PWM逆变器修订版
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1 PWM 整流电路系统模型及工作原理分析系统模型是分析和设计三相VSR 的基础,从不同的角度出发可以建立不同形式的系统模型,对应的控制方法也往往不同。
VSR 的拓扑结构常见有:单相VSR 、三相VSR 、三电平VSR 和基于软开关调制的VSR 。
单相VSR 的结构比较简单,故以单相VSR 为例说明电压型PWM 整流器的工作原理。
本章主要研究三相VSR 的系统模型和工作原理。
1.1 单相电压型PWM 整流器工作原理图1.1给出了PWM 整流电路的相量图,其中N U .表示电网电压,s U .表示PWM 整流电路输入的交流电压,L U .为连接电抗器s L 的电压。
图中滞后的相角为ϕ,.s I 与.s U 的相位完全相同,电路工作在整流状态,且功率因数为1。
这就是PWM整流电路的基本工作原理[11]。
N.U .LU .图1.1 单相PWM 整流电路的向量图图1.1中的单相VSR 主电路由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路组成;忽略电感和功率开关管桥路的等效损耗电阻。
其中交流回路包括交流电压e 以及网侧电感re L 等;直流回路包括直流电容C 、负载电阻R L 和负载电压L e 等。
LR Le图1.1 单相VSR主电路稳态工作时,单相VSR输出直流电压不变,功率开关管按PWM方式开通和关断,单相VSR交流侧输出电压与单相逆变器相同。
由于电感的滤波作用,忽略VSR交流侧输出电压的谐波,单相VSR可以看作是可控的正弦单相电压源。
它与电网的正弦电压共同作用于输入电感reL上,产生正弦输入电流。
稳态条件下,单相VSR交流侧矢量关系如图1.3所示。
为简化分析,对于单相VSR模型电路,只考虑基波分量而忽略PWM谐波分量,并且不计交流侧电阻。
这样从图1.3中可以分析:当以电网电压矢量为参考时,通过控制单相VSR交流侧输出电压矢量V即可实现单相VSR的四象限运行。
若假设I不变,L reV=ωL I固定不变,在这种情况下,单相VSR交流电压矢量V端点运动轨迹构成了一个以LV为半径的圆。
单相桥式PWM逆变电路设计介绍单相桥式PWM逆变电路的背景和重要性单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子技术应用,广泛用于交流电能转换为直流电能的场合。
由于其高效、可靠的特点,被广泛运用于电力系统中的UPS(不间断电源)、电机驱动和太阳能逆变器等领域。
在现代电力系统中,交流电能的应用日益增多,而很多电子设备却需要使用直流电能。
因此,采用桥式PWM逆变电路来实现交流电与直流电的转换是非常必要和重要的。
本文将详细讨论单相桥式PWM逆变电路的设计原理和关键技术。
首先,将介绍PWM技术的基本原理,并解释为什么选择桥式逆变器。
其次,将详细讲解桥式逆变器的工作原理和电路结构。
最后,将给出一种基于控制策略的桥式逆变器设计方案。
通过本文的研究,读者将能够深入了解单相桥式PWM逆变电路的设计原理和实践应用,为电力系统和电子设备的设计提供有益的参考。
单相桥式PWM逆变电路是一种常用的电力电子变换器。
它通过控制开关器件的开关周期和占空比,将直流电源转换为交流电源,实现电能的变换和调节。
该逆变电路的基本组成包括:单相桥式整流电路:它由四个可控开关器件组成,通常使用MOSFET或IGBT等器件,用于将交流电源转换为直流电源。
PWM调制电路:PWM调制电路通过控制开关器件的开关周期和工作占空比,可以实现输出电压的调节和波形控制。
滤波电路:滤波电路用于平滑输出电压,去除输出电压中的高频噪声和谐波。
输出变压器:输出变压器用于将逆变电路的输出电压变换为所需的电压等级。
单相桥式PWM逆变电路的工作原理是:首先,经过单相桥式整流电路的整流,将交流电源转换为直流电源;然后,通过PWM 调制电路控制开关器件的开关周期和工作占空比,将直流电源转换为交流电源;最后,经过滤波电路的处理,输出平滑的交流电压。
这样,单相桥式PWM逆变电路实现了将直流电源转换为交流电源的功能,可以广泛应用于电力电子变换器、逆变电源、变频调速等领域。
本文讨论了单相桥式PWM逆变电路的设计步骤和注意事项。
pwm逆变原理
PWM(Pulse Width Modulation)逆变原理是一种常见的控制技术,广泛应用于电力电子领域。
它通过周期性地改变波形的脉冲宽度来控制电力输出。
PWM逆变的基本原理是将直流电源通过开关器件(如MOSFET或IGBT)进行高频切换,从而产生一个接近正弦波形的交流电压输出。
这种高频切换的脉冲信号可以通过改变脉冲的占空比来调节输出电压和电流的大小。
在PWM逆变电路中,一个重要的元件是PWM控制器。
PWM控制器通过测量输出信号的电压或电流,并与设定值进行比较,然后调整开关器件的工作状态,以使输出保持在设定值附近。
常用的PWM控制策略有基于单脉冲宽度调制(SPWM)和三角波调制(TPWM)。
在SPWM控制策略中,PWM控制器根据输出信号与设定值的差异来调整脉冲宽度,以维持输出电压的稳定性。
具体来说,PWM控制器会比较输出信号与参考信号(通常为一个正弦波形)之间的差异,并通过调整脉冲的宽度来控制开关器件的开关时间,以调节输出电压。
TPWM控制策略则是基于一个三角波形和一个参考信号的比较。
PWM控制器会通过比较三角波形和参考信号的相对位置,来决定开关器件何时进行切换。
通过调整三角波的周期和幅值,可以实现输出电压的调节。
PWM逆变器广泛应用于各种领域,包括交流电机驱动、太阳能发电系统、UPS电源以及电力调制等。
它具有高效率、快速响应、输出电压可调、输出电流可控等优点。
总之,PWM逆变原理通过脉冲宽度的调制来实现电力输出的控制。
它是一种有效的电力电子技术,在现代工业和电子设备中扮演着重要的角色。
PWM逆变器控制技术简介PWM逆变器是一种基于现代电力电子技术的调制器,它用直流电源来驱动交流电机等交流负载。
PWM逆变器的基本原理是采用可逆变器将直流电能转换成交流电能,并通过强制控制逆变电压和电流波形实现输出交流电能的调节。
PWM逆变器控制技术是实现PWM逆变器中电压和电流波形控制的关键。
其主要包括基于模拟电路的控制技术和基于数字信号处理器(DSP)的控制技术两种。
基于模拟电路的控制技术基于模拟电路的PWM逆变器控制技术主要是设计PWM逆变器模块的控制电路。
该模块包括直流母线电压检测模块、三相桥式逆变器驱动模块、输出滤波器模块和逆变保护模块等。
其中,直流母线电压检测模块用来检测逆变器所需的直流母线电压;三相桥式逆变器驱动模块负责将直流母线电压转换成交流电压;输出滤波器模块用于对交流电压进行滤波处理,降低输出电压的噪声和杂波;逆变保护模块用于对逆变器进行过流、过温、过压、欠压等的保护。
基于模拟电路的PWM逆变器控制技术具有控制精度高、反应速度快等优点,但是电路复杂度高,稳定性较差。
基于数字信号处理器的控制技术基于数字信号处理器的PWM逆变器控制技术主要是基于现代信息技术和数字信号处理器的技术来实现PWM逆变器的电压和电流波形控制。
它可以通过控制DSP硬件平台或通过软件仿真实现。
该技术的优点是:可通过数字控制实现高度准确的波形控制和滤波功能,提高了逆变器的控制精度;DSP系统具有灵活性,可以实现各种传感器和控制策略的接口控制;DSP系统可通过程序算法进行修正,提高了系统稳定性和抗干扰性。
基于数字信号处理器的PWM逆变器控制技术已经得到广泛应用,尤其是在高档电力电子产品中,如交流电机驱动器、UPS电源、变频空调等。
PWM逆变器控制技术的应用PWM逆变器控制技术已广泛应用于各种电力电子产品中。
以下是其主要应用领域:交流电机驱动器交流电机驱动器是目前应用最广泛的PWM逆变器控制技术之一。
它是通过PWM逆变器实现对电机控制电压、频率等参数的调节,可以实现电机转速的可控,使得电动机具有更好的动态响应和启动能力。
大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计一、概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展,电力系统中逆变器的应用越来越广泛。
PWM(脉冲宽度调制)电压源逆变器以其高效、灵活的控制方式在各类电能转换场合中占据了重要地位。
PWM逆变器产生的谐波对电网的影响不容忽视,设计合适的LC滤波器以滤除这些谐波,提高电能质量,成为了当前研究的热点。
大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计涉及多个方面,包括滤波器的拓扑结构、参数优化、动态性能分析等。
本文首先介绍了PWM逆变器的基本原理及谐波产生的原因,然后详细阐述了LC滤波器的设计原则和方法,包括滤波器拓扑结构的选择、电感电容参数的计算与优化、以及滤波效果的评价指标等。
在此基础上,本文还讨论了滤波器设计中的一些关键问题,如滤波器的动态性能、热设计、电磁兼容性等。
通过案例分析,本文验证了所提设计方法的有效性和实用性。
通过本文的研究,旨在为大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计提供理论支持和实用指导,促进电力电子技术的可持续发展。
1. 介绍PWM电压源逆变器的应用背景及其在电力系统中的重要地位。
在现代电力系统中,PWM(脉宽调制)电压源逆变器已成为一种重要的电能转换装置,广泛应用于各种电力电子设备中。
作为一种将直流电能转换为交流电能的电子设备,PWM电压源逆变器在机械传动控制、电动机调速、太阳能电池、风能发电等领域发挥着至关重要的作用。
特别是在可再生能源领域,PWM电压源逆变器是太阳能电池板和风力发电机与电网之间的关键接口,能够实现电能的稳定、高效转换,从而满足各种负载的需求。
PWM电压源逆变器的核心在于其独特的脉宽调制技术,该技术能够根据输入信号的特点,以一定规律调制输出信号的占空比,从而达到对输出电压的精确调节。
这种技术不仅可以实现输出电压的频率和幅值的灵活调节,还能够生成各种不同形状的波形,如正弦波、方波和三角波等,以满足不同负载的需求。
PWM电压源逆变器还具有高效率、高可靠性、低谐波污染等优点,因此在电力系统中得到了广泛应用。
目录
1.LC滤波器设计原则
1.1. 原则1
输出额定电流时,电抗器上电压降应该小于额定输出电压的10%。
即满足:
ωLI N≤10%U N
1.2. 原则2
滤波电容上损耗的电流应该小于额定输出电流的10%。
即满足:
ωCU0≤10%I N
1.3. 原则3
LC滤波器截止频率应该远小于输出交流的最低次谐波频率,并且远大于基波频率,一般取1/10到1/5的载波频率。
f s 10<f L<
f s
5
2.设计步骤
2.1. 计算电抗器电感值
根据原则1计算电抗器的电感值,一般取
ωCU0≤10%I N
以保证滤波效果。
2.2. 选择截止频率
根据原则2选取LC滤波器的截止频率f L。
2.3. 计算滤波电容
根据计算出的电感和选取的截止频率,计算电容值。
截止频率公式为:
f L=
1
2π√LC
可以得到
C=1
L
ωL2,式中,角频率ωL=2πf L
电容的基波电流参数可以由下式计算:
I C=ω1CU O 式中,ω1是基波角频率,U O是额定输出电压。
三相pwm逆变器工作原理
三相PWM逆变器工作原理是将直流电能转换为交流电能的装置。
它由H桥拓扑结构组成,包括6个功率开关器件(MOSFET、IGBT等)和3个LC滤波网络(电感、电容器等)。
在工作过程中,直流电源通过滤波电容充电,然后通过3对逆变器输出引脚连接到H桥中。
H桥电路具备6种状态组合,通过适时开关和关断功率开关器件,可以按照PWM调制技术控制输出交流电的频率和幅值。
为了实现三相交流输出,逆变器通过交错地控制三个电路的导通状态,从而形成一个旋转的磁场。
这种旋转磁场可以驱动电机或负载产生连续的旋转力矩。
具体实现过程中,在每个电路的一半时间内,两个功率开关器件中的一个处于导通状态,而另一个处于非导通状态。
为了减小输出谐波和电流波形失真,PWM控制技术被用于快速开关和关闭功率开关器件,以调整占空比,从而改变输出电压频率和振幅。
通过逆变器输出端的LC滤波网络,可以过滤掉PWM调制过程中产生的高频谐波,保证输出交流电是干净的正弦波。
总之,三相PWM逆变器利用H桥和PWM调制技术,将直流电能转换为交流电能。
它在电力变换和电机驱动等领域具有广泛的应用。
电力电子技术课程设计题目:单相PWM逆变电路设计姓名:学号:院系:班级:指导老师:日期:目录一前言1.1 电力电子简介 (2)1.2 课题目的 (3)1.3 课题内容及要求 (3)1.4 课题意义 (3)二单相桥式逆变电路2.1 电压型逆变电路 (4)2.2 电流型逆变电路 (6)三单相桥式PWM逆变主电路设计3.1 逆变控制电路的设计 (9)3.2 正弦波输出变压变频电源调制方式 (11)3. 3种调制方式下逆变器输出电压谐波分析 (13)四驱动和保护电路的设计4.1 过电流保护 (14)4.2 驱动电路的设计 (14)五使用的元件 (16)六仿真实验 (19)七心得体会 (24)八参考文献 (24)一前言1.1 电力电子简介随着电力电子技术的飞速发展,正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中,与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。
对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面:一是稳态精度高;二是动态性能好。
因此,研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略,已成为电力电子领域的研究热点之一。
电力电子器件的发展经历了晶闸管(SCR)、可关断晶闸管(GTO)、晶体管(BJT)、绝缘栅晶体管(IGBT)等阶段。
目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展,与其他电力电子器件相比,IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点,为了达到这些高性能,采用了许多用于集成电路的工艺技术,如外延技术、离子注入、精细光刻等。
IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。
它的并联不成问题,由于本身的关断延迟很短,其串联也容易。
尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛,但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题,其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度,另外绝缘材料的缺陷也是一个问题。
在现有的正弦波输出变压变频电源产品中,为了得到SPWM波,一般都采用双极性调制技术。