PWM逆变器_修订版..
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pwm逆变器工作原理
pwm逆变器工作原理
PWM逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电子器件。
它的基本工作原理是通过一系列的开关操作，将直流电源转换为一系列的脉冲信号，然后再将这个脉冲信号转换成交流信号。
在PWM逆变器中，通常会使用一组开关器件，如晶体管或IGBT，来控制直流电源的通断。
这些开关器件会在一定的频率范围内开关，从而产生一个类似于正弦波的交流信号。
这个交流信号可以用来驱动电机、照明灯具、加热器等交流负载。
PWM逆变器的控制方式通常采用脉宽调制（PWM）技术。
这种技术通过控制开关器件的开关时间，来调节输出电压的频率和幅值。
通过调整PWM信号的占空比，可以控制输出电压的大小和频率，从而实现负载的控制和调节。
在PWM逆变器中，通常会使用高频变压器来将PWM信号转换成交流信号。
这个变压器通常具有多个线圈，可以将PWM信号转换成多个不同电压和频率的交流信号。
这些交流信号可以进一步处理和调节，以满足负载的需求。
总之，PWM逆变器的工作原理是通过一系列的开关操作，将直流电源转换成交流信号，并通过控制PWM信号的占空比来调节输出电压的大小和频率，以满足负载的需求。
三相PWM逆变器
1.0 (ULLm)h/Ud
0.8
0.6 0.4
2mf+1
0.2
0.0 1
mf
Ud t
Ud t
基波ULL1
Ud
t
ma=0.8,mf=15
2mf+1
3mf+2
2mf
3mf
三相逆变器的线电
压波形中可以消除单 桥臂逆变器中主要的 谐波成分。
逆变电路
u
utri uctr.A
uctr.B
uctr.C
0
t
uAN 0 uBN 0 uAB=uAN-uBN 0
uctr.B
uctr.C
U
Uctr
Utri 1/fs
0
t
0
t
uAN
UA0
t=0 UA0_1
0 uBN
Ud t
0
Ud /2t -Ud /2
0 uAB=uAN-uBN
Uctr<Utri TA -: 通,TA+: 断 Uctr>Utri TA+: 通,TA-: 断
0
基波ULL1
Ud t
Ud
t
桥臂输出中基波分量的电压峰值为：
0 uAB=uAN-uBN 0
1.0 (ULLm)h/Ud
0.8
0.6 0.4
2mf+1
0.2
0.0 1
mf
逆变电路
uctr.B
uctr.C
t
Ud t
Ud t
基波ULL1
Ud
t
ma=0.8,mf=15
2mf+1
3mf+2
2mf
3mf
假设mf为奇数，则
PWM逆变电路及其控制方法
PWM逆变电路及其控制方法PWM（Pulse Width Modulation）逆变电路是一种通过改变电压或电流波形的占空比来实现电能转换的技术。
它广泛应用于各种电源逆变器、交流电机驱动器、太阳能逆变器、UPS（不间断电源系统）等领域。
本文将介绍PWM逆变电路的基本原理、常见的控制方法以及应用实例。
PWM逆变电路的基本原理是通过将直流电压转换为交流电压，使得输出波形的频率和幅值可以根据需求进行调节。
其核心部件是逆变器，通常由开关元件（如功率开关管）和输出变压器组成。
逆变器通过快速开关开关闭合，产生一系列电压脉冲，然后经过输出变压器将直流电压转换为交流电压。
PWM逆变电路的控制方法有多种，常见的包括：固定频率脉宽调制（Fixed Frequency Pulse Width Modulation，FFPWM）、固定频率电压脉宽调制（Constant Frequency Voltage Pulse Width Modulation，CFVPWM）、固定频率电流脉宽调制（Constant Frequency Current Pulse Width Modulation，CFCPWM）以及多重脉冲脉宽调制（Multiple Pulse Width Modulation，MPWM）等。
固定频率脉宽调制是PWM逆变电路中最简单的控制方法之一，其特点是输出频率和开关频率固定，可以通过调节脉宽来实现输出波形的幅值控制。
固定频率电压脉宽调制在固定频率脉宽调制的基础上增加了电压控制环节，通过反馈控制使输出电压达到设定值。
固定频率电流脉宽调制则在固定频率脉宽调制的基础上增加了电流控制环节，通过反馈控制使输出电流达到设定值。
多重脉冲脉宽调制是在固定频率脉宽调制的基础上引入多个脉冲周期，通过交错控制来改善输出波形的谐波含量。
1.电力电子逆变器：将直流电能转换为交流电能。
通过控制PWM逆变电路的开关元件，可以实现交流电压的频率和幅值的调节，广泛应用于电力系统、电动机驱动器及电力调速系统等。
pwm逆变器工作原理
pwm逆变器工作原理
PWM逆变器是一种电子装置，可以将直流电能转换为交流电能。
它的工作原理是通过不断调节PWM脉宽的方式，将直流电源产生的电压转化为与输入电压频率和幅值相匹配的交流电压。
PWM逆变器一般由交流输出滤波器、PWM控制器和功率开关组成。
首先，直流电源经过稳压电路，提供稳定的电压给PWM控制器。
PWM控制器根据输入的电压和频率信号，控制功率开关的开关时间，生成PWM脉冲信号。
功率开关根据PWM脉冲信号的控制，周期性地开关，将直流电源的电能转换为脉冲形式的交流电能。
最后，交流输出滤波器将脉冲形式的交流电平滑为平稳的交流电信号。
PWM逆变器工作的关键在于PWM控制器的脉冲宽度调节。
当输出电压需要增大时，PWM脉冲的宽度会增大，增加了功率开关导通的时间，从而提高了电压的平均值。
反之，当输出电压需要减小时，PWM脉冲的宽度会缩短，减小了功率开关导通的时间，从而降低了电压的平均值。
通过这种不断调节PWM脉冲宽度的方式，PWM逆变器可以实现对输出交流电压频率和幅值的精确控制。
同时，由于PWM控制器可以高效地控制功率开关的导通与断开，因此PWM逆变器具有高效率、低失真和高可控性等优点，广泛应用于电力转换和调节等领域。
第章PWM逆变器控制技术
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。
第三章PWM脉宽调制式逆变器
所以在选择调制波起始点的位置和选择N等于奇数 或偶数时，应选取起始点在下降沿零点处，N=奇 数为最好。
（3）载波比N的数值的选择
为了得到较好的输出波形，必须做到以下三 点：
1）SPWM中的调制波与载波必须同步工作， 即N=正整数。
2）N必须取奇整倍数，以保输出波形为奇 谐波函数，既对称于原点，又对称于横轴。
有1）存死储时区间与的死影区响的，开设通置时方间式往；往小于关断时间， 因障2）此，感很为容了性易避负发免载生这时桥种反臂故两障馈只，二开通极关常管管要的同设续时置导开流通关；的时短滞路，故也
可3）以负成为载死功区率。因素。
其死中区死的区设和置方二式极有管两续种流： 是实际波形发生畸变
一的种根是本提原前因一。半死区时间关断，延滞一半死区时间
nst
m1,3, n2,4,
M过大时，SPWM演变到方波区，输出电压的幅值 不能再通过SPWM调制方法改变。
过调制的优点是直流电源电压的利用率高，缺点是 输出波形较差，基波电压幅值与M值的增大不成比 例。
3.2.4 死区对SPWM逆变器输出电 压的影响
引对起于实SP际WM输三出相电半压桥波式逆形变畸器变，的由因于所素用有开三关个管：固
3）正弦调制波起始点的位置必须在三角波 的下降沿零点处，在N值很小时这一点尤为 重要。
（4）过调制（M>1）的影响
所谓过调制。即调制度M>1的调制。 在M=0～1区间内，基波幅值随着M的增大
而线性地增加； 在M= 1～3.24区间内，基波幅值随着M的
增大而呈非线性增加； 在M>3.24时曲线呈饱和状态，基波幅值不
n)
s
in
n
s
t
（3）载波比N的数值的选择
为了得到较好的输出波形，必须做到以下三 点：
1）SPWM中的调制波与载波必须同步工作， 即N=正整数。
2）N必须取奇整倍数，以保输出波形为奇 谐波函数，既对称于原点，又对称于横轴。
有1）存死储时区间与的死影区响的，开设通置时方间式往；往小于关断时间， 因障2）此，感很为容了性易避负发免载生这时桥种反臂故两障馈只，二开通极关常管管要的同设续时置导开流通关；的时短滞路，故也
可3）以负成为载死功区率。因素。
其死中区死的区设和置方二式极有管两续种流： 是实际波形发生畸变
一的种根是本提原前因一。半死区时间关断，延滞一半死区时间
nst
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M过大时，SPWM演变到方波区，输出电压的幅值 不能再通过SPWM调制方法改变。
过调制的优点是直流电源电压的利用率高，缺点是 输出波形较差，基波电压幅值与M值的增大不成比 例。
3.2.4 死区对SPWM逆变器输出电 压的影响
引对起于实SP际WM输三出相电半压桥波式逆形变畸器变，的由因于所素用有开三关个管：固
3）正弦调制波起始点的位置必须在三角波 的下降沿零点处，在N值很小时这一点尤为 重要。
（4）过调制（M>1）的影响
所谓过调制。即调制度M>1的调制。 在M=0～1区间内，基波幅值随着M的增大
而线性地增加； 在M= 1～3.24区间内，基波幅值随着M的
增大而呈非线性增加； 在M>3.24时曲线呈饱和状态，基波幅值不
n)
s
in
n
s
t
pwm逆变器原理
pwm逆变器原理
PWM逆变器原理是一种以脉冲宽度调制（PWM）技术为基础的电力转换器。
其主要工作原理如下：
1. 输入电源：PWM逆变器通常接收直流电源作为输入。
这个直流电源可以是电池、太阳能电池等。
2. 直流到交流转换：逆变器首先将直流电源转换为交流电。
通常情况下，逆变器通过一个开关电路（如MOSFET或IGBT）来控制输入电压的开关状态。
3. PWM调制：逆变器的核心部分是一个PWM调制模块。
PWM调制是通过在一段时间内改变开关电路的开关状态，来控制相应的输出电压。
根据需要，PWM调制模块可以产生多种不同的脉冲宽度和频率。
4. 输出滤波：逆变器输出的交流电通常会有一些脉冲成分，为了使输出电压更接近纯正弦波形，需要对输出进行滤波。
这通常通过一个滤波电路来实现，包括电感、电容等元件，以减小脉冲成分。
5. 输出负载：逆变器输出的交流电可以用来驱动各种负载，如电动机、照明灯、家电等。
总之，PWM逆变器的工作原理是将直流电源转换为可调控的交流电源，通过PWM调制和输出滤波，使其输出电压具有所需的波形和电压级别，以满足不同的应用需求。
PWM逆变器
PWM逆变器主电路及输出波形
VT1/VT4 VT3/VT6 VT5/VT2
Uru
Urv
Urw
UC
归纳
调制信号正极性脉冲为上桥臂导通触发脉冲,负极 性脉冲为下桥臂导通触发脉冲。
逆变器输出的相电压与逆变桥对应相调制脉冲串 一致。
逆变器输出的线电压与逆变桥对应两相调制脉冲 串的逻辑与一致即 U AB K (vg1 vg6 vg3 vg4 ) 。
2、电流滞环跟踪PWM（CHBPWM）控制技术 ---期望逆变器输出电流为正弦波
在电机中，实际需要保证的应该是正弦波 电流，因为在交流电机绕组中只有通入三相平 衡的正弦电流才能使合成的电磁转矩为恒定值， 不含脉动分量。
对电流实行闭环反馈，并以电流滞环跟踪 形成触发脉冲信号的方法，称为电流滞环跟踪 PWM（CHBPWM---- Current Hysteresis Band PWM ）控制技术。
滞环电流跟踪PWM方法有下述优点： 简单； 动态响应快； 直接限制开关器件峰值电流； 对直流电压Ud 的波动不敏感,滤波电容可
以取小。
各种新的脉宽调制法层出不穷。再比如:
3、瞬时空间矢量控制法（又称磁场轨迹PWM法、 或称电压空间矢量PWM）
即SVPWM调制技术，通过这种控制方法， 使异步电动机定子绕组产生的磁场接近圆形轨 迹。
(3)分段同步调制方式
实际应用中，多采用分段同步调制方式，它集
同步和异步调制方式之所长，而克服了两者的不 足。在一定频率范围内采用同步调制，以保持输 出波形对称的优点，在低频运行时，使载波比分 级地增大，以采纳异步调制的长处，这就是分段 同步调制方式。具体地说，把整个变频范围划分 为若干频段，在每个频段内都维持N 恒定，而对 不同的频段取不同的N 值，频率低时，N 值取大 些。采用分段同步调制方式，需要增加调制脉冲 切换电路，从而增加控制电路的复杂性。
第十二章脉宽调制PWM逆变器
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
12.2 电压型逆变电路
2）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)输出电压为矩形波， 输出电流因负载阻抗不同 而不同。
(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。
图5-5 电压型全桥逆变电路
单相桥式逆变器的电压控制
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
Ud S1 io 负载 S3 uo S 4 io t1 t2 t
S2 a)
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
12.3 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。
单脉冲宽度调制 多脉动冲宽度调制 正弦脉宽调制 改进型正弦脉宽调制 相位移控制
5.2.1 单相电压型逆变电路
阻感负载时，还可采用移 相得方式来调节输出电压 －移相调压。
V3的基极信号比V1落后q （0＜ q ＜180 °）。V3、 V4的栅极信号分别比V2、 V1的前移180°－q。输 出电压是正负各为q的脉 冲。 改变q就可调节输出电压。
图5-7 单相全桥逆变 电路的移相调压方式
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O a)
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
12.2 电压型逆变电路
2）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)输出电压为矩形波， 输出电流因负载阻抗不同 而不同。
(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。
图5-5 电压型全桥逆变电路
单相桥式逆变器的电压控制
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
Ud S1 io 负载 S3 uo S 4 io t1 t2 t
S2 a)
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
12.3 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。
单脉冲宽度调制 多脉动冲宽度调制 正弦脉宽调制 改进型正弦脉宽调制 相位移控制
5.2.1 单相电压型逆变电路
阻感负载时，还可采用移 相得方式来调节输出电压 －移相调压。
V3的基极信号比V1落后q （0＜ q ＜180 °）。V3、 V4的栅极信号分别比V2、 V1的前移180°－q。输 出电压是正负各为q的脉 冲。 改变q就可调节输出电压。
图5-7 单相全桥逆变 电路的移相调压方式
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O a)
三相pwm逆变器工作原理
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。
最新第5章--PWM逆变器控制技术ppt课件
• 实际上，在PWM逆变器主电路中还必须设置一些必要 的保护措施：
• ① 交流输出电压的过压保护（锁死保护）； • ② 交流输出电压的欠压保护（回差保护）； • ③ 交流输出电流的过流保护（锁死保护）； • ④ 交流输出电流的过载保护（锁死保护）； • ⑤ 直流侧电压的欠压保护（回差保护）； • ⑥ 直流侧电压的过压保护（锁死保护）； • ⑦ IGBT模块的过温保护（回差保护）等。
由于这两个分量是直流量（标量），所以可方便地进行 独立控制。
通过坐标变换后重构的电机模型就可等效成一台直流电 机，从而可像直流电机那样进行快速的转矩和磁链控制。
转子磁链定向矢量控制的基本原理
交流电机的电磁转矩一般和定、转子旋转磁场及其夹角有 关。因此，要控制其电磁转矩，必须先检测和控制交流电 机的磁链。
第5章--PWM逆变器控制技 术
第5章 PWM逆变器控制技术
• §5.1 引 言 • §5.2 PWM逆变器主电路 • §5.3 PWM逆变器的控制技术 • §5.4 PWM逆变器的主要性能指标 • §5.5 PWM逆变器用于驱动异步电机 • §5.6 PWM逆变器用于不间断电源（UPS）
§5.1 引 言
3．诊断 可根据典型的临床症状做出诊断：即急性起 病，意识障碍，定向障碍，伴波动性认知功能损害等。 智能检查可显示认知功能损害。还可根据病史、体格 检查及实验室检查来明确谵妄的病因，如躯体疾病、 电解质紊乱、感染、酒精或其他物质依赖等。
按照患者病情的需要，可进行相宜的辅助检查。 4．治疗 对于谵妄的治疗主要包括病因治疗、支持治 疗和对症治疗。·病因治疗是指针对原发脑部器赁性疾 病的治疗。支持治疗一般包括维持水电解质平衡，适 当补充营养。而安静的环埂与柔和灯光可减少因光线 不足产生的错觉，并可避免因光线过强而影响睡眠。
pwm逆变器1
三角波一周期内，脉冲两边间隙宽度
Tc 1 d ' Tc - d (1 - a sin w r t D ) 2 4
2 从图6-12得, 1 a sin w r t D d /2 Tc / 2 Tc d (1 a sin w r t D ) (6-6) 2
DC/DC变换电路采用的就是PWM技术，其脉 冲宽度是恒定的。
6-2
第六讲 PWM控制技术• 引言
PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实
现PWM控制变得十分容易。
PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装臵的性能大大 提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的
地位。
PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确 定了它在电力电子技术中的重要地位。现在使用的各种逆 变电路都采用了PWM技术，因此，本讲和逆变电路相结合， 才能使我们对逆变电路有完整地认识。
6-18
6.2.1 计算法和调制法
4）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）
三相的PWM控制 公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、 urV和urW依次相差 120°
图6-7 三相桥式PWM型逆变电路
6-19
6.2.1 计算法和调制法
u rU u rV uc u rW
下面以U相为例分析控制规律：
第六讲
PWM控制技术
引言
6.1 6.2 6.3 6.4 PWM控制的基本原理 PWM逆变电路及其控制方法 PWM跟踪控制技术 PWM整流电路及其控制方法
6-1
第六讲 PWM控制技术• 引言
PWM (Pulse Width Modulation)控制就是 脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度 进行调制，来等效地获得所需要的波形（含 形状和幅值)。
三相pwm逆变器工作原理
三相pwm逆变器工作原理
三相PWM逆变器是一种将直流电源变换为三相交流电源的电子装置。
它采用了PWM（脉宽调制）技术来控制输出的电压和频率。
工作原理如下：
1. 输入直流电源通过整流电路进行滤波，将直流电源转换为稳定的直流电压。
2. 控制电路根据输入的控制信号，通过三相桥臂中的IGBT （绝缘栅双极型晶体管）或MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）开关元件来控制电流的流向和大小。
3. 控制电路根据输入的控制信号生成PWM信号，将其发送给三相桥臂中的开关元件，以控制每个开关元件的导通时间和断开时间。
4. 通过不同的PWM信号控制方式，可以调整输出电压的幅值和频率。
一般情况下，采用空间矢量调制（SVPWM）方式，将三相PWM信号转换成一个类似正弦波的输出电压。
5. 输出的交流电压通过滤波电路平滑处理，得到稳定的三相交流电源。
三相PWM逆变器的工作原理可以通过调节控制信号的幅值和频率，实现对输出电压的精确控制。
它在工业应用中广泛应用于变频调速、电力传输和分布式发电等领域。
三相pwm逆变器的基本原理
三相pwm逆变器的基本原理
三相PWM逆变器是指使用PWM技术，将直流电源转换为三相交流电源的逆变器。
其基本原理可以分为三个步骤：
1.直流电源的变换：将直流电源通过升压变压器变换为所需的电压，然后通过整流电路得到直流电压。
2.PWM的产生：利用控制电路，对于逆变的输出波形进行精确控制。
控制电路通过比较A/D转换的一组参考信号和三相输出信号的大小关系产生PWM信号，并将其输出到逆变器中的三相桥臂上。
3.逆变输出：经过PWM信号控制的三相桥臂，将直流电源的直流电压分别分割成三相电压，在输出变压器所需变压比和相应的滤波器作用下，就可以产生所需要的三相输出电压。
通过这种方式，三相PWM逆变器可以在变换过程中实现电能的高效转换，同时也可以做到线路的简洁和噪声的低限。
因此，在很多工业和家用电器中都有广泛的应用。
一种基于LC滤波器的PWM逆变器设计
一种基于LC 滤波器的PWM 逆变器设计1.引言PWM 逆变器是一种逆变器的常用形式，它将直流电能转换成交流电能，并且可以控制输出电压和频率。
作为电力电子领域中的一种重要技术，PWM 逆变器已经在许多领域广泛应用，如交流电动机驱动、UPS 电源、太阳能并网逆变器等领域。
其中，LC 滤波器作为PWM 逆变器输出端电路的重要组成部分之一，对逆变器性能有着重要的影响。
因此，如何设计一种基于LC 滤波器的PWM 逆变器是一个值得研究的课题。
本论文首先介绍PWM 逆变器的基本原理和分类，然后分析LC 滤波器的结构和作用原理。
基于此，我们提出了一种基于LC 滤波器的PWM 逆变器设计方案，并对其性能进行了分析和优化。
最后，我们在PSIM 仿真平台上进行了实验验证，证明该设计方案的有效性和可靠性。
2.PWM 逆变器的基本原理和分类PWM 逆变器是一种能够将直流电能转换成交流电能的电路，在实际应用中，它一般采用全桥式结构。
PWM 逆变器的基本原理是：通过直流电源提供能量，然后将这些能量转换为一定频率的交流电能，输出到负载中。
PWM 逆变器的分类主要有三类：单相全桥PWM 逆变器、三相全桥PWM 逆变器和三相半桥PWM 逆变器。
单相全桥PWM 逆变器是一种常见的PWM 逆变器，它可以将直流电源变成单相正弦波交流电源。
其电路图如图1 所示。
图1 单相全桥PWM 逆变器其中，Q1、Q2、Q3、Q4 是四个MOS 管，D1、D2、D3、D4 是四个反向恢复二极管。
当MOS 管Q1 和Q4 通，Q2 和Q3 关时，负载就会得到正半周的电压；当MOS 管Q2 和Q3 通，Q1 和Q4 关时，负载就会得到负半周的电压。
通过控制MOS 管的通断时间和占空比，可以控制输出电压的幅值和频率。
三相全桥PWM 逆变器将三个单相全桥PWM 逆变器串联在一起，可以得到三相正弦波逆变器输出。
它的电路图如图2 所示。
图2 三相全桥PWM 逆变器其中，L1、L2、L3 是负载电感，C1、C2、C3 是输出电容，三相PWM 逆变器分别对应于U、V、W 三个相位。
PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计自己的资料
PWM型逆变器输出LC滤波器参数设计自己的资料PWM型逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的电子装置。
它通过将直流电源转换为高频脉冲信号，然后使用逆变器将这些脉冲信号转换为交流电源。
PWM型逆变器的输出需要经过LC滤波器进行滤波，以消除脉冲信号的高频成分，使输出信号更接近理想的正弦波。
在设计PWM型逆变器输出LC滤波器的参数时，需要考虑以下几个方面：1.输出电流和负载电阻：首先确定所需的输出电流和负载电阻，以便确定滤波器的工作范围和额定电流。
2.输出电压波形：确定所需的输出电压波形，通常是正弦波或近似正弦波。
根据电压波形的要求，选择合适的滤波器参数。
3.输出电压纹波：确定所需的输出电压纹波的允许范围，以便选择合适的滤波器参数。
电压纹波较小时，滤波器的容值可以选择较小，电压纹波较大时，则需要选择较大的容值。
4.带宽：确定所需的输出信号的带宽，以便选择合适的滤波器参数。
带宽较小时，滤波器的电感值可以选择较大，带宽较大时，可以选择较小的电感值。
5.输出功率：确定所需的输出功率，以便选择合适的滤波器参数。
输出功率较大时，需要选择耐压较高的元件。
在滤波器设计中，可以使用以下公式来计算LC滤波器的参数：C = 1 / (2 * π * fc * L)其中，C为滤波器的电容值，L为滤波器的电感值，fc为滤波器的截止频率。
根据以上考虑，设计PWM型逆变器输出LC滤波器的参数的具体步骤如下：1.确定所需的输出电流和负载电阻。
根据负载电阻和输出电流计算滤波器的额定电流。
2.确定所需的输出电压波形。
根据输出电压波形的要求，选择合适的滤波器参数。
3.确定所需的输出电压纹波。
根据输出电压纹波的允许范围，选择合适的滤波器参数。
4.确定所需的输出信号带宽。
根据输出信号的带宽要求，选择合适的滤波器参数。
5.确定所需的输出功率。
根据输出功率的大小，选择耐压合适的元件。
6.根据以上参数，计算滤波器的电感值和电容值。
7.选择合适的滤波器元件，如电感、电容等。
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SPWM单极性和双极性调制
如果在每个焦点ur=ut处同时产生正、负触发脉冲，在一个半周内既有up又有up脉冲序列。这种调制称为双极性SPWM调制模式，如下图所示：
SPWM单极性和双极性调制
在两电平电路中，双极 性控制能够控制同一个 桥臂上的功率器件互补 通断，前提是遵循先断 后通原则。虽然矩形脉 冲组成有正有负，但在 逆变器输出端只能是电 压平均值，显然在正半 周期+Ud/2脉冲合成面积 大于-Ud/2的面积，电压 平均值为正，且电压脉 冲宽度任然符合正弦分 布，因此近似于正弦电 压。同理，负半周期逆 变器输出负值正弦。
特点：一次功率变换控制效率高但是输出频率低，最高输出频率一般为输入频率的 1/3～1/2，而且控制复杂，对电网产生较大的无功和谐波污染，通常用于低频场 合
可控整流器调压，逆变器调频
调压和调频功能分别在两个环节上实现，有控制电路 进行协调配合，结构简单，控制方便。装置输入环节 采用可控整流。当低频低压运行时，移向触发角很大， 致使装置功率因数低下，此外逆变器多用晶闸管型逆 变器，开关频率低输出谐波成分大。
电流型逆变器的主要特点：
直流侧接有大电感，相当于电流源，直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗， 因为各开关器件主要起改交直流电流流通路径的作用。 交流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而交流侧的电压波形和相位因负载的阻抗 角不同而不同，其波形接近三角波或正弦波。 直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因电流不能反向，故可控器件不必反并联二 极管；逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电流无脉动，故传 送功率的的脉动是由直流电压的脉动体现出来的。
2、以逆变器为电源的三相异步电动机，不仅要求端电压接近正弦，而且从降耗、 减小转矩脉动、提高电机效率和工作稳定性考虑，接近正弦的三相平衡电流更重 要。
ＳＰＷＭ波的调制条件
（2）载波比的限制。在波比定义为：
ft N fr
式中： ft表示三角波频率（Hz） fr表示正弦参考波频率（Hz） 载波比是一个周期参考正弦波内三角载波的周期数，在fr一定的情 况下，显然载波比N越大，逆变器输出电压波形越接近理想正弦波； 但同时开关元件的开、断频率也就越高，因此载波比受到元件的开、 断频率允许值的限制。
PWM调制在交-直-交系统中的优势
变频器是一种能提供频率及电压同时变化的电力电子装置。
间接变频器：（交——直——交变频器） 整流（调压） 逆变（调频） 交流 ————— 直流 ————— 交流
特点：调频范围宽，应用广泛。
直接变频器：（交——交变频器） （变频） 交流 ————————————————— 交流
参考 信号 载波信号
调制电路内部的 本质是若干比较电路。 将参考信号和载波信 号进行比较来控制 IGBT通断。
现在以A相为例，当 ura>ut时，使VT1导通， VT4关断；当ura<ut时，使 VT1关断，VT4导通。VT1、 VT4的驱动信号始终互补。
三相正弦PWM波形
由图可以看出，任何时刻始终都有两 相调制信号电压大于载波信号电压，即总 有两个IGBT处于导通状态，所以负载上 的电压是连续的正弦波。其余两相的控制 规律与A相相同。 在双极性控制方式中，同一相上下两 桥臂的驱动信号都是互补的。但为了防止 上下两桥臂直通而造成短路，要遵循“先 断后通”的原则，在给一个桥臂加关断信 号后，再延迟一小段时间，才给另一个桥 臂加导通信号。延迟时间主要由功率开关 的关断时间决定。 三相桥式PWM变频器也是靠同时改 变三相参考信号（调制信号）ura、urb、 urc的调制周期来改变输出电压频率的， 靠改变三相参考信号的幅度即可改变输出 电压的大小。PWM变频器用于异步电动 机变频调速时，为了维持电动机气隙磁通 恒定，输出频率和电压大小必须进行协调 控制，即改变三相参考信号调制周期同时 必须相应改变其幅值。
基础概念准备
（１）PWM的定义：用直流斩波的方法，将逆变器的输出相电压调制成幅值 相等的若干个矩形电压脉冲，通过调节占空比改变脉冲宽度，即可改变输出 电压的大小，而调节一个周期的循环开断时间可改变输出电压的频率，从而 在逆变器上实现VVVF的综合控制。 （２）核心依据：在具有惯性环节（电容、电感储能元件）的电路中，能用等 面积的等幅不等宽的脉冲序列等效正弦波。
电压型和电流型PWM调制比较
逆变电路根据直流侧电源性质的不同可以分为两种，直流侧为电压源的为电压型 逆变电路，直流侧为电流源的为电流型逆变电路。
电压型逆变器的主要特点： 直流侧接有大电容，相当于电压源，直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗； 由于直流电压源的箝位作用，逆变交流输出的电压波形为矩形波，与负载阻抗角无 关，而交流侧的电流波形和相位因负载的阻抗角不同而不同，其波形接近三角波或正弦 波。 当交流侧位感性负载时需提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为给 交流侧向直流侧反馈的能量提供通道，各桥臂都反并联了二极管，逆变电路从直流侧向 交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故传送功率的脉动是由直流电流的脉 动体现出来的，电压型逆变器不能进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另 行安装制动系统。
电压型和电流型PWM调制比较
变频器的设计根据配套系统容量的大小以及一些具体的要求 来选择适当的主电路拓扑结构。对于电流型变频器来说，其优点 是有四象限运行能力，能很方便的实现电机的制动功能，缺点是 需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构复杂，调整较为困难，另 外由于电网侧采用可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量 大时对电网会有一定影响，因而多选用电压型逆变器。
带电流滞环跟踪的ＰＷＭ逆变器控制
系统原理图如下： 引入电流滞环控制的原因： 以A相为例，其控制原理为给定一个参考电流，然后通过带滞环比较器
HBC作用，限制其输出的电流波形波动幅度不超过正负h。图如下： 1、在前述SPWM电压型逆变器，可以使输出电压接近正弦，但是由不同宽度的 方波脉冲组成，不可避免含有谐波。
脉宽调制型（PWM）逆变器
Pulse Width Modulation
讲课目录
沈子乂：基础概念准备 曾 卿 李 梁 快：SPWM单双极性调制 怡：SPWM波的计算法 杰：SPWM波的调制条件和同步、异步、分段调制比较 达：三相桥式PWM调制
回
璇：PWM调制在交-直-交系统中的优势
赵晓阳：电压型和电流型PWM调制比较 邱 浩：带电流滞环跟踪的ＰＷＭ逆变器控制
（3）ＰＷＭ脉冲序列：用来控制逆变器功率开关元件ＶＴ１～ｖＴ６的 通断，以使逆变器输出ＰＷＭ电压波。（通过载波、调制波、比较器获得）
基础概念准备
（4）ＩＧＢＴ全控器件的等效电路与开关特性
IGBT的等效电路如左图所示。由图 可知,若在IGBT的栅极（G）和发射极(E) 之间加上驱动正电压,则MOSFET导通,这 样PNP晶体管的集电极与基极之间成低阻 状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅极和 发射极之间电压为0V或负电压,则 MOSFET截止,切断PNP晶体管基极电流 的供给,使得晶体管截止。
同步、异步、分段调制
同步调制： 载波比N=常数，一个周期内的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的，当逆 变电路频率低时，载波频率低。当其过低时，调制带来的谐波不易滤除。而过高 时会使开关元件难以承受，并且同步比异步复杂。 异步调制： 这种方式通常保持载波频率fc不变，所以当信号波频变化时也会变化，载波比 也会变化。在信号波半个周期内脉冲数、相位是不固定的。当频率较低时，载波 比较大，一个周期产生的脉冲数过多，使PWM波形更接近正弦波。而当信号波频 较高时，N减小，脉冲数减小，PWM脉冲不对称影响大，信号波可能随PWM脉冲 跳动，这使输出PWM波和正弦波差异较大。 分段同步调制： 把逆变电路的输出频率分成若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不 同的载波比。它可以在高频段采用较低的载波比，使载波比不致于过高，可限制在 功率器件允许的范围内。而再低频段采用较高的载波比，以使载波频率不至于过低 而对负载产生不利影响。
不控整流器整流，斩波器调压，逆变器调频
采用二极管整流输入，功率因数提高。由于输出逆变 环节功率器件采用晶闸管，输出谐波成分依然较大。
不控整流器整流，PWM逆变器同时实现调频调压
是变频调速系统可以只有一个控制功率级，从而简化了主回 路，其输入端可以采用二极管整流，使电网的功率系数较高， 系统有较高的效率。 输出电压仅由逆变器本身控制，电压调节速度快，系统动态 性能好。 采用较高频率调制时可以得到高质量的输出电压波形，抑制 了较低次数的高次谐波，降低谐波损耗，扩大了调速范围。
U d
t
ＳＰＷＭ波的调制条件
SPWM波实质上是功率器件的驱动脉冲，所以与电压型逆变器输出电 压波形抑制。因此受到对逆变器的性能要求特别是功率元件允许的工作条 件的限制。 （1）调制比的限制。调制比定义为：
Um M U tm
在双极性SPWM波中，最小脉宽出现在ur接近载波ut峰值的 两交点间，此处的最小脉宽时间必须保证大于功率元件的关断时 间toff使其可靠关断后，互补元件再导通，因此一般M不大于0.9。
开关脉冲的产生
此波形可以看作是 三相参考信号 A、B、C三相的 ura、 PWM urb、 控制共用一个三角波信号 urc分别为三相正弦波信号，其幅 ut,IGBT 其 的 开关脉冲，正脉冲时VT1 PWM 值和频率均相等，相位依次差 控制规律相同。 120度。 导通，VT4关断；负脉冲 时VT4导通，VT1关断。
三相桥式PWM逆变电路
电路组成：不控整流环节，采用6个二极管VD1~VD6整流；逆变环节，6个快 速功率开关器件IGBT和6个快速续流二极管DF1~DF6组成;三相对称负载，大多为 感性；调制电路，用于控制IGBT通断。
电路用途：三相桥式PWM变频电路是PWM变频电路中使用最多的，它被广泛 应用在异步电动机的变频调速中，其控制方式为双极性方式。
仿真
从逻辑的角度讲解其原理： 逆变电路 开关脉 冲电路