小型家电风力发电设计

1、佳木斯人学信息电子技术学院题从小型家电恢1讽力发电设计报告姓名:班级:学号:指导教师:摘要风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到人们的重视，风力发电也逐渐成 为了时下的朝阳产业。本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对 风力发电机组的结构和电能的变换及继电控制电路做了傑入的研究zk2。本文提出的解决方案为，风力发电机组带动惮4n交流发电机协3,然后通过 acdcac变换为用户需要的标准交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系 统中并入蓄电池组，通过控制电路的监控实现系统的控制，保证系统在风能充足 时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路 监控和切换。本论文

2、的重点在于继点控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运 行状况进行了全面而严谨的分析，最后电气控制部分进行了系统仿真。关键词：风力发电机组；整流一zk4逆变；继电控制目剥zk5摘要1目录3弓丨言5第一章绪论61.1风力发电概述61风力发电现状与展望61.1.2风力发电的原理和特点71.2论文系统概述8第二章 风力机原理及其结构92风力机的气动原理92.2风力机的主要部件92.3风力机的功率10第三章电气设计部分113.1发电机113丄1发电机结构、工作原理及电路图113.1.2励磁调节器的工作原理123.2整流部分13321电路图和工作原理14322参数选择163.3蓄电池173.3.1

3、蓄电池的性能173.3.2充放电保护电路18图3-8充放电保护电路183.3.3蓄电池组供电控制设计193.4逆变电路19341逆变电路及其工作原理20342igbt的驱动电路21结论23参考文献24致谢25引言zk6随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物 质的排放量与h俱增，从而造成气候界常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此， 能源和环境问题成为当今lit界所面临的两人重要课题。由能源问题引发的危机以 及h益突出的环境问题，使人们认识到开发清洁的可再生能源是保护生态环境和 可持续发展的客观需耍。可以说，对风力发电的研究和进行这方面的毕业设计对 我们从事风力发电事业的

4、同学是有着十分重人的理论和现实意义的，也是十分有 必要的第一章绪论风能是一种清洁的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物 质燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其木身的转化和利用而减 少，因此可以说是一种取z不尽、用z不竭的能源。而矿物质燃料储量有限，正 在口趋减少，况且其带来的严觅的污染问题和温室效应正越来越困扰着人们。因 此风力发电正越來越引起人们的关注。1.1风力发电概述1.1.1风力发电现状与展望全球风能资源极为丰富，技术上可以利用的资源总量估计约53x 106亿kwh /年。作为可再生的清洁能源，受到世界各国的高度重视。近20年來风电技术有 了巨人的进步，发展速

5、度惊人。而风能售价也已能为电力用户所承受：一些美国 的电力公司提供给客户的风电优惠售价已达到22. 5美分/kwh,此售价使得美 国家庭有25%的电力可以通过购买风电获得。2004年欧洲风能协会和绿色和平纽织签署了风力12关于2020年风 电达到世界电力总量的12%的蓝图的报告，“风力12%”的蓝图展示出风力发电 己经成为解决世界能源问题的不可或缺的重要力量。按照风电目前的发展趋势， 预计20082012年期间装机容量增长率为20%,以后到2015年期间为15%, 20172020年期间为10%。其推算的结果2010年风电装机1.98亿kw,风电电 量0. 43 x 104亿kwh, 2020

6、年风电装机12. 45亿kw,风电电量3. 05x 104亿kwh, 占当时世界总电消费量25.58x104亿kwh的11.9%。世界风电发展有如卜特点：(1) 风电单机容量不断扩人。风电机组的技术沿着增人单机容量、提高转 换效率的方向发展。风机的单机容量己从600kw发展到20005000kw,如徳国在 北海和易北河口已批量安装了单机5000kw的风机，丹麦已批量建设了单机容量 20002200kw的风机。新的风电机组叶片设计和制造广泛采用了新技术和新材 料，有效地改善并提高了风力发电总体设计能力和水平。另外，可变桨翼和双馈 电机的采用，使机组更能适应风速的变化，大大提高了效率。最近，又发展

7、了无齿 风机等，进一步提高了安全性和效率。（2）风电制造企业集中度较高。目前，主更风电设备制造企业集中在欧美 国家，全世界风电机组供应瀚的前10位供应了世界新增装机容量的90%以上的 份额,集中度比较高。近来，ge风能（ge wind energy彳靈i repower （repower systems ag）和三菱重工（mht）的市场份额提高迅速。（3）风电电价快速下降。由于新技术的运用，风电的电价呈快速下降趋势， 且日益接近燃煤发电的成本。以美国为例，风电机组的造价和发电成本正逐年降 低，达到可与常规发电设备不相上下的水平。有关专家预测，世界风力发电能力 每增加一倍，成本就下降15%。中国

8、的风能资源十分丰富。根据全国900多个气象站的观测资料进行估计， 中国陆地风能资源总储量约32. 26亿kw,其中可开发的风能储量为2. 53亿kw, 而海上的风能储量有7.5亿kw,总计为10亿kw。我国的风电开发起步较晩，大 体分为三个阶段。第一阶段是19861990年我国并网风电项忖的探索和示范阶段。其特点是 项目规模小，单机容量小，最大单机200kw,总装机容量4.2千kw。第二阶段是19911995年示范项口取得成效并逐步推广阶段。共建5个风 电场，安装风机131台，装机容量3.3万kw,最大单机500kwo第三阶段是1996年后扩人建设规模阶段。其特点是项目规模和装机容量较 大，发

9、展速度较快，平均年新增装机容量6. 18万kw,最大单机容量达到1300kwo随着风屯技术的fl趋成熟和屯力规模的扩人，风力发电机的功率在向人型化 方向发展。风力发电这一朝阳产业必将蓬勃发展，成为将來能源供给的支柱产业!1.1.2风力发电的原理和特点风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机械。 风轮是风电机组最主耍的部件，由桨叶和轮毂组成。桨叶具有良好的动力外形， 在气流的作用下能产生空气动力是风轮旋转，将风能转化为机械能，再通过齿轮 箱増速驱动发电机，将机械能转化屯能。然后在依据具体要求需要，通过适当的 变换将其存储为化学能或者并网或者直接为负载供电。风力发电有如下特点

10、(1) 可再生，且清洁无污染。(2) 风速随时变化，风电机组承受着十分恶劣的交变载荷。(3) 风电的不稳定性会给电网或负载带来一定的冲击影响。风力发电的运行方式主要有两种：一类是独立运行的供电系统，即在电网未 通达的地区，用小型发电机组为蓄电池充电，再通过逆变器转换为交流电向终端 屯器供电；另一类是作为常规电网的电源，与屯网并联运行。本论文讨论的是前者，即独立运行风电系统的解决方案。1.2论文系统概述该独立运行的风力发电系统结构图如下1-1所示：图1-1独立运行的风力发电系统结构图其具体运行状况为：(1) 风力吹动风轮转动。(2) 风力发电机组通过连接的齿轮变速箱来提高输出端转轴的转速，该轴

11、与发电机相连。(3) 转轴带动单相交流发电机转动，开始发电。(此时发出的是频率和幅值 都不稳定的交流电)。(4) 引出的单相交流电通过整流器变成稳定的直流电。(5) a.若风能充足，直流电经控制电路流向逆变器，并向蓄电池充电； b若风能不足，控制电路切换为蓄电池供电状态。(6) 直流电经逆变器变换为恒频稳定交流电。此时即可实现为负载供电。第二章 风力机原理及其结构风力机经过多年的发展和演变，已经有很多形式，但是归纳起来，可分为两 类：水平轴风力机，风伦的旋转转轴与风向平行；垂直轴风力机，风轮的旋 转轴垂直与地而或气流方向。本系统屮采用的是水平轴风力机。2风力机的气动原理风力发电机组主要利用气动

12、升力的风轮。气动升力是由飞行器的机翼产生的 一种力，如图2lo从图可以看岀，机翼翼型运动的气流方向有所变化，在其上表面形成低压区, 在其卜表面形成高压区，产生向上的合力，并垂直于气流方向。在产生升力的同 时也产生阻力，风速也会有所下降。升力总是推动叶片绕中心轴转动。2.2风力机的主要部件水平轴风力机主要由风轮、塔架、对风装置、齿轮箱组 成，整体结构如图22所示：(1) 风轮：由广3个叶片组成，这是吸收风能的主要部 件。当风轮旋转时，叶片受到离心力和气动力的作用，离心 力对叶片是一个拉力，而气动力使叶片弯曲。当风速高于风 力机的设计风速时，为防止叶片损坏，需对风轮进行控制， 控制风轮有三种方法：

13、a,使风轮偏离主方向；b,改变叶片 角度；利用扰流器，产生阻力，以降低风轮转速。(2) 塔架：为了止风轮能在较高的风速中运行，需耍塔 架把风轮支撑起来。这时塔架需要承受两个主要的载荷：一 个是风力机的重力，向下压在塔架上；另一个是阻力，使结构图塔架向风的下游方向弯1111。选择塔架时要必须考虑其成木，根据实际情况而定。(3) 对风装置：口然界的风向及风速一直变化，为了得到较高的风能利用 率，应使风能的旋转而经常对准风向为此需要对风装置。本论文只介绍小型风力 机的对风装置，如图24所示，利用尾舵控制对风。由尾翼带东水平轴旋转， 是风轮总朝向风吹來的方向。图2-4对风装置(4) 齿轮箱由于风轮的转

14、速比较低，而且风力的大小经常变化着，这又使得转速不稳定。 所以，在带动发电机之前，还必须附加一个齿轮箱，再加一个调速装置使得转速 保持稳定，然后在连接到发电机上。齿轮箱的主要作用是将风轮在风力作用下所 产生的动力传递给发电机，通过齿轮副的增速作用使其得到相应的转速。在装机 是应使其与轮毂相连。为了增加齿轮箱的制动能力，在齿轮箱的输入端或输出端 设置刹车装置配合叶尖制动装置实现联合制动。2.3风力机的功率风的动能和风速的平方成正比，功率是力和速度的乘积，也可用于风轮功率 的计算。风力与速度平方成正比，所以风的功率与风度的三次方成正比。如果风 速増加一倍，风的功率便会增加8倍。风轮从风中吸收的功率

15、如下：(21)(22)p - cpapva = ttr2式屮：p为输出功率，为风轮机的功率系数，p为空气密度，r为风轮半 径，v为风速。众所周知，如果接近风力机的空气全部动能都被风力机全部吸收，那么风轮 后的空气就不动了，然而空气当然不能完全停止，所以风力机的效率总是小于lo第三章电气设计部分3.1发电机在本论文讨论的独立风力发屯系统屮，采用的是硅整流自励单相交流发电机。3丄1发电机结构、工作原理及电路木论文提出的系统采用蓄电池组为励磁功供电，并在蓄电池组合励磁绕纽之 间串联励磁调节器。其电路图如图31所示。发电机的定子由定子铁心和定子 绕组组成，定子绕组为单相，y型连接，放在定子铁芯内圆槽内

16、。转子由转子铁 芯、转子绕组（即励磁绕组）和转子轴组成，转子铁芯可做成凸极式或形，一般 都用爪形磁极，转子励磁绕组的两端接到滑环上，通过与滑环接触的电刷与硅整 流器的直流输出端相连，从而获得直流励磁电流。励磁绕组图3-1串联励磁调节器独立运行的小型风电机组的风力机叶片多数是固定桨距的，当风力变化时风 力机转速随之变化，与风力机相连的发屯机的转速也随之变化，因而发电机的出 口电压也会产生波动，这将导致硅整流器输出的直流电压及发电机励磁电流的变 化，并造成励磁磁场的变化，这样又造成发电机出口电压的波动。这种连锁反应 是的发电机的出口电压的波动范i韦i不断增加。显而易见，如果电压的波动得不到 控制，

17、在向负载供电的情况下，将会影响供电质量，甚至损坏用电设备。此外独 立运行的风力发电系统都带有蓄电池组，电压的波动会导致蓄电池组的过充电， 从而降低蓄电池组的使用寿命。为了消除发电机输出端电压的波动，该硅整流交流发电机配有励磁调节器， 如图所示，励磁调节器由电压继电器vi、电流继电器ii、逆流继电器12及其所 控制的动断触电vi、ii和动合触电12以及电阻r2等组成。3.1.2励磁调节器的工作原理励磁调节器的作用是使发电机能自动调节其励磁电流（即励磁磁通）的大小, 來抵消因风速变化而导致的发电机转速变化对发电机端电压的影响。当发电机转速较低，发电机端电压低于额定值时，电压继电器vi不动作， 其动

18、断触点vi闭合，硅整流器输出端电压直接施加在励磁绕组上，发电机属于 正常励磁状态；当风速加人，发电机转速增高，发电机端电压高于额定电压时， 动断触电vi断开，励磁回路中被串入了电阻r2,励磁电流及磁通随z减小，发 电机输出端屯压随之下降；当发屯机电压降至额定值时，触点vi重新闭合，发 电机恢复到正常励磁状态。电压继电器工作时发电机端电压与发电机转速的关系 如图32所示。图3-2发电机端电压与发电机转速的关系风力发屯机组运行时，当用户投入的负载过多时，可能出现负载电流过人超 过额定值的状况，如果不加以控制，使发电机过负荷运行，会对发电机的使用寿 命有较大的影响，甚至损坏发电机的定子绕组。电流继电

19、器的作用是为了抑制发 电机过负荷运行。电流继电器ii的动断触点ii串接在发电机的励磁回路屮，发 电机输出的负荷电流则通过屯流继屯器的绕组；当发电机的输出电流低于额定值 时，继电器不工作，动断触点ii闭合，发电机属于正常励磁状态；当发电机输 出电流高于额定值时，动断触点ii断开，电阻r2被串入励磁回路，励磁电流减 小，从而降低了发电机输出端的电压，并减小了负载电流。电流继电器工作时， 发电机负载电流与发电机转速的关系如图3-3所示。图3-3发电机负载电流与发电机转速的关系为了防止无风或风速太低时，蓄电池组向发电机励磁绕组送电，及蓄电池组 由充电运行变为反响放电状态，这不仅会消耗蓄电池组所储电能，

20、还可能烧毁励 磁绕组，因此在励磁调节器装置内，还装有逆流继电器12。发电机正常工作时, 逆流继电器的电压线圈及电流线圈内流过的电流产生的吸力是动合触点12闭 合；当风速太低，发电机端屯压低于蓄电池组电压时，继电器电流线圈ii舜间流过 反向电流，此电流产生的磁场与电压线圈内流过的电流产生的磁场作用相反，而 电压线圈内流过的电流由于发电机电压下降也减小了，由其产生的磁场也减弱 t,故由电压线圈及电流线圈内电流所产生的总磁场的吸力减弱，是的动合触点 12断开，从而断开了蓄电池想发电机励磁绕组送电的回路。采用励磁调节器的硅整流交流发电机，与永磁发电机比较，其特点是能随风 速变化自动调节输出端电压，防止

21、产生对蓄电池组过充电，延长蓄电池组的使用 寿命；同时述实现了对发电机的过负荷保护，但曲于励磁调节器的动断、动合触 点动作频繁，需对出头材质及断弧性能做适当的处理。而月用该交流发电机进行 发电时，发电机的转速必须达到在该转速下的电压时才能对蓄电池组充电。3.2整流部分由于£1然界风力的不稳定性，交流发电机输出的是不稳定的交流电，频率 和幅值都在不断地变化，而用户需要的是正常频率（即50hz）的稳定交流电， 因此必须进行ac-dc-ac变换，即先经过整流变成直流电，之后在经过你变电 路将z变成标准的交流电。如果电能足够充足的话或者空载时还可以将多余的直 流电储存在蓄电池组内。3.2.1电

22、路图和工作原理目前在所有的整流电路中采用最广泛的是单相桥式全波整流电路，本系统 亦采用了该整流电路。单相桥式整流电路由4个二极管接成桥式电路，rl为负载电阻。图5-1-1 所示为单相桥式整流电路的画法。图5-1-1单相桥式整流电路下面按图5-1-1所示电路进行分析。在u2的正半周，具极性为上（+ ）下（-），即a点的点位高于b点时，di、d3导通，d2、d4截止，电流由a经dl-rl-d3-b形成通路，如图屮 实线箭头所示。此时，电源电压全部加在负载屯阻rl上，得到一个半波电压； d2和d4则承受反向电压。在u2的负半周，其极性与上述和反，即b点的电压高于a点时，d2、d4 导通，di、d3截

23、止，电流由b经d2frld4-形成通路，如图屮虚线箭头所示。同样，在负载电阻rl上也得到一个半波电压；d1和d3则承受反向电压。有上述可见，尽管u2的方向是交变的，通过负载rl的电流io及具两端电 压uo的方向都不变，因此在负载上得到人小变化而方向不变的脉动直流电流和 电压，uo、io及二极管承受的电压ud的波形如图5-1-2 (b)、(d)所示。下面讨论单相桥式整流电路的定量关系及元件选择。负载上得到的脉动直流电压，常用一个周期的平均值來说明它的大小。负载 所得脉动直流电圧的平均值是1严厂22uo =- sin cold cot = t/. = 0.9t/,7171-上式表示整流电压平均值与

24、整流变压器二次侧交流电压有效值z间的关系，即整 流电压的平均值是交流电压有效值的0. 9倍。(toca)图5-1-2单相桥式整流电路电压与电流的波形负载电流的平均值是1(> =化=0.9 么每个周期中，di、d3串联与d2、d4串联各轮流导电半周，所以每个二极 管中流出的平均电流只有负载电流的一半，如图5-1-2 (c)所示，即id=丄0.45 冬°2 ° rl由图5-1-2 (d)可以看出，二极管截止时承受的最高反向电压就是变压器 二次侧交流电压u2的最大值u2m,即u drm = u 2m = v2f/2id和udrm是选择整流二极管的主要依据。通过变压器二次绕组

25、的电流具有正、反两个方向，是一个正弦波形，因此 二次绕组的电流有效值为kl目前已有各种规格的桥式整流电路成品,如1cq1a-h至1cq7a-h系列，输 出的平均电压25600v,整流电流50ma5a,使用十分方便。3.2.2参数选择出于风力发电机组的输出电压与输出电流是会随着风速的波动而发生很大 变化的。如果整流管的参数选择不当，将使元件遭到破坏。整流管的参数应根据英在电路中可能承受的最大正、反向峰值电压和流过的 最人工作电流來选择。假设100w风力发电机组的输出电压经过整流后，负荷的 额定直流电压uzo=24v,带负荷运行时的最高电压= 28v ,最大负载电流 5=4.64,依式41所示计算

26、出，元件承受的最大正、反向峰值电压为u,n = 1.05/,” =1.05x28 = 29.4(v)元件流过的最大电流为iju = 0.587/c() = 0.587 x 4.6 = 2.7(a)由上式计算结果，可选择最大电流5a,最大反向电压50v的硅二极管。在整流冋路中，经常会出现操作过电压获换向过电压。为了防止过电压破坏 元件，通常在整流回路的直流侧接入阻容过电压保护。电阻r和电容c的值可参 照式43所示方法估算，即c = 70/l/2(wf)式中：si为输出的整流电压，v；僉0为输出的整流电流，a； p为风力发电 机输岀功率，va； “2为整流器入口交流线电压，vo3.3蓄电池在独立运

27、行的小型风力发电系统屮，广泛使用蓄电池组作为蓄能装置，蓄电 池组的作用是当风力较强或用电负荷减小时，可以将來自风力发电机发出的屯能 中的一部分储存在蓄电池中，也就是向蓄电池充电；当风力较弱、无风或者用电 负荷增大时，储存在蓄电池中的电能向负荷供电，以弥补风力发电的不足，达到 维持向负荷持续稳定供电的a的。木系统采用的是铅蓄电池。3.3.1蓄电池的性能单格铅蓄电池的电动势约为2v,将多个单格蓄电池串联组成蓄电池组，可获 得不同的蓄电池组电动势。本论文采用12节铅蓄电池串联，组成24v的蓄电池 组。当外电路闭合时，蓄电池组正负两极间的电位差即为蓄电池组的端电压。蓄 电池组在充电和放电的过程中，端电

28、压是不相等的，充电时端电压高于电动势， 放电时端电压低于其屯动势。这是由于蓄屯池组存在内阻的原因所致。蓄电池的容量以ah表示，其端电压随着放电而逐渐降低，扎蓄电池组存在最佳充放电电流，其具体参数将在实际应用中再做具休分析。蓄电池经过多次充放屯后，其容量会降低，当蓄屯池的容量敬爱那个地道 具额定值的80%以下时，就再不能使用了，也就是说蓄电池有一定的使用寿命。 影响其寿命的原因有很多，如充放电过度、蓄电池的电解液浓度太大或者纯度降 低以及在高温环境下使用等都会是蓄电池的性能变坏，降低蓄电池的使用寿命。蓄电池的充放电电压不仅直接影响蓄电池性能，也会影响用电器的寿命与安 全。图36、3-7分别是蓄电

29、池典型的充放电曲线。图屮纵坐标为蓄电池充、 放电端电圧，曲线标号数字为相应小时的充、放电曲线。图3-6蓄电池充电曲线图3-7蓄电池放电曲线从蓄屯池充放电曲线可见，如果充屯电压过高，将会严重损坏用户的电器; 若放电电圧过低（放电电流太大或放电时间过长），不仅影响到用户电器的正常 使用，而且会缩短蓄电池的使用寿命。充放电控制器可防i上蓄电池的过充与过放。3.3.2充放电保护电路该控制器出电压继电器v2、v3和它们所控制的动开触点v2、动合触点v3 构成。其电路如图38所示。卜-面以本论文24v额定电压为例，负荷最高充电 电圧限制在2旷29v,最低放电电压控制在2122v。整 流图3-8充放电保护电

30、路充屯时，当蓄电池电压低于29v时，继屯器v2不工作，触点v2闭合，保持 充电状态；当该电压高于29v时，继电器v2开始工作，继而控制动断触点v2 断开，切断充电电路。放电时，当蓄电池电压高于21v时，继电器v3工作，其控制的动合触点v3 闭合，保持放电状态；当该电压低于21v时，继电器v3停止工作，其控制的动 合触点v3断开，从而断开了放电电路。3.3.3蓄电池组供电控制设计控制电路如下图3-9所示，在整流输出端引出两线，与逆变器相接，为负 载供电，其通断状态用动合触点12控制。并月.在蓄电池组的输出端引出两线亦 与逆变器相接，作为风能不足时负载的供电电路，其通断状态用动开触点12控 制。整

31、器励磯 绕组图3-9蓄电池组供电控制电路当风力充足，发电机正常工作时，逆流继电器的电压线圈和电流线圈内流过 的电流产生的磁力使动合触点12闭合，风电向负载供电，同时向蕃电池充电;当风力不足，发电机转速太低时，逆流继屯器产生的磁力消失，此时动开触点12闭合，同时动合触点12断开，此时即切换成蓄电池组向负载供电。3.4逆变电路独立运行的异步风力发电动机组输出有是不稳定的交流电，必须用蓄电 池储能，才能向用户提供连续平稳的电能，但绝大多数用电器，如口光灯、电视 机、电冰箱、屯风扇和绝大多数动力机械等都是以交流屯工作，因此，在独立运 行的风力发电系统中通常需耍将直流电再变换成交流电，这种变换过程叫逆变

32、，具有逆变功能的电力屯子设备称为逆变器，逆变器还具有自动稳压功能，可改善 系统的供电质量。341逆变电路及其工作原理其电路原理图如下所示。uo hud -t1t2+ llo 1 1d1 1rt3、1pl tst-ud(b)图1 -4-43单相桥式逆变电路原理逆变器将直流电转换为交流电的逆向过程，是通过功率半导体开关器件的开通和关断作用來实现的。最基木的逆变电路是单相桥式逆变电路，它可以很好的说明逆变电路的工作原 理，其电路结构如图1-4-43 (a)所示。图中ud为输入直流电压，uo为输出交流电压，r为逆变器的输出负载。当开 关管tl、t4闭合，t2、t3断开时，逆变器输出电压uo二ud；当开

33、关管tl、t4 断开，t2、t3闭合时，输出电压uo=-udo当以频率fs交替切换开关管tl、t4 和t2、t3时，则在电阻r上获得如图1-4-43 (b)所示的交变电压波形，其周期ts二1/fs,这样，就将滞留电压ud编程了交流电压uo。uo含有各次谐波，如 果想得到正玄波电压，则可通过滤波器获得。图1-4-43 (a)中煮点录音开关t1t4世纪是各种半导体开关器件的一种理想 模型。逆变电路中常用开关器件有快速晶闸管、可关断晶闸管(gt0)、功率晶体管（gtr）功率场效应晶体管（mosfet）、绝缘栅晶体管（tgbt）。3.4.2 igbt的驱动电路驱动电路是主电路与控制电路z间的接口，是该

34、逆变装置的重要环节，对整 个装置的性能有很人影响。采用性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在 较理想的状态，缩短开关时间，减少开关损耗，对装置的运行效率。可靠性和 安全性都有重要的意义。简言之，驱动电路的基木任务，就是按照控制日标的要求，将单片机输出的 脉冲进行功率放大，转换为加在1gbt控制端和公共端z间，可以使其开通或关断 的信号，从而驱动tgbt,保证其可靠工作。对igbt驱动电路的基本要求如f：（1）提供适当的正向和反向输出电压，使igbt可靠的开通和关断。（2）提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使igbt能迅速建立栅控电场而导 通。（3）尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。

35、（4）足够高的输入输出电气隔离性能,使信号电路与栅极驱动电路绝缘。（5）具有灵敏的过流保护能力。廿前，在igbt的栅极驱动电路中广泛采用的是ex840/ex841集成电路。其典型接线方法如图313：图3-12 ex840/ex841集成电路接线方法使用时注意如下几点：（1）igbt栅-射极驱动回路往返接线不能太长（一般应该小于lm）,并且应该采用双绞线接法，防止干扰。（2）由于tgbt集屯极产生较人的电压尖脉冲，增加tgbt栅极串联电 阻rg有利于其安全工作。但是栅极电阻rg不能太犬也不能太小，如果rg 增人，则开通关断时间延长,使得开通能耗增加；相反，如果rg太小，则使得 di/dt增加，容易产生误导通。（3）图屮电容c用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化，并不 是电源的供电滤波电容，一般取值为47 fo（4）6脚过电流保护取样信号连接端,通过快恢复二极管接igbt集电 极.。（5）14、15接驱动信号，一般14脚接脉冲形成部分的地，1