正弦脉宽调制（SPWM）控制
2010-09-18 ylw527 + 关注献花(4)
为了使变压变频器输出交流电压得波形近似为正弦波，使电动机得输出转矩平稳，从而获得优秀得工作性能，现代通用变压变频器中得逆变器都就是由全控型电力电子开关器件构成，采用脉宽调制(pulse width modulation, 简称pwm ) 控制得，只有在全控器件尚未能及得特大容量时才采用晶闸管变频器。应用最早而且作为pwm控制基础得就是正弦脉宽调制(sinusoidal pulse
width modulation, 简称spwm)。
图3-1 与正弦波等效得等宽不等幅矩形脉冲波序列
3、1 正弦脉宽调制原理
一个连续函数就是可以用无限多个离散函数逼近或替代得，因而可以设想用多个不同幅值得矩形脉冲波来替代正弦波，如图3-1所示。图中，在一个正弦半波上分割出多个等宽不等幅得波形(假设分出得波形数目n=12)，如果每一个矩形波得面积都与相应时间段内正弦波得面积相等，则这一系列矩形波得合成面积就等于正弦波得面积，也即有等效得作用。为了提高等效得精度，矩形波得个数越多越好，显然，矩形波得数 目受到开关器件允许开关频率得限制。
在通用变频器采用得交-直-交变频装置中，前级整流器就是不可控得，给逆变器供电得就是直流电源，其幅值恒定。从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅得矩形波用一系列等幅不等宽得矩形脉冲波来替代(见图3-2)，只要每个脉冲波得面积都相等，也应该能实现与正弦波等效得功能，称作正弦脉宽调制(spwm)波形。例如，把正弦半波分作n等分(在图3-2中，n=9)，把每一等分得正弦曲线与横轴所包围得面积都用一个与此面积相等得矩形脉冲来代替，矩形脉冲得幅值不变，各脉冲得中点与正弦波每一等分得中点相重合，这样就形成spwm波形。同样，正弦波得负半周也可用相同得方法与一系列负脉冲波等效。这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效得spwm波形称作单极式spwm。
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1 / 5 实验四 SPWM逆变电路实验
一、实验目的
1．掌握单相正弦波（SPWM）逆变电路的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。
2．熟悉正弦波发生电路、PWM专用集成电路SG3525的工作原理与使用方法。
二、实验仪器
1. MCL－III教学实验台主控制屏
2. NMCL-22实验
3. 双踪示波器
4. 万用表
三、脉宽调制信号产生原理
脉宽调制信号由专用集成芯片SG3525产生。SG3525芯片不仅能产生频率灵活可变的方波，而且可输出正弦PWM（SPWM）信号，以提高后接变压器的工作频率。为了使SG3525产生一个SPWM信号，可在芯片的9脚处加入一个幅度可变的正弦波（图b），与5脚处的锯齿波（图a）信号进行比较，从而获得SPWM控制信号，改变正弦波的幅值，即改变调制度M（调制度定义为正弦波调制波峰Urm与锯齿波载波峰值Utm之比，即M=Urm/Utm）就可以改变输出电压的幅值，.
四、实验内容和要求
实验内容：
1．SPWM波形发生器测试。
2．逻辑延时时间的测试。
3．带不同负载时，输出电压波形的测试。
实验方法：
1．SPWM波形的观察
（1）观察“SPWM波形发生器”的正弦信号Ur波形（2端对地），改变正弦波频率调节电位，测试其频率可调范围。
（2）观察三角波Uc的波形（1端对地），观察并记录其顶点UH、谷点UL， 测试并记录其频率范围。
（3）观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM（3端对地）。传播优秀Word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！
2．逻辑延时时间的测试
将SPWM波形发生电路的“3”端与DLD电路的“1”端相连，用双踪示波器同时观察DLD电路的“1”、“3”端波形，并记录延时时间Td。（该步骤做完后，不要拆这根连线）
3．带电阻负载时输出电压的测试。
（1）将NMCL-22挂箱的U、V、W与电源的U、V、W相连接。
单相全桥逆变电路双极性SPWM调制电路
1逆变主电路设计
1.1逆变电路原理及相关概念
逆变与整流（Rectifier）是相对应的，把直流电变为交流电的过程称为逆变。
根据交流侧是否与交流电网相连可将逆变电路分为有源逆变和无源逆变，在不
加说明时，逆变一般指无源逆变，本文针对的就是无源逆变的情况；根据直流
侧是恒流源还是恒压源又将逆变电路分为电压型逆变电路和电流型逆变电路，电压型逆变电路输出电压的波形为方波而电流型逆变电路输出电流波形为方
波，由于题目要求对输出电压进行调节，所以本文只讨论电压型逆变电路；根
据输出电压电流的相数又将逆变电路分为单相逆变电路和三相逆变电路，由于
题目要求输出单相交流电，所以本文只讨论单相全桥逆变电路。
1.2单相全桥逆变电路设计
单相全桥逆变电路，如下图所示：其特点是有四个桥臂，相当于两个半桥
电路的组合，其中桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180，其输出矩形波的幅值是半桥电路的两倍。全桥电
路在带阻感负载时还可以采用移相调压的方式输出脉冲宽度可调的矩形波。
图 1单相全桥逆变电路
1.3建立单项全桥逆变电路的Simulink的仿真模型
1.3.1模型假设
1)所有开关器件都是理想开关器件，即通态压降为零，断态压降为无穷大，并认为各 开关器件的换流过程在瞬间完成，不考虑死区时间。
2)所有的输入信号包括触发信号、电源电压稳定，不存在波动。
1.3.2利用MATLAB/Simulink进行单项全桥逆变电路仿真
在Simulink工作空间中添加如下元件： Simscape/SimPowerSystems/PowerElectronics中的Diode、IGBT模块
华北工学院97届毕业论文
第 页 1 引 言
随着电力电子技术的飞速发展，正弦脉宽调制（SPWM）变频器也得到了大力的发展，在各个领域内得到了广泛的应用。SPWM变频器主要应用于中小容量，高性能的交流调速系统中，这种新型的变频器具有如下的优点：
(1) 输出电压的幅值和频率均在逆变器内控制和调节，可以方便的实现压频比恒定控制或低频时幅值电压的补偿等功能，系统的动态性能较好;
(2) 功率变化只在逆变器内完成，逆变器可由二极管整流供电，电网的功率因数较高；
(3)由SPWM逆变器供电的异步电机的电流波形接近正弦波，谐波分量较少，矩阵脉动小，改善了电动机的运行性能。
鉴于正弦脉宽（SPWM）变频器的上述优点，以及在实际电气传动系统中，不同设备对电源的不同需求。本文采用了新型功率器件IGBT和8031AH单片机控制系统，设计了一种新型的单相桥式SPWM变频电源。该变频电源采用恒压频比控制，即U/F为常数，能使主频率在0 ～ 100Hz内可调，且将软件设计和硬件设计结合起来，减少了硬件电路的不必要的成本，又使软件编程不至于繁锁。
本设计由我和张建忠同学合作完成，我主要作硬件原理设计参数计算与软件编程、调试等工作，具体内容在本论文中有详述。而有关硬件绘图、电路仿真及电路介绍等内容可参阅张建忠同学的毕业论文。
由于设计者的能力有限，在设计过程中得到了常宝林老师的悉心教导和大力协助，才将本设计顺利的完成。在此，向指导老师并支持过我们的各位老师表示衷心的感谢。
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目 录
第一章 脉宽调制（PWM）逆变器
一、 脉宽调制技术（PWM）及其分类……………………..
