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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逆变电路的单元控制器设计一、引言- 现代电力技术的快速发展促进了逆变电路的广泛应用。
- 单相桥式PWM逆变电路作为一种常见的逆变器结构，具有较高的转换效率和可靠性。
- 单元控制器在单相桥式PWM逆变电路中起到至关重要的作用。
二、单相桥式PWM逆变电路的工作原理- 单相桥式PWM逆变电路是将直流电源变换为交流电源的一种电力转换装置。
- 它由四个开关管和一个逆变输出滤波器组成，通过对开关管的控制实现脉宽调制。
三、单元控制器的概述- 单元控制器是单相桥式PWM逆变电路中的关键部分，负责对开关管进行控制，从而实现输出电压的调节。
- 单元控制器通常由PWM波形发生器、电流比较器和逻辑控制单元组成。
四、单元控制器的设计要点1. PWM波形发生器的设计- PWM波形发生器用于产生脉宽调制信号，常见的设计方法有基于比较器的设计和基于计数器的设计。
- 在设计中需要考虑输出电压的稳定性、脉宽分辨率和噪声抑制等因素。
2. 电流比较器的设计- 电流比较器用于检测逆变输出电流与参考电流的差值，并将差值信号送回到控制器中。
- 设计中需要考虑比较精度、动态响应和抗干扰能力等因素。
3. 逻辑控制单元的设计- 逻辑控制单元负责根据电流比较器的输出信号控制开关管的通断。
- 设计中需要考虑工作模式切换、保护功能和通信接口等因素。
五、单元控制器的性能评估与改进- 完成单元控制器的设计后，需要进行性能评估，包括输出电压波形、功率损耗和效率等方面。
- 根据评估结果可以对单元控制器进行调整和改进，以提高逆变电路的整体性能。
六、应用实例- 单相桥式PWM逆变电路的单元控制器广泛应用于家庭电器、工业自动化和新能源等领域。
- 它可以实现直流电源到交流电源的转换，满足不同领域对电能的要求。
七、结论- 单相桥式PWM逆变电路的单元控制器设计对逆变电路的性能和可靠性有着重要的影响。
- 在设计中，需要充分考虑PWM波形发生器、电流比较器和逻辑控制单元的设计要点。
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。
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。
单相桥式逆变pwm控制技术方程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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目录1.引言 .......................................................................................... - 2 -2.PWM控制的基本原理........................................................... - 2 -3.PWM逆变电路及其控制方法............................................... - 3 -4.电路仿真及分析 ...................................................................... - 4 -4.1双极性SPWM波形的产生 . (4)4.2三相SPWM波形的产生 (6)4.3双极性SPWM控制方式单相桥式逆变电路仿真及分析-7-5.双极性SPWM控制方式的单相桥式逆变电路和三相逆变电路比较分析 .................................................................................. - 12 -6.结论 ........................................................................................ - 13 -7.参考文献 ................................................................................ - 13 -1. 引言PWM 技术的的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM 技术。
它使电力电子装置的性能大大提高，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。
第一某些：单相电压型全桥逆变电路一、逆变电路(纯电阻负载)1、正常逆变电路负载串联电感并联电容后仿真成果：电感0.1H，电容0.07C。
2、移向逆变电路触发电平波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4触发电压，幅值为4v。
器件IGBT输出波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4输出电压与电流波形：（紫色为电压12v，黄色为电流2A）负载输出波形图：从上到下依次为输出电压波形（最大值为12V），输出电流（最大值为2A）。
10v1.7A负载串联电感并联电容之后仿真成果：第二某些：PWM波形发生器正弦波调制波频率决定了逆变器输出交流电压、电流频率。
为了产生频率为50HZ电压电流，将正弦波、三角波参数设立如下：一、单极性调制正弦波幅值范畴为[-3 3]，三角波幅值范畴为[0 4]，信号波范畴为[0 3] 下面各图依次为半个、一种、两个周期SPW波形图二、双极性控制方式第三某些：PWM技术在单相全桥逆变电路中应用下图依次为VT1、VT4与VT2、VT3不同周期时波形图。
一、纯电阻下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-1.7 1.7]，电压幅值范畴为[-10 10]二、负载与电感串联然后再与电容并联，在电感、电容滤波作用下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-0.8 0.8]，电压幅值范畴为[-10 10]参照文献[1]中北大学电子设计课程设计阐明书. 中北大学.[2]黄忠霖黄京. 电力电子技术MATLAB实践. 北京：国防工业出版社. .1.[3]单相SPWM逆变电源仿真设计. 黄朝飞.[4]广西大学毕业设计.。
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。
单相PWM逆变电路设计
摘要
随着信息技术的发展，单相PWM逆变器的使用越来越广泛，由于其优
良的调制效果，结构简单、维护方便，可以用于电力系统的变频调速和电
力供应装置的电源，如逆变器、纯电池供电系统以及微型电源等，这些应
用领域都需要非常精确的电力输出。
因此，研究和设计单相PWM逆变电路
显得尤为重要。
本文将以豪斯多夫模型为基础，介绍单相PWM逆变器的原理，分析其
工作原理，探讨其控制电路设计的要点，并基于此，设计一款稳定可靠的
单相PWM逆变电路，检验了其原理模型及其实际参数的吻合性。
本文首先介绍了单相PWM逆变器的工作原理及其基本原理模型，然后，介绍了其调制电路的设计要素，以及极限保护系统的控制方法。
接着，本
文介绍了一种基于微控制器的单相PWM逆变器的设计方案，用以实现单相
逆变系统的运行。
最后，本文提出了一种实际参数化的测试方案，采用多
种电压、电流和频率的负载条件进行实验，验证了该设计方案的有效性和
可靠性。
经过实验的检验，本文设计的单相PWM逆变器具有较高的运行精度、
稳定性和可靠性，能够满足其应用场景的要求。
关键词：单相PWM逆变，调制电路。
单相桥式PWM逆变电路发布: 2011-9-6 | 作者: —— | 来源:luliangchao| 查看: 473次| 用户关注：单相桥式PWM逆变电路结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。
以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。
负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。
负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。
V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。
V4关断V3开通后，io从V3单相桥式PWM逆变电路结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。
以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。
负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。
负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud 。
V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud 。
V4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。
uo总可得到Ud和零两种电平。
单相桥式PWM逆变器电路图原理分析继上篇文章的介绍，本章我们将着重单相桥式逆变器电路图。
从原理上剖析该逆变电路的工作流程，让广大电子爱好者能得到帮助和启示，下面我们详细讲述这一原理。
图1是采用电力晶体管作为开关器件的电压型单相桥式逆变电路，设负载为电感性，对各晶体管的控制按下面的规律进行：在正半周期，让晶体管V1一直保持导通，而让晶体管V4交替通断。
当天V1和V4导通时，负载上所加的电压为直流电源电压Ud 。
当V1导通而使V4关断后，由于电感性负载中的电流不能突变，负载电流将通过二极管VD3续流，负载上所加电压为零。
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。
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所示。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作用于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份，那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步，如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的面积（冲量）分别与①、②、③…面积相等，于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制（重点）图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示，图中的高频三角波v c成为载波，正弦波v r称为调制波或参考调制波。
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。
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所示。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作用于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份，那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步，如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的面积（冲量）分别与①、②、③…面积相等，于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制（重点）图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示，图中的高频三角波v c成为载波，正弦波v r称为调制波或参考调制波。
单相pwm逆变电路工作原理
单相PWM逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电路，其工作原理主要基于脉宽调制（PWM）技术。
在单相PWM逆变电路中，主要包含整流电路、逆变桥和控制电路等部分。
其中，整流电路用于将交流电转换为直流电，逆变桥则由多个功率开关器件（如IGBT、MOSFET等）组成，控制电路则负责生成PWM波形并控制功率开关器件的通断。
当控制电路输出PWM波形时，会控制逆变桥中的功率开关器件按照一定规律进行通断。
这样，就可以在逆变桥的输出端得到一系列幅值相等但宽度不同的脉冲电压。
这些脉冲电压经过滤波电路后，就可以得到平滑的正弦波或所需波形的交流电压。
具体来说，单相PWM逆变电路的工作过程可以分为以下几个步骤：
整流：将交流电源经过整流电路转换为直流电源。
逆变：通过控制逆变桥中功率开关器件的通断，将直流电源逆变为交流电源。
在这个过程中，控制电路会根据所需输出的交流电压的波形和频率，生成相应的PWM波形并控制功率开关器件的通断。
滤波：经过逆变后得到的交流电压是一系列脉冲电压，需要通过滤波电路进行平滑处理，以得到正弦波或所需波形的交流电压。
总之，单相PWM逆变电路是一种基于PWM技术的电力电子变换器，它可以将直流电转换为交流电，并具有输出电压稳定、波形好、效率高等优点。
单相正弦波PWM逆变电路1、单相逆变原理如图(1)所示为单相逆变电路的基本原理，当开关管VT1和VT4导通而VT2和VT3关断时，输出的电压为正的方波电压；当开关管VT2和VT3导通而VT1和VT4关断时，输出的电压为负的方波电压，从而实现了直流电压到交流电压的变换，这就是逆变器的基本思路。
图（1）单相逆变电路对于单相逆变电路，其调制的方法有很多，通常有方波调制方法、斩控调制方法、阶梯波调制方法。
方波调制方法的控制比较简单，但输出的交流谐波较大，因此很少使用；阶梯波调制方法的使用需要将多组的单相逆变器进行移相叠加组合，从而获得相应的交流阶梯波形，该方法只有在大功率场合使用；斩控调制方法是指在一定的开关调制频率条件下，调制脉冲的幅值恒定，而调制脉冲的宽度可变，一般调制波形的宽度按正弦分布，则称为正弦脉冲宽度调制（SPWM）。
2、仿真图(2) 单相逆变仿真图在本实验的仿真中采用SPWM进行调制，其有三种控制方案：单极性SPWM控制、双极性SPWM控制、倍频单极性SPWM控制，我们主要对单极性SPWM控制、双极性SPWM 控制进行仿真，并通过仿真波形进行比较分析。
仿真中单相逆变仿真图如图(2)所示，仿真参数V i =100V ，电感为2mH ，纯阻性时电阻为5Ω，阻感性时电阻设为1Ω，输出的电流为I o 。
2.1单极性调制2.1.1单极性控制原理所谓单极性SPWM 控制是指逆变器的输出脉冲具有单极性特征。
为实现单极性SPWM 控制，根据单相电压型正弦波逆变器的电路桥臂控制功能的不同，可将其分为周期控制桥臂和调制桥臂。
当负载为纯阻性，输出的电压和输出的电流波形相同，只是幅值不同。
当负载为阻感负载时，在输出电压的正半周期，让VT1保持通态，VT2保持断态，VT3和VT4交替通断。
由于负载电流比电压滞后，因此在电压正半周，电流有正有负。
在电流为正的的区间，VT1和VT4导通，负载电压等于输入电压U i ；VT4关断时，负载电流通过V1和VT3续流负载电压为0。
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。
该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。
本次课程设计研究单相桥式PWM逆变电路，通过该电路实现逆变电源变压、变频输出。
1.2 课题的目的1) 通过对单相桥式PWM逆变电路的设计，掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，综合运用所学知识，进行单相桥式全控整流电路和系统设计的能力。
2) 了解与熟悉单相桥式PWM逆变电路拓扑，控制方法。
3) 理解和掌握单相桥式PWM逆变电路及系统的主电路、控制电路和保护电路的设计方法，掌握元器件的选择计算方法。
4) 具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。
1.3课题的内容及要求对单相桥式PWM逆变电路的主电路和控制电路进行设计，设计参数如下：直流电压为100V；阻感负载；负载中R=2 ，L=1mH；要求输出频率范围：10HZ~100HZ。
1.4 课题的意义电力系统变电站和调度所的继电保护和综合自动化管理设备有的是单相交流供电的，其中有一部分是不能长时间停电的。
普通UPS设备因受内置蓄电池容量的限制，供电时间比较有限，而直流操作电源所带的蓄电池容量一般都比较大，所以需要一套逆变电源将直流电逆变成单相交流电。
逆变电源的工作原理与UPS有以下两点区别：1）逆变电源不需要与交流电网锁相同步，因为其负载可以瞬间停电（几秒以内）。
2）逆变电源的输入直流电压为180～285V，而UPS内置电池电压为12V或24V。
二单相桥式逆变电路根据直流侧电源性质的不同,逆变电路可分为：电压型逆变电路——电压源型逆变电路和电流型逆变电路，又称为电流源型逆变电路。
2.1 电压型逆变电路2.1.1 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)交流侧输出电压为矩形波，输出电流和相位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。
2.1.2 单相全桥逆变电路的移相调压方式：共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。
两对桥臂交替导通180°。
输出电压和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U d来实现。
阻感负载时，还可采用移相的方式来调节输出电压——移相调压。
图1图22.1.3 带中心抽头变压器的逆变电路交替驱动两个IGBT ，经变压器耦合给负载加上矩形波交流电压。
两个二极管的作用也是提供无功能量的反馈通道。
U d 和负载参数相同，变压器匝比为1：1：1时，u o 和i o 波形及幅值与全桥逆变电路完全相同。
此电路与全桥电路的比较： 1）比全桥电路少用一半开关器件。
2）器件承受的电压为2U d ，比全桥电路高一倍。
3）必须有一个变压器 。
图5-7 单相全桥逆tO tOtO tOt O?GuG u GuG uoi ot 1 t 2t 3i ou o V 3的基极信号比V 1落后θ （0＜ θ ＜180 °）。
V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1前移180°－θ。
输出电压是正负各为θ 的脉冲。
改变θ 就可调节输出电压。
故移相调压就是调节输出电压的脉宽。
带中心抽头变压器的逆变电图32.2 电流型逆变电路2.2.1电流型逆变电路主要特点：1) 直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。
2) 交流侧输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。
输出电压波形和相位因负载不同而不同。
3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。
电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。
换流方式有负载换流、强迫换流。
2.2.2 单相电流型逆变电路图4单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路此电路的工作原理如下：1）由四个桥臂构成，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器，用来限制晶闸管开通时的d i/d t。
2）工作方式为负载换相。
3）电容C 和L 、R 构成并联谐振电路。
4）输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。
5）负载电路对基波呈现高阻抗而对谐波呈现低阻抗，故负载电压波形接近正弦波。
工作分析一个周期内有两个导通阶段和两个换流阶段。
图5并联谐振式逆变电路工作波形5) i ｏ在t 3时刻，即i VT1=i VT2时刻过零，t 3时刻大体位于t 2和t 4的中点。
OO OO OOOOuG1,uG2,iTiouuAVT 2,3VT 1,46) t= t 4时，VT 1、VT 4电流减至零而关断，换流阶段结束。
t 4-t 2= t称为换流时间。
2.2.3保证晶闸管的可靠关断及有关参数计算。
晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT 1、VT 4承受一段反压时间t ，t= t 5- t 4应大于晶闸管的关断时间t q 。
为保证可靠换流，应在u o 过零前t= t 5- t 2时刻触发VT 2、VT 3 。
.t为触发引前时间 ：i o 超前于u o 的时间：表示为电角度 ：为电路工作角频率；、分别是t、t对应的电角度。
忽略换流过程，i o 可近似成矩形波，展开成傅里叶级数：基波电流有效值 ： 负载电压有效值U o 和直流电压U d 的关系（忽略L d 的损耗，忽略晶闸管压降）：δγβt t t =+2t t t γϕβ=+22t t γβγϕωβ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭d o1d0.92I I π==d o 411sin sin 3sin 535I i t t t ωωωπ⎛⎫=+++ ⎪⎝⎭ddo 1.11cos 22cos UU ϕϕ==实际上如中频加热过程中，感应线圈参数随时间变化，必须使工作频率适应负载的变化而自动调整，这种控制方式称为自励方式；定工作频率的控制方式称为他励方式。
自励方式存在起动问题，解决方法：1）先用他励方式，系统开始工作后再转入自励方式；2）附加预充电起动电路，形成衰减振荡后，再转入自励。
三单相桥式PWM逆变主电路设计（设计选择单相桥式电压型逆变电路，采用PWM控制技术）：3.1 逆变控制电路的设计逆变电源控制电路的核心是SPWM发生器。
SPWM的实现包括分立电路、集成芯片和单片机实现。
它们的电气性能和成本有所不同，各有自己的优势和不足之处。
逆变电源SPWM电路的调制频率固定为50Hz不变，为了降低成本，这里用分立电路组成，如图（3-1）所示。
图6单相SPWM逆变电源控制电路放大第一路T r1,T r4输出，第二路T r2,T r3输出 IC3输出正值比较 IC47、8。
图7正弦波发生器C1=0.08µ、R1=10k,C2=0.08µ,R2=1.8k,R3=1.8k,R6=180k,R4=1.6k,R5=1.6k上图中以标准的正弦波信号为参考，将输出电压的反馈信号与之相比较，经由IC1及其外围电路组成的PI 型误差放大器调节后得到一个控制信号，送到IC2去调制三角波，既可得到SPWM 波形。
IC3和IC4分别为正负值比较器，它们的输出信号分别IC5和IC6，从而将SPWM 交替地分成两路，各自放大后驱动相应的开关管对，控制主回路完成SPWM逆变。
需要注意的是，驱动电路要将每一路信号分成相互隔离的两路，分别驱动处于对角位置上的两只开关管。
图3-4为双极性SPWM调制方式波形。
以上控制电路的特点是不仅能控制正弦波输出的有效值，还能调节输出电压的瞬时值，优化波形，减小谐波失真，提高带负载能力。
图9 双极性SPWM调制方式波形3.2 正弦波输出变压变频电源调制方式3.2.1 正弦脉宽调制技术随着逆变器控制技水的发展．电压型逆变器出现了多种的变压、变频控制方法。
目前采用较多的是正弦脉宽调制技术即SPWM控制技术。
单相全桥式电压型SPWM逆变器电路拓扑结构图如图（3-5）所示。
图 (3-5) 中S1~S4的通断由正弦脉宽调制产生的信号来控制。
SPWM正弦脉宽调制可分为双极性调制方式、单极性调制方式和单极性倍频调制方式。
图10拓扑主电路图3.2.2单极性调制方式单极性调制方式的特点是在一个开关周期内两只功率管以较高的开关频率互补开关，保证可以得到理想的正弦输出电压：另两只功率管以较低的输出电压基波频率工作，从而在很大程度上减小了开关损耗。
但又不是固定其中一个桥臂始终为低频(输出基频)，另一个桥臂始终为高频[载波频率)，而是每半个输出电压周期切换工作，即同一个桥臂在前半个周期工作在低频，而在后半周则工作在高频，这样可以使两个桥臂的功率管工作状态均衡，对于选用同样的功率管时，使其使用寿命均衡，对增加可靠性有利。
3.2.3 双极性调制方式双极性调制方式的特点是4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，虽然能得到正弦输出电压波形，但其代价是产生了较大的开关损耗。
