单相SPWM逆变电路设计与仿真

单相桥式有源逆变电路设计

长江职业学院

电力电子技术课程设计报告

学 院： 机电学院

学生姓名： 余鸿 指导教师： 李莎 专 业： 电气自动化 班 级： 电气1401

日 期： 2015.12

单相桥式有源逆变电路设计

摘要：整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条和方法已成熟十几年了，随件。基本原理着我国交直流变换器市

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单相桥式有源逆变电路设计

场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。在逆变电路中，把直流电能经过直交变换，向交流电源反馈能量的

变换电路称之为有源逆变电路，相应

18KVA三相逆变器设计与仿真

姓 名：班 级：学 号：同组同学：

卢曰海 电气4班 熊瑶 张强 张亮

11 1110200a11

目录

1.1技术要求 1 1.2三相逆变器电路 1 1.3交-直-交变压变频器的工作原理 1 1.4负载参数计算 2 1.5滤波电容计算 3

1.6无隔离变压器时，逆变器输出电流有效值 3 1.7无隔离变压器时，逆变器输出电流峰值 3 1.8滤波电感计算 4 1.9逆变电路输出电压

实验七 单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验

一、实验目的

(1)熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成。 (2)熟悉ICL8038的功能。 (3)掌握SPWM波产生的基理。

(4)分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响。

二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 5 6 型 号 DJK01 电源控制屏 DJK06 给定及实验器件 DJK09 单相调压与可调负载 DJK14单相交直交变频原理 双踪示波器 万用表 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块 该挂件包含“二极管”等模块 该挂件包含“单相自藕调压器” 等模块 自备 自备 三、实验线路及原理 采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。实验电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。

(1)主电路部分: V1V3G1G3AC + 42L G2G4O ACAV2V4-D

AC/DC (整流) DC/AC (逆变)

图4-1 主电路结构原理图

如图4-1所示, 交直流变换部分（AC/DC）为不可控整流电路（由实验挂箱DJK09提供）；

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

实 验 报 告

课程名称：

现代电力电子技术

实验项目： 单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路验 实验时间： 实验班级：

总 份 数： 指导教师：

自动化 学院 电力电子 实验室

二〇〇 年 月 日

朱鹰屏

广东技术师范学院实验报告

学院： 自动化学院 姓名：

电气工程及其自

专业： 班级：

动化 学号：

组别：

组员： 指导教师签名：

成绩：

实验地点： 电力电子实验室 实验日期： 预习情况

操作情况 考勤情况 数据处理情况 实验 （六） 项目名称：单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验 1. 实验目的和要求

(1)熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成。 (2)熟悉ICL8038的功能。 (3)掌握SPWM波产生的基理。

(4)分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响。

2. 实验原理

采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。实验电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。

主电路部分: AC

AC-4G1+2V1

单相全桥型逆变电路原理

+

V1 VD1 R io uo VD2 V4 -

V3 VD3

L Ud C V2 VD4

电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180° 电压型全桥逆变电路输出电压uo的波形和半桥 电路的波形uo形状相同，也是矩型波，但幅值 高出一倍，Um=Ud

输出电流io波形和半桥电路的io形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间

u o U m O t - U m o

i

t 3 t t 2 1 V 1 VD 1 VD

V 2 2

O

t 4 t t 5 6 V 1 VD

1

t V 2 ON

VD 2

单相半桥电压型逆变电路工作波形

全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的， 对电压波形进行定量分析将幅值为Uo的矩形波 uo展开成傅里叶级数，得

4Ud?11??sin?t?sin3?t?sin5?t??? uo???35?其中基波幅值Uo1m和基波有效值Uo1分别为

Uo1m?4Ud??1.27UdUo1?22Ud??0.9Ud

上述

单相全桥逆变电路讲解

首先介绍学习硬件电路的重要性和必要性 重要性：找工作面试、考研面试和在以后工作 重要性 中都是很好的基础，起到良好的作用。 以此为基点，展开，引用李泽元 李泽元老师的话： 李泽元 “现在知识面很宽很大，不可能面面具到，且 搞的人很多，要找一个自已感兴趣的点，深入 研究，动手实践做实验，在实验中发现问题和 解决问题，然后再扩展。”

首先介绍学习硬件电路的重要性和必要性 必要性：这个电路的选取有代表性，由于桥式 必要性 逆变电源在选择功率开关器件耐压要求可以稍 低，并有较高的功率输出，现通常采用全桥式 逆变电路来实现较大功率输出。单相三相全桥 逆变电路应用范围广(各种开关电源如电源车 载电源、航空电源、电信电源等；各种电机调 速如空调、电焊机等；变频器；牵引传动等领 域)。

整体安排一、基础知识讲解(计划两至三个半天) 基础知识讲解(计划两至三个半天)

开关管(MOSFET和IGBT)知识、电阻 电容等基本知识、芯片 管脚功能(IR2110 、 SG3525、LM339、 MUR8100 、IRFP450 )

主电路、控制电路的工作原理、参数的 确定

整体安排二、PROTEL介绍 、原理图绘制(计划三个半天) 介绍 原理图绘制(计划三个

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

目 录

前言 ..................................................................... 1 1 概述 ................................................................... 2 1.1有源逆变电路的概述 .................................................. 2 1.1.1有源逆变技术的分类和发展 ........................................ 2 1.1.2有源逆变技术的应用 .............................................. 3 1.2 SIMULINK/POWER SYSTEM概述........................................... 5 1.2.1 SIMULINK简介 ................................................... 5 1.2.2 POWER SYSTEM 简介 .................

设 计 报 告

设计者：林东 刘丽玲 温定贤 指导教师：周小方老师 日期：2008年8月30日

单相SPWM逆变电源

摘要

本设计以PIC16F877A单片机为核心，利用面积等效法生成SPWM波，通过控制逆变器件的工作状态实现对输出的控制，从而得到频率和大小都可调的正弦交流电。该逆变电源输出的正弦交流电精度高，性能稳定，实用价值高。 关键词：PIC16F877A、面积等效、逆变

1系统设计

1.1方案论证

根据设计要求，电路的主要功能是将输入的单相交流电先转变成直流电，再通过逆变电路和控制电路将直流电转变成大小和频率都可调的单相交流电，即为交直交变频电路。因此系统主要应包括两部分：逆变电路和驱动电路。 1、逆变电路[1]

逆变电路主要是通过控制回路输出宽度按正弦规律变化的脉冲来控制开关器件的通断，从而输出正弦波。由于交直交变频器主要用于交流电机的调速，即负载为阻感负载，系统运行时需要消耗无功功率，而采用全桥逆变电路可以实现能量的双向流动，由交流侧向直流侧反馈无功能量，故逆变电路采用单相全桥逆

变电路。 2、驱动