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单相方波电压逆变

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4.2 单相半桥逆变电路方波调制(1)

4.2 单相半桥逆变电路方波调制(1)

电力电子学—单相半桥逆变电路方波调制华中科技大学电气与电子工程学院第4章直流/交流变换器01逆变器的类型和性能指标目录02电压型单相方波逆变电路工作原理03单相逆变器的单脉波脉冲宽度调制(PWM)04正弦脉冲宽度调制技术(SPWM)05三相逆变电路工作原理单相半桥逆变电路方波调制01单相半桥逆变电路方波调制目录02小结与思考01单相半桥逆变电路方波调制C o2nC o1T 1T 2D 1D 2Rai aV D◆电容很大，近似认为电容电压恒定。

◆电容相等，电压均分。

◆T 1、T 2构成的串联支路称为一个桥臂。

◆T 1、T 2周期性交替通、断，产生交变的Van 。

◆注意：T 1和T 2两个开关管不能同时处于通态，否则将出现直流侧短路。

单相半桥逆变电路1. T 1驱动导通时，T 2关断。

2. T 2驱动导通时，T 1关断T 1 ONv an 0.5V D输出电压波形0.5V D /Ri a负载电流波形由于输出波形正、负各半个周期保持恒定，故称为180°方波调制。

C o2nC o1T 1T 2D 1D 2Rai aV DT 2 ONan 2DV v =an 2DV v =-π2π3πtωtωT 1 ONv an 0.5V D输出电压波形0.5V D /Ri a负载电流波形πC o2nC o1T 1T 2D 1D 2Rai aV D∑∞== ,5,3,1Dansin π2n t n n V v ωDD,145.0π2V V V rms ==a 2DV i R=a 2DV i R=-T 2 ON◆纯电阻负载时，电流i a 是与电压u an 同相的方波二极管的作用？2π3πtωtω◆输出电压的大小取决于直流电压，基波频率和相位取决于驱动脉冲的频率和相位1. T 1驱动导通，T 2关断，电流上升2. T 2驱动导通，T 1关断，电流下降a D d d 2ani V v L t ==D 1T 1D 2T 20.5V Dv ani aD 1先假定波形从90°起始T 1a D d d 2ani V v L t ==-C o2nC o1T 1T 2D 1D 2Lai aV D输出电压波形负载电流波形在π<wt <3π/2期间，T 1阻断，虽然T 2有驱动信号，但i a 为正值，正值i a 只能经过D 2回流到C 02π2π3π2π32πtωtωT 1 ON T 2 ON52π∑∞⋅⋅⋅=-=5,3,1n n nm1a )(sin φωt n nZ V i 22n )n (L R Z ω+=0.5V Dv anT oi aD 1T 1D 2T 2输出电压始终是180°方波。

逆变电路

逆变电路
uo 4U d 1 1 sin t sin 3 t sin 5 t L 3 5
基波的幅值Uo1m： U o1m
4U d 1.27U d
2 2U dLeabharlann 基波有效值Uo1： U o1

0.9U d
上述公式对半桥逆变电路同样适用，只是公式中的Ud要换成Ud/2
逆变电路的主要应用 处理各种直流电源：如把蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源变成交 流电源。 交流电机变频调速、不间断电源、感应加热电源等。
2
4.1 换流方式
4.1.1 逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明：
P98
P98
S1~S4是桥式逆变电路的4个桥臂。 把直流电变成了交流电的原理： t1～t2期间：S1、S4闭合，S2、S3断开：负载电压uo为正(左正右负) t2～t3期间：S1、S4断开，S2、S3闭合：负载电压uo为负(左负右正) 改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。 电阻负载时，负载电流io和负载电压uo的波形相同，相位也相同。 阻感负载时，负载电流io相位滞后于负载电压uo的相位，两者波形也不同。
14
全桥逆变电路的移相调压方式
P102
前述对称交替驱动180°的全桥电路输出交流电压的有效值 只能通过改变直流电压Ud来实现。下面用移相方式调节输 出电压。将V4、V3的驱动信号相对于V1、V2前移，驱动 脉冲宽度仍为180°。 工作过程 ①t1时刻前：V1和V4导通， uo=+Ud ②t1时刻：关断V4，驱动V3。但V3不能立刻导通。因负载电感 中的电流io不能突变，二极管VD3导通与V1构成通道续流 (续流回路：RL-VD3-V1)，期间uo=0 ③t2时刻：使V1截止，驱动V2，但V2不能立刻导通。因负载电 流io尚未降到零，VD2导通续流， VD2与VD3构成通道续流 (续流回路：RL-VD3-电源-VD2)。期间uo=-Ud ④当负载电流io过零并开始反向时，VD2和VD3截止，V2和V3开 始导通，uo仍为-Ud ⑤t3时刻：关断V3，驱动 V4。但V4不能立刻导通，VD4导通续 流，uo再次为零。

第5章 DC-AC电路的仿真

第5章 DC-AC电路的仿真

对应a相，当usa>uc时， S1导通S4关断，当usa<uc 时，S1导通S4关断。 各相上下桥臂功率器件 导通互补。 载波比应为3的整数倍 且为奇数，这样每相波 形正负半周对称，且三 相波形也对称。 线电压基波幅值为
图5-31 三相SPWM逆变电路基本波形
第5章 DC-AC电路的仿真
第5章 DC-AC电路的仿真
第5章 DC-AC电路的仿真
单相方波逆变电路
三相方波逆变电路 单相双极SPWM逆变电路 三相PWM逆变电路
SPWM逆变电路
考虑死区时间的SPWM逆变电路
第5章 DC-AC电路的仿真
5.1 方波逆变电路
5.1.1 单相方波逆变电路
对输出电压u0进行傅里叶展开：
输出电压的谐波集中分布在
处，其中
载波频率的整数倍处的高次谐波不再存在。
三相的SPWM波的谐波分布有明显的“集簇”性。 值得考虑的最低次谐波为p-2次。 例5-6 建立三相SPWM全桥逆变电路，并仿真分析电路的工 作情况。
第5章 DC-AC电路的仿真
5.3.2 死区时间的影响
输出电压u0的基波峰值为：
其有效值为：
图5-1 单相方波逆变电路及其基本波形
第5章 DC-AC电路的仿真
5.1.2 三相方波逆变电路
利用傅里叶分析得a相电压和a、b间线电压瞬时值为：
线电压基波幅值为：
第5章 DC-AC电路的仿真
例5-2 完成三相方波逆变电路的仿真， 开关管选IGBT，直流电源530V，阻感 负载，负载有功功率1kW，感性无功 功率0.1kvar。
死区时间内，某相桥臂的工作状 态取决于两个续流二极管和该相 电流的方向。
图5-35 死区时间对逆变器输出的影响

电力电子技术基础课件：逆变电路

电力电子技术基础课件：逆变电路

V2
VD1 VD2 VD1 VD2
逆变电路
4.2.1 单相电压型逆变电路
1）半桥逆变电路
t3-t4:t3时刻电流过零边负，V2导通，负载电 流反向增加，输出电压uo =-Ud/2；
t4-t5:t4时刻V2关断，给V1驱动信号，由于 阻感负载电流不能突变，此时电流通过VD1续流， 电流逐渐减小，输出电压uo =Ud/2；
通而变为零，则称为熄灭。
电力电子技术
第四章 逆变电路
4.2 单相逆变电路工作原理
4.2.1 单相电压型逆变电路 4.2.2 单相电流型逆变电路
逆变电路
电压型逆变电路的特点
1、直流侧为电压源或并联大电容，直流
侧电压基本无脉动。
+
2、由于直流电压源的钳位作用，输出电
压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不 Ud
单相电流型逆变电路
iT
i VT1,4
i VT2,3
Id 0
tγ
uo/io
t
0
t1
Id t2 t3 t4
t5
tφ
t6 t7
t
tδ tβ
电流型逆变电路波形图
逆变电路
单相电流型逆变电路
t2-t4阶段：t2时刻四个晶闸管全部导通，负 载电容电压经两个回路LT1、VT1 、VT3 、LT3 和 LT2、VT2 、VT4 、LT4 放电；t4时刻VT1、VT4的 电流减小到零关断，直流侧电流Id全部转移到 VT2和VT3支路，换流结束。 。
VD3 VD4
u G1
0
t
u G2
0
t
u G3
q
0
t
u G4
0
t
uo io

chapter4习题

chapter4习题

DC-AC变换器（无源逆变电路）一、学习目的：通过本章的学习，学者可以了解逆变器的电路结构、分类、特点及主要性能指标；对三种基本变换方式——方波变换、阶梯波变换、正弦波变换，有一定的认识；可以理解采用各种变换方式的逆变器的工作原理；了解空间矢量PWM控制的基本原理。

二、主要内容：1、基本概念DC-AC变换器是指能将一定幅值的直流输入电压（或电流）变换成一定幅值、一定频率的交流输出电压（或电流），并向无源负载（如电机、电炉、或其它用电器等）供电的电力电子装置，又称为无源逆变电路，常简称作逆变器（Inverter）。

完成直流电压变换的逆变器称为电压型逆变器，而完成直流电流变换的逆变器则称为电流型逆变器。

2、变换方式的分类（1）方波变换方式逆变器的交流输出有两种基本调制方式：脉冲幅值调制（PAM－Pluse Amplitude Modulation）和单脉冲调制（SPM－Single Pluse Modulation）。

所谓脉冲幅值调制（PAM）是指：逆变器的输出频率可由180°方波或120°方波（如图4-3b 所示）的周期来控制，而逆变器输出基波的幅值则由输出方波的幅值即逆变器直流侧电压（或电流）的幅值来控制。

显然，采用PAM控制方式时，其方波的导通角恒定（180°方波或120°方波）。

所谓的单脉冲调制（SPM）是指：逆变器的输出频率仍由方波的周期来控制，而逆变器输出基波的幅值则由逆变器输出方波的导通角进行控制，即可使导通角在0°～180°范围调节。

显然，采用SPM控制方式时，逆变器输出方波的幅值即逆变器直流侧电压（或电流）的幅值恒定。

（2）阶梯波变换方式（3）斩控调制方式：是指逆变器输出的调制脉冲幅值固定不变，而逆变器中的功率管以一定的控制规律进行调制。

斩控调制方式主要有以下二类即：①脉冲宽度调制（PWM）；②脉冲频率调制（PFM）3、逆变器的分类（1）按直流侧储能元件的性质，逆变器可分为电压型逆变器（VSI－Voltage Source Inverter）和电流型逆变器（CSI－Current Source Inverter）。

《单相方波电压逆变》PPT课件

《单相方波电压逆变》PPT课件

0
u 01
t
P id i i1
ud Cd
T1 A
D 1 i0 ,u 0 R 0 L0
i2
i0
0
T2 D 2
Bp
1 自然换流
强制换流
p AC
p0
P DC
t
T4 D 4
T3 D3 0
t
N 全桥式电路结构
T
13
D 13
精选PPT
24 24
4-14
输出电压分析
u0
n
4n U dsint
(n1,3 ,)5,
相同。
a) uo
io
阻感负载时，io相位滞后 于uo，波形也不同。
t1 t2
t
b)
逆变电路及其波形举例
精选PPT 4-5
4.1.2 换流方式分类【阅读】
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程， 也称为换相。
开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 关断：
全控型器件可通过门极关断。 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。 一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能 关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。
精选PPT 4-16
例：单相桥逆变器电阻负载，输入直流电压200V，负 载电阻10W，求
输出电压基波有效值； 输出功率； 功率管每管电流平均值； 总谐波失真度THD
U 01rm s4 U 2d0.9 U d0.9200180 V
U 0 U d2 0 0 V ,P 0 U 0 2/R 2 1 0 0 0 24 0 0 0 W
精选PPT
uG1
O
u G2 O
u G3 ? O
u G4 O

电力电子技术第4章-习题答案

电力电子技术第4章-习题答案

第4章直流-交流变换器习题及答案第1部分:填空题1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_,当交流侧有电源时称为_有源逆变__,当交流侧无电源时称为_无源逆变__。

2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流,从大的方面,换流可以分为两类,即外部换流和_内部换流__,进一步划分,前者又包括_电网换流__和_负载换流___两种换流方式,后者包括_器件换流_和_强迫换流_两种换流方式。

适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_。

3.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为_电压型逆变电路_,当直流侧为电流源时,称此电路为_电流型逆变电路_。

4.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__1/2___Ud ,全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为___1.0___Ud 。

5.单相全桥方波型逆变电路,180度导电角的控制方式下,改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现,改变开关切换频率可改变输出交流电频率。

为防止同一桥臂的上下两个开关器件同时导通而引起直流侧电源短路,在开关控制上应采取先断后通的措施。

6.三相电压型逆变电路中,180度导电角的控制方式下,每个桥臂的导电角度为__180O______,各相开始导电的角度依次相差_120O__,在任一时刻,有___3___个桥臂导通。

7.电压型逆变电路一般采用_全控型_器件,换流方式为_器件换流____;电流型逆变电路中,较多采用__半控型__器件,换流方式有的采用 _强迫换流_,有的采用_负载换流__。

8.三相电流型逆变电路的基本工作方式是120度导电方式,按VT1到VT6的顺序每隔__60O_______依次导通,各桥臂之间换流采用 __横向_____换流方式,在任一时刻,有___3_____个桥臂导通。

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.3 电压型逆变电路

《电力电子技术》电子课件(高职高专第5版) 4.3 电压型逆变电路

0 2
2
(4.3.1)
输出电压瞬时值为:
uo
n 1, 3 , 5 ,
2U d n
s in nt
(4.3.2)
其中， 2f s 为输出电压角频率。
当 n=1时其基波分量的有效
值为:
U O1
2U d
2
0.45U d
(4.3.3)
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及 其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
图4.3.1 电压型半桥逆变电路 及其电压电流波形
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
2、工作原理：
在一个周期内，电力晶体 管 周正T1和偏T，2的半基周极反信偏号，各且有互半补。
若负载为纯电阻，在[0,π] 期 T2通π2截间 ，]期止，T间1，T截1，则有止T驱，u20有动则=U驱信ud0动。号=-信在导Ud号[通π。导，, 动 信信 号若号 ，负截 由载止于为，感纯尽性电管负感载T，1有中T驱的2无动电驱 流i。不能立即改变方向，于 是 D1导通续流，u0=－Ud /2 。
3、特点： 优点： 简单，使用器件少；
缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要接LC 滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输出电压中的高次 谐波。 4、应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
电路工作原理：
(4.3.7)
图4.3.2 电压型单相全桥逆变 电路和电压、电流波形图
4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
3）阻感负载RL
0≤ ωt ≤ θ期间，T1和T4有驱动信号， 由于电流i0为负值，T1和T4不导通，D1、

SPWM单相逆变仿真波形

SPWM单相逆变仿真波形
N=45，即fc=2250Hz
三、同时调大载波比与调制度
Fc=1500HZ，M=0.7
Fc=2250Hz，M=0.9
以上均为固定调制波频率进行的改变，当调制波频率固定时，升高载波频率即增多峰值采样的点数，继而出来的调制波也就愈加密集，出来的电流波形也就越接近正弦波。另外，当我们确定好载波比后，得到的一系列正弦表格中的数据即代表一系列不同占空比的数值。
注：在M=0~1区间内，基波幅值随M线性增加；M=1~3.24区间，基波幅值随M非线性变化；M 3.24时，曲线称饱和状态，基波幅值不再随M增大而增大，而是随着M增大保持 值恒定不变。分三个区域：调制区；非线性区（过调制区）；方波区域。
在M 1的线性区域（调制区域），是正常使用SPWM的区域。在这区域内，基波电压幅值与M成正比，谐波总含量较小，但个别谐波的幅值较大，波形畸变率与载波比N有关，但基波幅值与N无关（当N 9时）。
一、固定载波比（fc=750Hz），改变调Байду номын сангаас度看输出电压和电流。
M=0.1
M=0.3
M=0.5
M=0.7
M=0.9
二、固定调制度(m=0.5)，调节载波比，看输出电压和电流变化。
N=15，即fc=750Hz
N=18，即fc=900Hz
N=21，即fc=1050Hz
N=24，即fc=1200Hz
N=30，即fc=1500Hz

单相逆变器设计范文

单相逆变器设计范文

单相逆变器设计范文首先，单相逆变器的设计需要考虑以下几个方面：输出电压波形、输出功率、效率和保护措施。

1.输出电压波形：单相逆变器的输出电压波形应尽可能接近正弦波，以保证输出电能的质量。

常见的设计方法包括：方波逆变器、脉宽调制（PWM）逆变器和多脉泽调制（MPPT）逆变器。

其中，PWM逆变器是最常用的设计方法，通过高频开关器件的开关控制实现。

2.输出功率：逆变器的输出功率决定了其应用范围。

在设计单相逆变器时，需根据具体需求选择适当的功率等级。

输出功率主要受限于逆变器的开关器件和电路拓扑结构。

常用的逆变器拓扑结构有单相桥式逆变器、双半桥逆变器、全桥逆变器等。

选择适合的拓扑结构能提高逆变器的功率密度和转换效率。

3.效率：逆变器的效率对于能量转换非常重要，可以通过优化设计和控制算法来提高效率。

有效的设计方法包括：降低开关器件的导通和开通损耗、降低电路的额定电流和电压降以减少传导损耗等。

此外，合理的散热设计和抑制电磁干扰也能提高逆变器的效率。

4.保护措施：逆变器的保护措施是确保其正常运行和安全性的重要组成部分。

常见的保护措施包括：过电流保护、过温保护、短路保护、过压保护等。

通过添加适当的保护电路和控制算法，可以有效防止逆变器受损或损坏。

设计单相逆变器需要一定的电力电子知识和设计经验。

下面提供一个基本的单相逆变器设计流程作为参考：1.确定输出功率和电压：根据应用需求确定单相逆变器的输出功率和电压等级。

2.选择逆变器拓扑结构：选择适合的逆变器拓扑结构，并进行电路分析和计算。

常见的逆变器拓扑结构包括全桥逆变器和单相桥式逆变器。

3.选择开关器件：根据输出功率和电压确定合适的开关器件，如功率MOSFET、IGBT等。

考虑开关器件的导通和开通特性，以及损耗和成本等因素。

4.控制电路设计：设计适当的控制电路和算法，实现逆变器的开关控制。

常见的控制方法包括PWM调制、电流控制和电压控制等。

5.散热设计：根据逆变器的功率密度和工作条件设计散热系统，确保逆变器在长时间工作时的温度控制和散热效果。

方波逆变电路

方波逆变电路

《电力电子系统的计算机仿真》综合训练题目：方波逆变电路的计算机仿真院系：电信学院专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导老师：时间：2011.12.18电力电子技术是综合了电子电路、电机拖动、计算机控制等多学科的知识，是一门实践性和应用性很强的课程。

由于电力电子器件自身的开关非线性，给电力电子电路的分析带来的了一定的复杂性和困难，因此一般常用波形分析的方法来研究。

本文就基于MATLAB软件，利用MATLAB软件中的Simulink库具有模拟、数字混合仿真功能、具备大量的模拟功能模型和系统分析的能力，进行方波逆变电路的计算机仿真分析，设计了一单相桥式方波逆变电路，和一三相桥式方波逆变电路。

单相桥式方波逆变电路，开关器件选用IGBT，直流电源为300V，电阻负载，电阻1欧姆，电感2mH。

三相桥式方波逆变电路，开关器件选用IGBT，直流电源为530V，电阻负载，负载有功功率1KW，感性无功功率0.1Kvar。

完成上述桥式方波逆变电路的设计，并进行计算机仿真，观察输出电压波形、系统输入电流波形、电压电流波形的谐波情况、不同仿真条件时系统输入输出的变化情况和理论分析的结果进行比较。

关键词：方波逆变器 IGBT开关器件 MATLAB计算机仿真前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 第一章 MATLAB仿真软件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11.1 MATLAB简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11.2 Simulink简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31.2.1Simulink的功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 第二章 IGBT开关器件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42.1 IGBT的结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯52.2IGBT的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 第三章主电路图工作原理说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.1 逆变电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.2 逆变电路的基本工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.3 电压型逆变电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯83.4 电流型逆变电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 第四章方波逆变电路的计算机仿真模型的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯164.1 单项桥式方波逆变电路仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯164.2 三相桥式方波逆变电路仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17 第五章总结体会⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23 第六章参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯23第一章 MATLAB仿真软件1.1 MATLAB简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

电力电子技术-PWM型逆变电路的控制方法

电力电子技术-PWM型逆变电路的控制方法

直流－交流变换器(3)
4.5.1 PWM逆变电路的控制信号的产生方法
z 计算法
根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽 度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM 波形。
本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要 变化。
z
调制法
在调制信号ur 和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断，在负载上调
制出期望的信号。
直流－交流变换器(3)
1. 调制法
可采取单极性调制(载波为单极 性），也可采用双极性调制(载 波为双极性）。
由于对开关器件通断控制的规 律不同，它们的输出波形也有 较大的差别。
u uc ur
O
ωt
Uudo
uo uof
O
ωt
-Ud
单极性PWM控制方式波形
u
ur uc
O
ω
uo
uof uo
Ud
确定a1的值，再令两个 不同的 an=0(n=3,5…)， 就可建三个方程，求得
α1、α2和α3 。
O a1
a2 a3
π
2π
ωt
-Ud
特定谐波消去法的输出PWM波形
直流－交流变换器(3)
消去两种特定频率的谐波 在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消。 可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：
给定a1，解方程可得α1、α2和α3。a1变，α1、α2和α3也相应改变。
直流－交流变换器(3)
一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考虑到PWM波四分之一周
期对称，k个开关时刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去k－1
个频率的特定谐波。 k的取值越大，开关时刻的计算越复杂。 除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法，在下一讲学习。

单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性

单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性

单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性单极性PWM控制方式调制信号ur为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。

在ur的正半周，V1保持通态，V2保持断态。

当ur>uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud。

当ur<uc时使V4关断，V3导通，uo=0。

在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。

当ur<uc时使V3导通，V4关断uo=-Ud。

当ur>uc时使V3关断，V4导通，uo=0。

主电路在每个开关周期内输出电压在正和零（或负和零）间跳变，正、负两种电平不会同时出现在一个开关周期内，故称为单极性SPWM。

七、单极性SPWM调制分析载波比和调制深度的定义与双极性SPWM相同。

它不适于半桥电路，而双极性SPWM在半桥、全桥电路中都可以使用。

与双极性SPWM相同，在m<=1和fc>>f的条件下，单极性SPWM逆变电路输出的基波电压u1的幅值U1m满足如下关系：U1m=mUd即输出电压的基波幅值随调制深度m线性变化，故其直流电压利用率与双极性时也相同。

就基波性能而言，单极性SPWM和双极性SPWM完全一致，但在线性调制情况下它的谐波性能优于双极性调制：开关次整数倍谐波消除，值得考虑的最低次谐波幅值较双极性调制时小得多，所需滤波器也较小。

八、建立单极性SPWM仿真模型单极性SPWM触发信号产生图：为[101]。

对脉冲电路进行封装：触发电路中三角载波（Triangle）参数设置：“TimeValue”为[01/fc/21/fc]，“OutputValue”单极性SPWM主电路：触发电路参数设置：Ud=300v，R=1欧，L=2mH九、进行单极性SPWM仿真1、仿真时间设为0.06键入MATLAB语言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,2)仿真结果如下：单极性SPWM单相逆变器m=0.8，N=15时的仿真波形图仿真结果分析：输出电压为单极性SPWM型电压，脉冲宽度符合正弦变化规律。

电力电子技术41逆变

电力电子技术41逆变

4.1.1 逆变器的基本原理
3. 斩控调制方式
②脉冲频率调制（PFM）：
u
这种控制方式是指调制脉
冲宽度和幅值固定不变，而
o
t
脉冲调制频率可调。基于PFM 控制的逆变器输出波形如图
b)
4-5b所示。PFM控制方式由于
需要很宽的开关频率变化范
围，考虑到输出滤波器设计
的困难，因此在逆变器中一
般较少采用。
显然，采用SPM控制方式时，逆变 器输出方波的幅值即逆变器直流侧 电压（或电流）的幅值恒定。
4.1.1 逆变器的基本原理
1. 方波变换方式
采用SPM变换方式时，由于逆变器输出方波的幅值一定，因此逆 变器直流侧可采用较为简单的不变幅值的直流电源整流输入方 式（如二极管整流电路）。
但是SPM方式由于需要调节方波的导通角，因而需要采用快速功 率元件（如IGBT等）
方波逆变器常采用脉冲幅值调制（PAM）控制 阶梯波逆变器常采用移相叠加或多电平控制 正弦波逆变器则常采用脉冲宽度调制（PWM）控制
3. 按逆变器功率电路结构形式的不同，逆变器可分为半桥逆变器、 全桥逆变器、推挽式逆变器等。
4. 按逆变器功率电路的功率器件的不同，逆变器可分为半控型逆 变器和全控型逆变器。
4.1 概述
许多场合下，电网提供的50Hz工频电源不能满足负载的特殊需 要，要用交直交变频电路进行电能变换。如感应加热，根据加 热工艺和对象的不同，所需感应加热电源的频率范围从几百Hz 到几千Hz。
交流电机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源，这些 电源的核心就是逆变电路。
有些负载虽然也用工频电源供电，但对电源的频率稳定性、波 形畸变等有严格要求，且绝不允许瞬时停电。比如对于计算机 一类的负载，特别是银行、证券公司、医院以及大型计算机中 心的计算机，瞬时的停电会带来严重后果。因此，需要不间断 电源（Uninterruptable Power Supply——UPS），其核心就 是逆变电路。

单相正弦波逆变电源设计原理

单相正弦波逆变电源设计原理

单相正弦波逆变电源设计原理+电路+程序目录1.系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.2总体设计方案 (4)1.2.1设计思路 (4)1.2.2方案论证与比较 (5)1.2.3系统组成 (8)2.主要单元硬件电路设计 (9)2.1DC-DC变换器控制电路的设计 (9)2.2DC-AC电路的设计 (10)2.3 SPWM波的实现 (10)2.4 真有效值转换电路的设计 (11)2.5 保护电路的设计 (12)2.5.1 过流保护电路的设计 (12)2.5.2 空载保护电路的设计 (13)2.5.3 浪涌短路保护电路的设计 (14)2.5.4 电流检测电路的设计 (15)2.6 死区时间控制电路的设计 (15)2.7 辅助电源一的设计 (15)2.8 辅助电源二的设计 (15)2.9 高频变压器的绕制 (17)2.10 低通滤波器的设计 (18)3.软件设计 (18)3.1 AD转换电路的设计 (18)3.2液晶显示电路的设计 (19)4.系统测试 (20)14.1测试使用的仪器 (20)4.2指标测试和测试结果 (21)4.3结果分析 (24)5.结论 (25)参考文献 (25)附录1 使用说明 (25)附录2 主要元器件清单 (25)附录3 电路原理图及印制板图 (28)附录4 程序清单 (39)21.系统设计1.1设计要求制作车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输入单路12V直流，输出220V/50Hz。

满载时输出功率大于100W，效率不小于80%，具备过流保护和负载短路保护等功能。

1.2总体设计方案1.2.1设计思路题目要求设计一个车载通信设备用单相正弦波逆变电源，输出电压波形为正弦波。

设计中主电路采用电气隔离、DC-DC-AC的技术，控制部分采用SPWM（正弦脉宽调制）技术，利用对逆变原件电力MOSFET的驱动脉冲控制，使输出获得交流正弦波的稳压电源。

1.2.2方案论证与比较⑴ DC-DC变换器的方案论证与选择方案一：推挽式DC-DC变换器。

单相逆变电源设计

单相逆变电源设计

题目：18KV A 单相逆变器设计与仿真院系：电气与电子工程学院专业年级：电气工程及其自动化2010级姓名：郑海强学号：1010200224同组同学：钟祥锣王敢方骞2013年11月20号单相逆变器设计一、设计得内容及要求0.8 1.0,滞后5DC333V将直流电变成交流电得电路叫做逆变电路。

根据交流侧接在电网与负载相接可分为有源逆变与无源逆变，所以本次设计得逆变器设计为无源逆变。

换流就是实现逆变得基础。

通过控制开关器件得开通与关断，来控制电流通过得支路这就是实现换流得方法。

直流侧就是电压源得为电压型逆变器，直流侧就是电流源得为电流型逆变器，综上本次设计为电压型无源逆变器。

三、主电路原理图及主要参数设计3、1 主电路原理图如图1所示图 13、2输出电路与负载计算3、2、1 负载侧参数设计计算负载侧得电路结构图如图2所示，根据图2相关经计算结果如下：C'L RiV R I 'L I CI V L LI图2 负载侧电路结构图 1、 负载电阻最小值：cos ϕ=1、0时，R=2o V /23300/(1810)5oP ；cos ϕ=0、8时，R=2o V /(o P ⨯23cos )300/(18100.8) 6.252、 负载电感最小值：'L ='L Z /(2f π)=8、3/(2100)=0、0132H μ3、 滤波电容：取滤波电容得容抗等于负载电感感抗得2倍，则：C =1/(2πf c Z )=1/(2⨯π10032)=95、92F μ取电容为100F μ,将10个10F μ得AC 电容进行并联，c()Z 实=1/(2πf C )=1/6(210010010)=15、94、滤波电抗L 得计算选取主开关器件工作频率K f =N ⨯O f =32100=3200Hz 由于移相原因，输出线电压得开关频率变为：2K f =6400HZ 取滤波电路固有谐振频率'f=1/(2πK f /6=533、3Hz则：L = 1/（42π2'f C ）= 1/(4⨯2π⨯2533⨯100610-⨯)=880H μ 实选用 L=900uH 由此 特征阻抗3、2、2 逆变电路输出电压1、 滤波电路输入端电压(无变压器时)逆变电路得输出与后续电路得连接电路如图3所示，有图3可以得到如下得计算结果。

4.3 单相全桥逆变电路方波调制(1)

4.3 单相全桥逆变电路方波调制(1)
VD
0
2
ia
VD/R
0
输出电压波形
3
t
负载电流波形
t
输出电压的大小取决于直流电压，基波频 率和相位取决于驱动脉冲的频率和相位
纯电阻负载时，电流 ia 是与电压 uan 同相的方波
单相全桥逆变电路（电感负载）
id
D1 T3
D3
VD
T1
a
ia
L
b
T2
D2 T4
D4
1. T1T4驱动导通，T2T3关断，电流上升
单相全桥逆变电路（阻感负载）
id
D1 T3
D3
VD
T1
a
ia
Z
b
T2
D2 T4
D4
ia
n 1,3,5
V1m nZn
sin
(nt
n )
Zn R2 (nL)2
vab
VD
T1 T4 ON
T2 T3 ON
0
2
ia
D1 D4
D2 D3
0
T1 T4
T2 T3
输出电压波形
3
t
负ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电流波形
t
输出电压始终是180°方波。输出电流波形由负载特性决定。
01
目录
02
单相全桥逆变电路方波调制 小结与思考
01 单相全桥逆变电路方波调制
单相全桥逆变电路（电阻负载）
id
D1
T3
VD
T1
ia
R
a
T2
D2
T4
D3
T1、T4一组，T2、T3一组
T1、T4驱动导通时，T2、T3关断
b
T2、T3驱动导通时，T1、T4关断

方波逆变器的技术原理

方波逆变器的技术原理

电源是电子设备的动力部分,是一种通用性很强的电子产品。

它在各个行业及日常生活中得到了广泛的应用，其质量的好坏极大地影响着电子设备的可靠性, 其转换效率的高低和带负载能力的强弱直接关系着它的应用范围。

方波逆变是一种低成本，极为简单的变换方式，它适用于各种整流负载，但是对于变压器的负载的适应不是很好，有较大的噪声。

本文依据逆变电源的基本原理，利用对现有资料的分析推导，提出了一种方波逆变器的制作方法并加以调试。

1系统基本原理本逆变电源输入端为蓄电池（＋12V，容量90A·h），输出端为工频方波电压（50Hz，310V）。

其结构框图如图1所示。

图1方波逆变器的结构框图目前，构成DC/AC逆变的新技术很多，但是考虑到具体的使用条件和成本以及可靠性，本电源仍然采用典型的二级变换，即DC/DC变换和DC/AC逆变。

首先由DC/DC变换将DC 12V电压逆变为高频方波，经高频升压变压器升压，再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压；然后再由DC/AC变换以方波逆变的方式，将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压；再经LC工频滤波得到有效值为220V的50Hz交流电压，以驱动负载。

2DC/DC变换由于变压器原边电压比较低,为了提高变压器的利用率,降低成本,DC/DC变换如图2所示，采用推挽式电路，原边中心抽头接蓄电池，两端用开关管控制，交替工作，可以提高转换效率。

而推挽式电路用的开关器件少,双端工作的变压器的体积比较小,可提高占空比,增大输出功率。

图2DC/DC变换结构图双端工作的方波逆变变压器的铁心面积乘积公式为AeAc=Po(1＋η)/(ηDKjfKeKcBm)（1）式中：Ae(m2)为铁心横截面积；Ac(m2)为铁心的窗口面积；Po为变压器的输出功率；η为转换效率；δ为占空比；K是波形系数；j(A/m2)为导线的平均电流密度；f为逆变频率；Ke为铁心截面的有效系数；Kc为铁心的窗口利用系数；Bm为最大磁通量。

单相桥式方波逆变

单相桥式方波逆变
损耗和饱和。
单相桥式方波逆变
逆变电路控制规律（180°导通型）
（1）VT1、VT3和VT2、VT4分为两个工作组，工作状态（开 通和关断）互补。
（2）输出交流电周期为T，则VT1、VT3和VT2、VT4分别 工作T/2时间，即开通和关断时间分别为T/2。
开关桥臂工作特点
各桥臂由IGBT与反并二极管组成，当IGBT一旦开通，桥 臂可以正反向流动电流，此时桥臂相当于一个闭合开关；
（3） ~ θ 2时段，VT2、VT4 开通， VT1、VT3关断，VD2、VD4 续流，电流方向：B－VD2－Cd－VD4－A, uAB Ud 。
（4）θ 2~ 2时段， VT2、VT4 开通， VT1、VT3关断，电流过零 为负，电流方向：VT2－B－A－VT4， uAB Ud 。
单相方波逆变电路
电力电子技术
单相桥式方波逆变
基本电路结构
单相桥式方波逆变
电路分析条件简化
1、功率器件忽略损耗、忽略开关延时； 2、输入直流电源电压稳定，无直流脉动； 3、直流侧并接电容无等效串并联电阻和电感； 4、忽略电路分布、寄生参数的影响，连接线为理想零阻抗； 5、负载为பைடு நூலகம்想线性元件，电阻无寄生电感和电容，电抗器无
U2 ABnm
2
C为n 基n1 波幅值的标么值
（6）输入电流分析
Cn2
2
0～期间：
～2期间：
单相桥式方波逆变
单相方波逆变主要参数关系
输出电压：
U ABnm
4Ud nπ
n 1,3,5,
n次谐波功率：
Pn
U
2 ABnm
R
2[ R2 (nL)2 ]
输出功率：
Po
Pn

方波逆变器工作原理

方波逆变器工作原理

方波逆变器工作原理
嘿呀！今天咱们就来好好聊聊方波逆变器工作原理呢！
首先哇，咱们得搞清楚啥是方波逆变器呀？简单说呢，它就是能把直流电变成方波形式交流电的一个神奇装置！
那它到底是咋工作的呢？哎呀呀，这可得好好说道说道！
1. 输入直流电这可是基础中的基础呢！直流电从电源进来，比如说电池呀，光伏板呀之类的。

2. 控制电路登场哇哦！控制电路就像是个指挥官，指挥着整个工作流程。

它决定啥时候让电流通过，啥时候截断，厉害吧？
3. 开关元件动作嘿！开关元件比如说晶体管，在控制电路的指挥下，快速地开开合合。

这一开一合，可就产生了方波的效果哟！
4. 输出方波交流电哎呀呀，经过前面一系列的操作，直流电就被神奇地变成了方波交流电啦！
那为啥要用方波逆变器呢？这好处可多啦！它结构相对简单呀，成本也比较低呢！对于一些对交流电质量要求不是特别高的场合，那可是相当实用哟！
但是呢，方波逆变器也有它的局限性哟！比如说，它输出的交流电质量没有正弦波逆变器那么好。

可在一些特定的情况下，方波逆变器还是能发挥大作用的呀！
哎呀，说了这么多，是不是对方波逆变器工作原理有了更清楚的了解啦？哇！希望这能让你对这个神奇的东西有更多的认识呢！。

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优点：电路简单，使用器件少。 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，基波有效值为
0.45Ud，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电 压均衡。
应用：
用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电 路的组合。
4-11
单相电压型方波全桥逆变电路
2) 全桥逆变电路
共四个桥臂，可看成两个半桥 电路组合而成。
总谐波失真度THD
U 01rms
2U d
2
0.45Ud
0.45 200 90V
U0
Ud 2
100V , P0
U
2 0
/
R
1002 10
1000W
I0
U0 R
100 10
10A
IV
I0 2
5A
THD
U
2 0
U
2 01
0.52 0.452 48.4%
U 01
0.45
4-10
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
量；VD1或VD2通时，io和 uo反向，电感中贮能向直
流侧反馈。VD1、VD2称 为反馈二极管,它又起着使
负载电流连续的作用，又
称续流二极管。
u
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
t
ON V1 V2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2 b)
单相半桥电压型逆变电路及其
工作波形
4-8
输出电压有效值
U0rms
2 T0
T0 2
0
Ud 2
2
dt
Ud 2
u0
a0 2
[an
n1
cos nt
bn
sin nt ]
a0 0, an 0
bn
1
0
U d 2
sin nt d
t
0
Ud 2
sin nt d
t
2U d
n
,n
1,3,5,K
输出电压u0
n1,3,5,L
2U d
n
sin nt
基波有效值
U 01rms
2U d
2
0.45Ud
输出电流
i0 n n1,3,5,K
2U d
R2 L
2
sin
nωt n
,
n
tg 1
n L
R
4-9
例：单相半桥逆变器电阻负载，输入直流电压200V， 负载电阻10W，求
输出电压基波有效值； 输出功率； 功率管每管电流平均值；
直流电 交流电
4-3
4.1.1 逆变电路的基本工作原理
逆变电路最基本的工作 原理 ——改变两组开关 切换频率，可改变输出 交流电频率。
电和u阻o的负波载形时相，同负，载相电位流也io
相同。
阻于u感o负，载波时形，也i不o相同位。滞后
a) uo
io
t1 t2
t
b)
逆变电路及其波形举例
4-4
4.1.2 换流方式分类【阅读】
4.2 电压型逆变电路
2）电压型逆变电路的特点
(3)阻感负载时 需提供无功功 率。为了给交 流侧向直流侧 反馈的无功能 量提供通道， 逆变桥各臂并 联反馈二极管。
(1)直流侧为电压源或 并联大电容，直流侧电 压基本无脉动。
(2)输出电压为交流方波，输出 电流因负载阻抗不同而不同。
电压型全桥逆变电路
Introduction
DC-to-ac converters are knows as inverters. The function of an inverter is to change a dc input voltage to a symmetric ac output voltage of desired magnitude and frequency. The output voltage could be fixed or variable frequency. A variable output voltage can be obtained by varying the input dc voltage and maintaining the gain of the inverter constant. On the other hand, if the dc input voltage is fixed and it is not controllable, a variable output voltage can be obtained by varying the gain of the inverter, which is normally accomplished by pulsewidth-modulation (PWM) control within the inverter.
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程， 也称为换相。
开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 关断：
全控型器件可通过门极关断。 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。 一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能 关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。
4-5
4.2 电压型逆变电路
4-1
4.1.1 逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理
S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅 助电路组成。
uo
S 1
io
负载SLeabharlann 3UdS2uo S4
io
t1 t2
t
a)
b)
逆变电路及其波形举例
4-2
4.1.1 逆变电路的基本工作原理
S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。
两对桥臂交替导通180°。
输出电压合电流波形与半 桥电路形状相同，幅值高 出一倍。
改变输出交流电压的有效 值只能通过改变直流电压 Ud来实现。 重复频率和脉宽由控制极信 号决定，幅值由直流电源电 压决定。
4-12
单相方波逆变电路工作特点 臂内换流：电流在同一
导电桥臂内器件间转移。
4-7
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
1）半桥逆变电路
期偏工V内，1作和两各原V半者2理栅周互极正补止信不偏，电实号能、输源际在瞬半出经因时一周电功功完周反压率率成管管，短关为路断防，
uo为矩形波，上幅下值管为交替导通间须
Um=Ud/2。 插入死区保证先关后
V1或V2通时，io和uo同开方
向，直流侧向负载提供能
1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
4-6