变器，其中直流电压稳定在600V，载波频率设定为1kHz。负载条件独特，包括三相对称的10Ω电阻和10mH电感，同时接入一个50Hz的正弦波负载，其幅值为320V。为了模拟真实世界中的谐波行为，我们采用SPWM技术进行仿真，其中三次谐波的注入理论占据核心位置。

首先，我们构建了一个精密的工具箱——三相正弦波产生模块。借助Simulink的MATLAB Function，我们精确地生成了三相正弦波，参数time、f（50Hz）和SineWave_Am（320V）共同编织出和谐的波形，初相角随机变化，为逆变器的动态性能增添了一份自然的随机性。

然后，三次谐波计算模块如同一颗精密的调谐器，利用PLL技术跟踪a相电压，通过PID控制器的精细调节，确保a相电压的1/6幅值三次谐波与基波同步，这在逆变器的性能优化中扮演了关键角色。

紧接着，SPWM计算生成模块的舞台展开了，采用的是不对称规则采样法。这个魔法般的函数接收time、udc、fc（1kHz）、三相电压a~c作为输入，输出SPWM1~6，它犹如一个调色板，将三角形载波和阶梯波巧妙地交织，形成SPWM信号。同时，我们还嵌入了一款IIR巴特沃斯低通滤波器，它的目标是精确地滤除高频噪声，确保负载电压波形的纯净度。

整个仿真模型的构建如同一部交响乐，包括调制波的设计、谐波跟踪、SPWM信号的生成，以及逆变器模块和测量系统的协同工作。每个环节的波形分析都无比关键：调制波如预期般精准，谐波与基波同步如诗如画，SPWM波形调整至理想的0电平，滤波器在60Hz频段显示出强大的衰减能力，负载电压波形完美地满足了设计要求。然而，逆变器输出中依然可见显著的奇次谐波，总谐波失真（THD）达到了92.82%，这表明我们在追求效率的同时，对谐波管理的挑战也日益凸显。负载相电压呈现出五电平特性，THD为64.9%，这进一步揭示了SPWM技术在实际应用中的复杂性与优化空间。

通过这个仿真过程，我们得以深入理解SPWM技术在三相逆变器中的实际应用，以及三次谐波注入对性能的影响，为未来的优化设计提供了宝贵的数据和见解。

PLECS应用范例（77）：三相T型逆变器（Three-Phase T-Type Inverter）

本演示介绍了一种三相T型逆变器，用于部署Wolfspeed SiC MOSFET的并网应用。T型逆变器类似于三电平中性点箝位（NPC）逆变器，因为它在0V时增加了额外的输出电压电平，从而比标准的两电平逆变器提供了更好的谐波性能。T型逆变器的优点是减少了部分计数和减少了外部开关器件的传导损耗，但缺点是阻断电压降低。演示模型显示了一个额定值为22 kVA的T型逆变器示例，该逆变器将800 V直流母线转换为三相60 Hz、480 V（均方根）配电，用于工业应用。

T型逆变器的热性能受到设备选择、控制器参数和调制方法的影响。在演示模型中，所有12个器件均配置为演示不同Wolfspeed SiC MOSFET的热损耗性能。每个半导体器件被建模为具有定制掩模配置的子系统，每个都有自己的热模型。设备断言（Device Assertions）会检查设备在安全操作区域内的运行情况，并生成警告。

控制器实现的高级示意图如图4所示。图5所示的去耦合同步参考框架电流控制器用于为调制器生成dq电压参考，调制器则将变频器的输出电流调节到所需的设定点。控制器包括直接电流和正交电流的PI调节器，电压参考的相位角由一个简单的同步参考框架锁相环（PLL）测量得到。使用PLL的角度输出，电压参考值被转换为三相电压参考值，并送入一个调制器。调制器的实现可以采用不同的调制方法，包括经典的正弦脉宽调制（SPWM）、空间矢量PWM（SVPWM）、三次谐波注入PWM（THIPWM）、三次谐波零序PWM（THZSPWM）和不连续PWM（DPWM）。

使用提供的模型运行仿真，可以观察到每个相支路的PWM信号、输出交流电流、设备S11和S12的信号以及系统的计算损耗。参数扫描是确定设计决策如何在一系列操作条件下影响变换器性能的有效方法。通过操纵调制方案、开关频率、停滞时间、控制器设定点和控制器增益，可以试验控制器设置。此外，还可以分析设备类型、并联设备的数量以及外部冷却或更大散热器的影响。所有这些设置都会影响损耗行为和系统效率。如果设备在安全操作区域外运行，模拟窗口的右下角将出现一个警告图标，以确定违反了哪些操作标准。

模型重点介绍了用于工业配电网应用的三相T型逆变器。通过简单的设备和控制器设计，突出了PLECS的热建模能力。此模型可用作研究控制器设计对其他拓扑效率影响的示例。

说明一下电机控制的逆变器是如何通过pwm技术调整输出三相交流电的频率和电压

一、复合型AC-AC电路

复合型AC-AC电路能够实现三相输出电压的幅值和频率的同时改变。这种电路在交流电机调速、变频器和其他需要调节电压和频率的应用中非常重要。

二、如何改变幅值和频率

1. 改变幅值：

幅值的改变通常通过脉冲宽度调制（PWM）技术实现。控制电路将输入信号转换为PWM信号，通过调整脉冲宽度来控制输出电压的幅值。具体操作是，控制电路接收输入信号，并将其转换为脉冲信号，随后通过改变脉冲宽度来调整输出电压的幅值。

2. 改变频率：

频率的改变则通常通过变频器实现。控制电路首先将输入电源转换为直流电源，然后将直流电源转换为频率可调的交流电源，以此来控制输出电压的频率。具体来说，控制电路接收到输入电源，并将其转换为直流电源，随后再将直流电源转换为频率可调的交流电源，从而实现输出电压频率的控制。

三、需要注意的问题

复合型AC-AC电路的控制电路设计复杂，需要精确的控制算法和电路设计。此外，电路在实际运行中可能会遇到噪声、温度等问题，因此在设计和使用时需要特别注意这些问题。

四、举例说明

以一种基于PWM和变频器的电路设计为例，可以说明如何实现三相输出电压幅值和频率的同时改变。该电路主要由PWM模块、直流-交流变换模块和变频器模块组成。

1. PWM模块：

PWM模块负责控制输出电压的幅值。它接收控制信号，并将输入电压转换为PWM信号。通过调整PWM信号的占空比，可以实现输出电压幅值的控制。

2. 直流-交流变换模块：

直流-交流变换模块负责将PWM信号转换为交流电压。它接收PWM信号和直流电源，并使用逆变器将直流电源转换为可控制的三相交流电压输出。

3. 变频器模块：

变频器模块负责控制输出电压的频率。它接收控制信号，并将输入电源转换为频率可调的交流电源。变频器模块可以采用多种技术实现，如电压-频率（V/F）控制技术或矢量控制技术。

通过上述三个模块的协同工作，可以实现三相输出电压幅值和频率的同时改变。例如，通过增加PWM信号的占空比来增加输出电压的幅值，或者通过改变变频器的频率来改变输出电压的频率。

介绍三相逆变器（越详细越好）谢谢！！！

三相逆变器是电力用大功率逆变电源，主要用于军队；通信；工厂和企业不间 断电源系统。　主要由电力电子器件；巨型晶体管和可关断晶闸管组成主电路，是电力半导体器件发展的结晶。　一． 产品功能特点　（1） 该逆变器使用CPU控制，高品质，智能化正弦波输出，属本产品特有的特点。　（2） 本产品逆变输出可负载各类型设备，比如风扇、冰箱、空调、电钻、马达、日光 灯、气体灯等家电设备，通信设备，工业设备。它弥补了方波逆变器逆变输出对负载有害的缺点。　注：在使用设备前，必须确认设备是三相四线（其中有一个是地线）或三相五线（其中有一个是地线）　（3） 智能开关机设计方便操作。　（4） 优异的输出短路保护设计，当逆变器处于电池工作模式时，如遇到短路，逆变器 会自动关掉机器。可以抗拒大电流启动负载冲击。　（5） 完善的过载保护设计可有效的保护逆变器的安全运行，当负载处于100%-120%范围时， 逆变器将于30秒左右自动关机，当负载大于120%逆变器会立即自动关机。　（6） 电池保护：单个电池的电压是10伏（仅限于免维护电池）　（7） 抗干扰保护：浪涌保护　（8） 市电最高保护电压为260VAC-270VAC，最低为170VAC　（9） 当市电R相正常时，电池将能自动充电。　（10）当市电少了一相或多相，以及三相插座有问题，逆变器将会在电池模式工作。　（11）当逆变器在电池模式工作时，如果有一相或多个不行，逆变器将没有输出不能带载。　二、产品分类：　三相逆变器可以分为三进三出或单进三出（220进380出）两类，前者是稳压的功能，后者是升压的功能，需要整流器的功能。　三、适用范围及注意事项　（1）未经许可本产品不可以用于维持生命的设备。　（2）适用于家电设备，空调设备，工业设备等，但不适宜用于高精密电子设备，需经专业技术人员确认方可投入运行。　（3）如果用于计算机负载，计算机的内置电源应选用品牌电源。

三相正弦波逆变器厂家(4张)　　四、安装指导　（1）如果连接线太小， 将会导致火灾。无论是输入线、输出线、地线，还是电池线。尤其是地线必须是接线径足，否则会造成生命危险。　（2）连接方式　A．将输出线直接入输出端子台，这个连接方式令逆变器能支持更大的负载。　B．将输入线直接入输入端子台，也就是说，商业用电通过端子台输进逆变器，并且负载也是通过端子台输出。这个方式的好处就是能令逆变器工作达到150%标定功率。　（3）电池的外在连接：首先认清电池的正负极，将由我们公司专业人士提供的黑线缆连接电池的负极，红色的连接正极。　警告：请不要使用太细的线，否则会造成逆变器损坏，甚至造成火灾！

电源操作说明

一． 操作说明　*本产品在设计和生产时已充分考虑到操作者的安全以及产品的安全　使用,避免造成伤害或事故,请严格依照以下说明使用或安装。　（1） 安装逆变器时要由专业人士操作，或由当地经销商协助完成。　（2） 确认供应直流电源电压范围是否附合要求，电压极性是否正确。　注：确认负载电压输入范围是否符合要求即三相5线380AC，并确保相序与输出插座连接正确　（3） 勿将液体流入逆变器内部，或用湿布擦除机器外壳。机器运行时人体不能直接　触及逆变器端子，尤其湿手，否则会造成触电伤害。　（4） 正常运行的逆变器如需变动其工作环境，不可自行改变其连线，应由专业人士　或经销商确认、操作。　（5） 请勿将电池扔进火里，否则电池会爆炸。以及勿打开或破坏电池，因为电池内含对人体有毒和有害物质。　（6） 未成年人不得使用本产品。　（7） 逆变器运行环境应在通风良好、温度范围-15至50摄氏度环境使用，应远离火源以及日光直射的位置。不能在结露，多尘，温度高的恶劣的环境下运行。　（8） 请勿堵塞逆变器侧面的百叶窗，以及勿在热源旁边使用逆变器（如：电暖气,散热器等）,应在阴凉处使用.　（9） 当机器与室内电源网连接时，确保逆变器地线可靠连接；线径应符合安全使用条件，如果线径太小，线就会变热，就会导致火灾产生；连接线尽可能缩短。　二． 产品功能特点　（1） 该逆变器使用CPU控制，高品质，智能化正弦波输出，属本产品特有的特点。　（2） 本产品逆变输出可负载各类型设备，比如风扇、冰箱、空调、电钻、马达、日光 灯、气体灯等家电设备，通信设备，工业设备。它弥补了方波逆变器逆变输出对负载有害的缺点。　注：在使用设备前，必须确认设备是三相四线（其中有一个是地线）或三相五线（其中有一个是地线）　（3） 智能开关机设计方便操作。　（4） 优异的输出短路保护设计，当逆变器处于电池工作模式时，如遇到短路，逆变器 会自动关掉机器。可以抗拒大电流启动负载冲击。　（5） 完善的过载保护设计可有效的保护逆变器的安全运行，当负载处于100%-120%范围时， 逆变器将于30秒左右自动关机，当负载大于120%逆变器会立即自动关机。　（6） 电池保护：单个电池的电压是10伏（仅限于免维护电池）　（7） 抗干扰保护：浪涌保护　（8） 市电最高保护电压为260VAC-270VAC，最低为170VAC　（9） 当市电R相正常时，电池将能自动充电。　（10） 当市电少了一相或多相，以及三相插座有问题，逆变器将会在电池模式工作。　（11） 当逆变器在电池模式工作时，如果有一相或多个不行，逆变器将没有输出不能带载。

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