开题报告-多电平逆变器设计.doc

闽南师范大学毕业论文（设计）开 题 报 告题 目： 多电平逆变器设计 姓 名： 学 号： 系 别： 物理与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2013级 指导教师： 2016年9月20日一、 选题依据多电平逆变器是一种比较新颖的逆变器类型，他的出现就是为了抑制传统逆变器较高的电压变化率和电流变化率所带来的的开关应力等不足之处，为了实现这个目标，就要对主电路拓扑结构的进行改良，使所有功率器件在基频以下工作，进而改善输出波形。从20世纪80年代至今，第三代电力电子器件飞速发展和智能控制芯片迅速普及，以此可以看出，它们已经使这种新型多电平逆变器器的探究和实践运用的必要物质基础得到了保证。多电平逆变电路现在已经越来越实用了，对它进行探究和分析意义十分重大。通常情况下多电平逆变器是在三电平逆变器的基础上，依照近似的拓扑结构发展改进而来的。随着电平数越多，阶梯波电平台阶相应增多，输出波形越接近正弦波，谐波成分越少。由于受到种种限制，使得可做到任意N电平的多电平逆变器的理论在实际应用中无法实现，任意N电平逆变器还在理论阶段。目前国内外运用最普遍的是三电平逆变器、五电平逆变器。2、 研究的内容及目标以STC公司生产的STC15F2K60S2单片机作为控制器，采用Toshiba公司的光耦芯片TLP作为驱动电路带动逆变器主电路工作，选用IRF840作为逆变器电路的功率开关管。通过STC15F2K60S2单片机产生4路PWM信号，通过一定的组合开关顺序，实现输出电压实现三种电平的目的。当导通触发脉冲给到Q1、Q2，Q3、Q4处于关断状态，电路电流经过Q1、Q2，在管压降忽略不计的情况下，输出电压U=Udc/2。当导通触发脉冲给到Q2、Q3，Q1、Q4处于关断状态，假设电流流向是正，则电流从钳位二极管VD1和开关管Q2流出外部,在忽略管压降的情况下，输出电压U=0；假设电流流向是负，则电流从外部流入钳位二极管VD2和开关管Q3,在忽略管压降的情况下，输出电压同样U=0。给Q3、Q4导通 触发脉冲，Q1、Q2关断，电路电流经过Q3、Q4，在管压降忽略不计的情况下，输出电压U=-Udc/2。3、 研究方案及可行性分析本设计的整体思路是：通过STC15F2K60S2单片机产生4路PWM信号，通过一定的组合开关顺序，实现输出电压实现三种电平的目的。3.1开关管的选择IRF840MOSFET电力场效应晶体管在导通时只有一种极性的载流子(多数载流子)参与导电，是单极型晶体管。电力场效应晶体管是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的一个显著特点是驱动电路简单，驱动功率小。其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高，电力MOSFET的工作频率在下降时间主要由输入回路时间常数决定。IRF840为单极型器件，没有少数载流子的存储效应，输入阻抗高，因而开关速度可以提高，驱动功率小，电路简单。但是，功率MOSFET的极间电容较大，因而工作速度和驱动源内阻抗有关。和GTR相似，功率MOSFET的栅极驱动也需要考虑保护、隔离等问题。3.2 控制核心的选择以STC15F2K60S2单片机为控制核心，通过软件编程的方法进行4路PWM输出。STC15F2K60S2单片机工作电压低，性能高，片内由60K字节的只读程序存储器ROM和2048字节的随机数据存储器RAM组成，而且单片机价格也不贵，适合本设计系统。3.3 驱动电路的选择因为主电路电压均为高电压、大电流情况，而控制单元为弱电电路，所以它们之间必须采取光电隔离措施，以提高系统抗干扰措施，可采用带光电隔离的MOSFET驱动芯片TLP250。光耦TLP250是一种可直接驱动小功率MOSFET和IGBT的功率型光耦，由日本东芝公司生产，其最大驱动能力达1.5A。选用TLP250光耦既保证了功率驱动电路与PWM脉宽调制电路的可靠隔离，又具备了直接驱动MOSFET的能力，使驱动电路特别简单。四、研究进度计划9月1日至9月15日：查阅相关资料，完成文献综述的撰写。9月16日至9月30日：撰写开题报告，系统整体规划。10月1日至10月20日：完成系统原理图、PCB绘制。10月21日至11月20日：完成电路板各个功能模块的调试。10月21日