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单相桥式PWM逆变电路设计一、设计原理单相桥式PWM逆变电路由整流桥、滤波电路、逆变桥和控制电路组成。
整流桥将输入的交流电转换为直流电，滤波电路对直流电进行平滑处理，逆变桥将直流电转换为交流电输出，控制电路对逆变桥进行PWM控制，调节输出电压的幅值和频率。
二、设计方法1.选择逆变桥和整流桥元件：根据输出功率的要求选择合适的逆变桥和整流桥元件，常见的有MOSFET、IGBT和二极管等。
2.设计滤波电路：通过选择合适的电容和电感元件，设计滤波电路对直流电进行平滑处理。
常见的滤波电路有LC滤波电路和RC滤波电路，可以根据具体情况选择合适的滤波电路。
3.设计控制电路：控制电路是单相桥式PWM逆变电路的关键部分，通过控制电路对逆变桥进行PWM调制，实现对输出电压的控制。
常见的控制方法有脉宽调制（PWM）和脉振宽调制（PPWM），可以根据实际需求选择合适的控制方法。
4.稳定性分析和保护措施：在设计过程中需要考虑逆变电路的稳定性和保护措施。
通过稳定度分析和保护措施的选择，可以提高逆变电路的可靠性和安全性。
5.实验验证和调试：设计完成后需要进行实验验证和调试，对电路进行性能测试和参数调节，确保逆变电路的正常工作。
三、设计注意事项1.选择合适的元件：在设计过程中需要根据具体要求选择合适的元件，包括逆变桥、整流桥、滤波电路和控制电路等。
合理选择元件能够提高电路的性能和可靠性。
2.稳定性和保护措施：在设计过程中需要考虑逆变电路的稳定性和保护措施。
通过分析稳定性和选择保护措施，可以防止电路因过电流、过压等故障而损坏。
3.实验验证和调试：设计完成后需要进行实验验证和调试，对电路进行性能测试和参数调节，确保逆变电路的正常工作。
及时调试和修改电路中存在的问题，确保电路的性能满足设计要求。
四、总结单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子转换电路，设计涉及到逆变桥、整流桥、滤波电路和控制电路等方面。
通过选择合适的元件、稳定性分析和保护措施以及实验验证和调试，可以设计出性能优良、稳定可靠的逆变电路。
单相桥式PWM逆变电路实验报告1. 引言在现代电力系统中，逆变器是一种重要的电力电子设备。
逆变器可以将直流电能转换为交流电能，广泛应用于太阳能发电、风力发电、电动车等领域。
本实验旨在通过搭建单相桥式PWM逆变电路，深入了解逆变器的工作原理和性能。
2. 实验原理2.1 单相桥式PWM逆变电路单相桥式PWM逆变电路是一种常见的逆变器拓扑结构。
它由四个开关管和一个负载组成，如图1所示。
其中，开关管可以通过PWM信号控制开关状态，从而实现对输出电压的控制。
2.2 工作原理在单相桥式PWM逆变电路中，通过控制开关管的导通和截止，可以实现对输出电压的控制。
具体工作原理如下：1.当开关管S1和S4导通，S2和S3截止时，电流流经D1和D4，负载得到正半周电压。
2.当开关管S2和S3导通，S1和S4截止时，电流流经D2和D3，负载得到负半周电压。
3.通过调节开关管的导通时间比例，可以实现对输出电压的调节。
2.3 PWM调制技术PWM调制技术是实现对逆变器输出电压调节的关键。
PWM调制技术通过改变开关管的导通时间比例，将输入直流电压转换为一系列脉冲信号，从而实现对输出电压的控制。
常用的PWM调制技术有脉宽调制（PWM）和正弦PWM调制（SPWM）。
3. 实验步骤3.1 实验器材•单相桥式PWM逆变电路实验板•示波器•直流电源•变压器3.2 实验步骤1.搭建实验电路：根据实验板上的连接图，连接单相桥式PWM逆变电路。
2.调节直流电源：将直流电源的输出电压调节为逆变器的输入电压。
3.设置PWM信号：使用示波器生成PWM信号，并通过控制开关管的导通时间比例，调节输出电压的大小。
4.连接负载：将负载接到逆变器的输出端，观察负载的输出情况。
5.调节PWM信号：通过改变PWM信号的频率和占空比，进一步调节输出电压的稳定性和波形质量。
6.记录实验数据：记录不同PWM信号参数下的输出电压和负载情况。
4. 实验结果与分析4.1 输出电压调节根据实验步骤中的操作，我们可以通过调节PWM信号的占空比，实现对输出电压的调节。
pwm逆变电路的控制方法
PWM（脉宽调制）逆变电路是将直流电转换为交流电的一种常用电路，其控制方法主要分为以下几种：
1. 三相全桥PWM逆变控制方法：该方法采用三相全桥电路进行控制，通过改变脉冲的宽度和频率来控制输出电压的大小和波形，从而实现对直流电的转换。
2. 三相半桥PWM逆变控制方法：该方法利用三相半桥电路进行控制，具有体积小、效率高等优点，但需要较高的开关功率器件，应用范围较窄。
3. 单相PWM逆变控制方法：该方法适用于小功率电源转换，其控制方法与三相全桥PWM逆变控制方法类似，但只需使用单相电路即可。
控制方法一般采用微处理器等芯片进行控制，通过控制芯片输出PWM信号的占空比和频率来控制输出电压。
在具体控制过程中，需要注意电路参数的选择和设置，以及保护措施的实施，确保电路稳定、安全地工作。
总之，PWM逆变电路的控制方法多种多样，具体选择何种方法取决于具体的应用场景和要求，需要根据实际情况进行选择和优化。
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。
指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学自动化学院综合设计报告设计题目：单相桥式PWM逆变电路设计单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：梁勇专业：电气工程与自动化班级：0830702学号：07350225指导教师：罗萍设计时间：２０１０年１０月重庆邮电大学自动化学院制目录一、课程设计任务 (2)二、SPWM逆变器的工作原理 (2)1.工作原理 (3)2.控制方式 (4)3.单片机电源与程序下载模块 (7)4.正弦脉宽调制的调制算法 (8)5.基于STC系列单片机的SPWM波形实现 (11)三、总结 (14)四、心得体会 (15)五、附录： (17)1.程序 (17)2.模拟电路图 (19)3.电路图 (22)摘要：单片机控制逆变电路，以逆变器为主要元件，稳压、稳频输出的电源保护设备。
采用面积等效的SPWM波，又单片机为主导，输出三角波和正弦波再由这两个波相叠加输出spwm波来控制逆变电路的触发，使其把直流编程频率可变的交流电关键字：单片机逆变电源正弦波脉冲触发单相桥式PWM逆变电路设计一、课程设计任务对单相桥式pwm逆变电路的主电路及控制电路进行设计，参数要求如下：直流电压为12 V，L=1mH，要求频率可调，输出为5V的正弦交流电。
设计要求：1.理论设计：了解掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，设计单相桥式PWM逆变电路的主电路和控制电路。
包括：IGBT电流，电压额定的选择驱动电路的设计画出完整的主电路原理图和控制原理图列出主电路所用元器件的明细表二、SPWM逆变器的工作原理由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N 等分。
然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。
这样，由N个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。
同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。
这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。
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辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真院（系）：电气工程学院专业班级：自动化111班学号： *********学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2013.12.30-2014.1.10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号 1103020 学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目单相桥式整流/逆变电路的设计及仿真课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能整流电路是将交流电能变成直流电供给直流用电设备，在生产实际中，用于电阻加热炉、电解、电镀中，这类负载属于电阻类负载。
逆变电路是把直流电变成交流电。
逆变电路应用广泛，在各种直流电源中广泛使用。
设计任务及要求 1、确定系统设计方案，各器件的选型 2、设计主电路、控制电路、保护电路； 3、各参数的计算；4、建立仿真模型，验证设计结果。
5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数整流电路：单相电网220V ，输出电压0~100V ，电阻性负载，，R=20欧姆 逆变电路：单相全桥无源逆变，输出功率200W ，输出电压100Hz 方波 进度计划1、 布置任务，查阅资料，确定系统方案（1天）2、 系统功能分析及系统方案确定（2天）3、 主电路、控制电路等设计（1天）4、 各参数计算（1天）5、 仿真分析与研究（3天）6、 撰写、打印设计说明书（1天）答辩（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要整流电路是把交流电转换为直流电的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
逆变电路是把直流电变成交流电的电路，与整流电路相对应。
无源逆变电路则是将交流侧直接和负载连接的电路。
此次设计的单相桥式整流电路是利用二极管来连接成“桥”式结构，达到电能的充分利用，是使用最多的一种整流电路。
考试试卷(1）1、电子技术包括__信息电子技术___和电力电子技术两大分支，通常所说的模拟电子技术和数字电子技术就属于前者。
2、为减少自身损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在____开关_____状态。
当器件的工作频率较高时，__开关_______损耗会成为主要的损耗。
3、在PWM控制电路中,载波频率与调制信号频率之比称为______载波比_______,当它为常数时的调制方式称为_____同步____调制。
在逆变电路的输出频率范围划分成若干频段，每个频段内载波频率与调制信号频率之比为桓定的调制方式称为_____分段同步_______调制。
4、面积等效原理指的是，_____冲量____相等而__形状_____不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
5、在GTR、GTO、IGBT与MOSFET中，开关速度最快的是___MOSFET______，单管输出功率最大的是____GTO_________，应用最为广泛的是___IGBT________。
6、设三相电源的相电压为U2，三相半波可控整流电路接电阻负载时，晶闸管可能承受的最大反向电压为电源线电压的峰值，即，其承受的最大正向电压为√2U27、逆变电路的负载如果接到电源，则称为有源逆变,如果接到负载，则称为无源逆变。
8、如下图，指出单相半桥电压型逆变电路工作过程中各时间段电流流经的通路(用V1，VD1,V2，VD2表示)。
(1）0～t1时间段内，电流的通路为___ＶＤ１_____；（2) t1～t2时间段内,电流的通路为__Ｖ１_____；（3）t2~t3时间段内，电流的通路为_ＶＤ２______；（4）t3～t4时间段内，电流的通路为____Ｖ２___；(5) t4~t5时间段内,电流的通路为VD1考试试卷（2）1、__GTR_______存在二次击穿现象，___IGBT_________存在擎住现象.2、功率因数由基波电流转移和电流波形畸变这两个因素共同决定的。
单相全桥逆变电路——过程分析与仿真学院：电气工程学院班级：电自卓越111班组员：康宁李健方浩刘文娣目录1.摘要 (3)2.关键词 (3)3.问题描述 (4)4.分析计算.............................第5-7页5.仿真分析.............................第8-13页6.结论 (14)7.心得体会 (14)8.参考文献 (18)摘要逆变电路的应用十分广泛，在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。
在我们学习电力电子的最后阶段，为了更加深入的理解与掌握逆变电电路及PWM 控制技术，现针对单相VSI与PWM控制逆变分别进行研究、仿真、分析。
关键词：单相电压型逆变电路(VSI) PWM控制极性控制方式 Simulink仿真频谱分析1.问题描述对图1.1单相全桥逆变电路进行分析，其中U d =600V,R=10Ω，L=0.1H ，根据该电路所给参数回答下列问题：（1）电路采用180度导电方式，控制周期T C =20mS ，求)(o t u 、)(t i o ，并给出其频谱分布。
（2）采用SPWM 导电方式，f s =5000Hz ，u nef =2202sin （100πt ）,求)(o t u 、)(t i o 及其频谱分布。
2.分析计算 2.1基本原理针对问题（1）：单相全桥逆变电路的基本原理：主要由对角两组桥臂180°交替导通的控制方式，通过电压变向实现电流方向的交变（二极管在阻感负载时起续流作用）。
分析计算时，我们将电路分作两个状态，即如图示：图1.1单相逆变电(1)负载端加正向电压；(2)负载端加正向电压；两状态都可以列出一阶微分RL u iR dt di Lo ==+τ;0)1(2)1(2t 022222111ττττC C T t T t o o o o C Co tt o o o o C o e REeI i I i T t T E u e R Ee I i I i T E u --------=≤≤-=-+=≤≤=；解得：初值）、时（；解得：初值）、时（稳态后电流连续)2();(1221Co o C o o T i I T i I ==且由以上可以推测21o o I I -=则)1()2(22112o 1o ττC C T T o Co e RE eI T i I I ---+===-推得：2o 221o -11I e e R E I CC T T =+-=--ττ带入数据解得稳态后电流初值为727.27116011-=+-⨯--e e 则计算得到稳定后一个周期内⎩⎨⎧≤≤-≤≤=02.001.060001.00600t t u o ⎪⎩⎪⎨⎧≤≤--≤≤--=------02.001.0)1(60727.2701.00)1(60727.27-01.001.001.001.001.001.0t e e t e e i t t t t o 接着对ou 傅里叶分解进行谐波分析，因其是方波分解成......)5sin 513sin 31(sin 4+++t t t E ωωωπ 所以基波有效值为19.54021200=π电压谐波总畸变率为%343.4819.54019.540-60022u ==THD 可以看出电压谐波分量很大，那么电流中也一定含有大量谐波。
所以电压型逆变电路结构简单，方便可靠。
但若想要在波形上与正弦电压得到更加接近，我们就可以考虑PWM 控制逆变。
针对问题（2）：单相桥式PWM逆变电路的基本原理：PWM调制电路图在采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
下面分析用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。
图2-1可以看到把半波分成N等份，就可以把正弦半波看成N个彼此相连的脉冲序列组成的波形，然后把脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使它们面积相等，就可以得到脉冲序列。
根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。
图2-1用PWM波代替正弦半波a）正弦半波b）脉冲序列单相桥式PWM逆变电路的控制方法有计算法与调制法两种。
但计算法所需时间长，即使采用规则采样法，计算能力不足时难以快速反应信号波，于是实际中多采用调制法，它的神奇之处在于自然采样法，只要有三角波这把量尺，自然的就为不同信号波“量身定做”它的脉冲序列。
(1)单极调制法图2-2 单极性PWM 控制方式波形负载为阻感负载时，工作时V 1和V 2通断互补，V 3和V 4通断也互补。
单极性PWM 控制方式（单相桥逆变）：在r u 和c u 的交点时刻控制IGBT 的通断， 波形见图2-2。
具体控制规则我们会在仿真时进一步说明，这里只要看上图就能了解。
(2)双极调制法：采用双极性方式时，在r u 的半个周期内，+三角载波不再是单极性，而是有正有负，所得的PWM 波也是有正有负。
在r u 的一个周期内，输出的PWM 波只有 d U 两种电平不像单极性控制时还有零电平。
在r u 的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。
即当r u >c u 时，1V 4V 导通，2V 3V 以关断，r u <c u ，1V 4V 关断，2V 3V 导通。
波图件图2-3。
图2-3双极性PWM 控制方式波形另外PWM 调制有载波比、调制度两个控制参数在之后的仿真中具体介绍。
5.仿真分析（1）单相VSI首先我们用Simulink搭建仿真模型，值得注意的是在仿真的运行设置不是常用的Ode45，由于用到了IGBT，而在用微分方程描述的一个变化过程中，若往往又包含着多个相互作用但变化速度相差十分悬殊的子过程，这样一类过程就认为具有“刚性”，包括IGBT的仿真属“刚性问题”。
所以这里应设置为Ode15s(Stiff/NDF)的刚性算法。
然后我们看到示波器输出的负载电压电流波形如图，设置的仿真时间为(0~0.06s即三个周期)图中电压波形是600与-600两种电平的方波，和理论一致。
而单相电压型逆变正是通过电压正负的交替变换实现了电流方向的交变。
图中的电流波形经过一两个周期后趋于稳定，在30与-30以内的某对称个区间来回，前述理论计算时得到电流幅值没27.727，计算与仿真接近。
可见VSI 是结构简单，性能可靠的逆变方式，但要想要电流波形更加接近正弦就能力不足了。
频谱分析：首先说明一下，我们采用了simulink 自身的快速傅里叶变换工具FFT Tool ，它操作简洁，频谱分析时的基频、坐标轴单位设置方便，而且可以以图形和表格两种方式分析谐波含量，简单实用。
从频谱图中可以看到： 基波频率设为50Hz ，频谱范 围在0~5000Hz 。
频谱中没有 偶次谐波，奇次谐波有效值也 随着谐波次数的增加而递减， 谐波电压总畸变率THD=47.83% 但这是在有限 频谱范围计算的，距理论值 48.34%已经很接近。
足见 FFT Tool 可信度。
（2）PWM 双极调制仿真 控制规则如下表：r c u u >VT1、VT4 off VT2、VT3 on r c u u <VT1、VT4 onVT2、VT3 off可见双极调制规则很简单，调制电路的思路也很明显，就是一个电压比较器或类似的元件。
在此我们采用加法器Sum 和Switch 开关构成调制电路。
信号波与等腰三角波同过加法器控制开关1和0状态的投切作为IGBT 门极的控制信号。
PWM 调制的精度和输出也是可调的，正是前面提到的载波比和调制度rcf f N =越大，电流的波形与信号波越接近，但它受到IGBT 开关频率的制约，否则会丢失脉冲影响输出波形，而且IGBT 有开关损耗，开关寿命也有限，单极调制正是减少损耗，延长IGBT 使用寿命的办法，下文会提到。
这里具题意载波比100 调制度载波幅值信号波幅值=α 影响输出电压，也可以说是电压利用率 它必须小于1，实际工作中IGBT 开关需要时间，它会更小一点。
题目中519.06002220==α接线如图，左下为调制电路，值得注意的是因为PWM 调制后的电压冲量已经接近正弦，考虑到为了让电流迅速达到稳态值，可以将正弦信号波的初相设为基波阻抗角，计算o 34.72)1010(artan =π于是取初相角2π/5。
运行仿真后示波器输出：仿真时间范围0~0.03s 因为电流波形可以说几乎是直接进入稳态的。
由图可见双极调制的电压脉冲序列是600与-600两种电平，电流的正弦波感觉很美，理论上幅值=10010022202+π=9.44 对应波形图——很接近，证明电流谐波含量低。
频谱分析：（题意中kHz f c 5=，Hz f r 50=）以上是电压的频谱分析，直接调用了整数倍载波频率附近的谐波分析得到电压包含以下谐波成分(以50Hz 基波作基准值)1)奇次倍载波频以及其附近偶次倍信号频。
2)偶次倍载波频(本身没有)附近奇次倍信号频。
我们再用FFT Tool 看一下电流波形质量和谐波分析：取0~16000Hz 真接近，总幅值9.405。
且所包含的谐波分量和电压一致（3）PWM 单极调制上文前提到IGBT 的开关寿命和开关损耗，单极调制是个好对策（单相时应用） 首先控制规则：0>r uc r u u > VT1 on VT2 off VT3 off VT4 onc r u u <VT1 off VT2 on0<r uc r u u >VT3 on VT4 off VT1 on VT2 offc r u u <VT3 off VT4 on从规则中我们也能给发现1、2和3、4两组“工人”是在一个周期内轮流值班的，这样既减少了损耗有延长了寿命。
所以单极输出电平有0，+Ud ，-Ud 三种状态。
如图这是VT1在0~0.03s也就是一个半周期的开关 情况。
(信号波初相角2π/5)PWM 单极调制仿真图 （调制电路）示波器输出（0~0.03s 、初相角2π/5）： 负载电压输出电平有0，+Ud ，-Ud 三种状态。
电流波形从肉眼看去比双极调制更接近正弦（同样载波比）。
频谱分析：类似双极调制发现单极调制电压谐波成分只包含——整数倍载波频(本身没有)附近奇次倍信号频成分。
左为电流在0~16000Hz频谱图同样验证了电压中的结论还可以发现单极的THD要低一些。
结论单相电压型逆变结构简单，性能可靠，开关频率相对小，使用寿命长，对于波形要求不高的情况下首选。
单相PWM双极调制，调制规则简单，N能够达到足够大情况下，对信号波的调制很完美。
单相PWM单极调制，相比双极，开关损耗小，能使用的寿命长，但调制电路稍复杂。
