数字控制PWM逆变器性能分析及改进
如何提高PWM逆变电路的直流电压利用率？
如何提高PWM逆变电路的直流电压利用率？
要提高PWM逆变电路的直流电压利用率，可以采取以下几种方法：
1.提高开关器件的工作电压：选择高电压耐受能力的开关器
件，使其能够承受更高的直流电压。
这样可以减少开关器
件的串联数，降低开关器件的开关损耗，提高直流电压利
用率。
2.优化输出滤波电路：逆变电路的输出滤波电路用于滤除谐
波成分。
通过合理设计输出滤波电路，可以降低滤波电路
的损耗，减少谐波损耗，提高直流电压利用率。
3.优化PWM调制策略：采用合适的PWM调制策略，使得
开关器件在合适的时刻进行开通和关断，减小开关器件的
功率损耗。
常见的优化PWM调制策略包括最小功率损耗
PWM（Minimum Loss PWM）和最小谐波失真PWM
（Minimum Harmonic Distortion PWM）等。
4.降低开关损耗：通过选择具有快速开关速度和低导通和关
断损耗的开关器件，可以减小开关损耗，提高直流电压利
用率。
5.提高控制精度：通过精确的PWM控制算法和高速控制器，
可以实现更精确的控制和调节，减少功率损耗，提高直流
电压利用率。
6.选择高效输入电源：选择高效的输入电源，例如直流电源，
能够减少输入功率的损耗，提高直流电压利用率。
综合以上方法，可以继续提高PWM逆变电路的直流电压利用率，减少能量损耗，提高电路的效率。
实际应用中，根据具体的需求和系统要求，选择合适的优化策略和控制技术，以实现最佳的电压利用率。
PWM逆变器共模电磁干扰分析及抑制技术研究
PWM逆变器共模电磁干扰分析及抑制技术研究PWM（脉宽调制）逆变器是一种广泛应用于电力电子领域的重要设备。
然而，随着其在各种应用中的普及，其共模电磁干扰（EMI）问题也逐渐暴露出来。
本文通过分析PWM逆变器的共模电磁干扰问题，并探讨了一些抑制技术，以提高设备及系统的EMI性能。
首先，我们需要了解PWM逆变器产生的共模电磁干扰的原因。
共模电磁干扰是指电磁信号同时出现在系统的两个参考点之间，并可能对其他设备或系统产生干扰。
PWM逆变器主要通过高频开关器件的开关过程来实现电能的转换，因此其开关频率的高低直接影响着EMI的程度。
高开关频率会导致更多的高次谐波成分，从而增加了共模电磁干扰的产生。
其次，本文将分析PWM逆变器的工作原理，以了解其产生共模电磁干扰的机制。
PWM逆变器通过周期性的开关过程将直流电能转换为交流电能。
在开关过程中，由于开关器件的非线性导致的高次谐波成分产生，这些高次谐波成分会通过导线、电缆等传导途径传输，并引起共模电磁干扰。
针对PWM逆变器的共模电磁干扰问题，本文提出了一些抑制技术。
首先是滤波技术，包括使用滤波电容、滤波电感等元件，以减小共模电磁干扰的传导。
其次是对PWM逆变器的开关频率进行优化，选择合适的开关频率，使高次谐波成分的幅度减小，从而减小共模电磁干扰的产生。
此外，地线的设计和布局也是重要的一环，合理的地线设计和布局可以有效地减小共模电磁干扰的传导。
另外，本文还探讨了一些先进的抑制技术，如采用无电感电源模块（LLC）逆变器来替代传统的PWM逆变器。
无电感电源模块逆变器通过使用共模电感来减小共模电磁干扰的产生，并通过在输入电路中引入滤波电容来增加滤波效果，从而达到更好的抑制共模电磁干扰的效果。
综上所述，本文通过对PWM逆变器的共模电磁干扰问题进行了分析，并提出了一些抑制技术。
这些技术可以有效地减小共模电磁干扰的产生，提高设备及系统的EMI性能。
未来，我们还可以进一步研究和改进这些技术，以应对不断增长的EMI抑制需求综上所述，本文通过分析PWM逆变器的共模电磁干扰问题，提出了一些有效的抑制技术。
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。
电力系统中的逆变器控制与优化技术研究
电力系统中的逆变器控制与优化技术研究电力系统中的逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置，广泛应用于电力传输、实验室设备、家庭电器等领域。
逆变器的控制与优化技术对于确保电力系统稳定运行和提高电力转换效率至关重要。
本文将重点研究电力系统中逆变器控制与优化技术的相关内容。
首先，逆变器的控制技术是实现逆变器正常运行的关键。
常见的逆变器控制技术包括PWM控制、MPPT控制和电网同步控制。
PWM（脉宽调制）是目前最常用的逆变器控制技术之一。
该技术通过调整逆变器输入信号的脉冲宽度，控制逆变器输出电压的幅值和频率。
PWM控制技术具有电路简单、控制精度高、反应速度快等优点，因此在电力系统中得到了广泛应用。
MPPT（最大功率点跟踪）是一种用于太阳能逆变器的控制技术。
该技术通过追踪太阳能电池板的最大功率点，调整逆变器工作点，以使逆变器输出功率最大化。
MPPT控制技术的应用可以显著提高太阳能逆变器的效率和电能转换效率。
电网同步控制是逆变器在接入电力系统时应用的一种控制技术。
电网同步控制技术能够确保逆变器输出电流和供电网络中的电流同步和协调，从而避免了逆变器对电力系统造成的电压波动和电网频率不稳定的问题。
其次，逆变器优化技术的研究旨在提高逆变器的功率转换效率和能源利用效率。
常见的逆变器优化技术包括功率因数校正、谐波抑制和降低开关损耗。
功率因数校正技术用于改善逆变器在电力系统中的功率因数，以减少逆变器对电力系统造成的谐波干扰和功率损耗。
通过使用功率因数校正器件，逆变器可以提高功率因数，达到对电力系统的更好适应。
谐波抑制技术旨在减少逆变器产生的谐波干扰，避免对电力系统和其他电器设备造成影响。
通过使用滤波器、降噪器和谐波抑制器等装置，可以有效地抑制逆变器产生的谐波，提高逆变器在电力系统中的工作效率和稳定性。
降低开关损耗是逆变器优化技术的重要目标之一。
逆变器的开关损耗会导致能量浪费和设备寿命缩短。
通过提高逆变器的开关频率、减少开关时间和优化开关控制策略，可以有效降低逆变器的开关损耗，提高电能转换效率。
用于三相PWM并网逆变器的改进型幅相控制方法
三相PWM并网逆变器的改进幅相控制方法摘要:在本文中，介绍了一种三相并网逆变器幅相矢量调节控制方法。
为了解决系统启动时过大浪涌电流，过慢的动态响应速度问题，采用启动电压预测控制和电流前馈控制，用于改善系统的动态性能。
通过在一个三相并网逆变器上进行实验证明提出的控制方法的合理性。
关键词：三相PWM并网逆变器，幅相控制（PAC），启动电压预测控制，电流前馈控制引言三相PWM并网逆变器能够将没有谐波污染的电流馈送到电网。
因此，它可以应用到很多情况下，比如太阳能光伏发电，风力发电和再生能源等。
三相PWM并网逆变器的电流控制方法可以分为两类，直接电流控制和间接电流控制，直接电流控制包括滞环电流控制，空间矢量控制等。
这些控制方法能够获得较快的电流响应速度，但是控制结构和算法比较复杂。
间接电流控制又称作幅相控制。
它的优点是控制简单，没有电流前馈而且成本低。
然而，和直接电流控制相比较，它的电流响应速度不是很快。
目前关于幅相控制的研究的主要问题是改善系统的动态性能和设计系统参数，它们没有改善系统的动态性能。
在有些情况下并网逆变器必须频繁的起停。
并网逆变器的启动动态性能对馈送到电网的电能质量有很大的影响。
在本文中，根据相关研究，设计了一个15KW的三相PWM并网逆变器。
而且为了解决系统启动时的过大的浪涌电流和较慢的动态响应速度问题，采用了启动电压预测控制和电流前馈控制。
实验结果证明了控制方法的合理性。
1 主电路结构和工作原理1.1 主电路结构三相PWM并网逆变器的主电路结构由一个具有六个IGBT和反并联二极管的整流桥，直流母线电容和串联电感组成。
如图1所示，系统的输出的交流电直接并入电网中，直流输入端口接带有隔离二极管的E G，二极管主要确保电能只流向电网。
在系统启动前，所有的IGBT都是关断的。
电能不能馈送到电网，电源电流为零。
系统启动后，直流母线电压保持在由控制器设置的电压上，所有的IGBT都由PWM波控制通断，将电能馈送到电网。
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。
陈国呈pwm逆变技术及应用
陈国呈pwm逆变技术及应用陈国呈PWM逆变技术及应用PWM逆变技术是指利用脉宽调制（PWM）技术将直流电转换为交流电的一种电力电子技术。
它具有频率可调、输出电压可控、波形纹理好等特点，在工业控制、电力变换等领域有广泛应用。
一、PWM逆变技术原理PWM逆变技术原理是利用高频开关器件如IGBT、MOSFET等，通过控制开关器件的导通和关断时间，使得开关器件的平均电压等于输入直流电源的电压。
通过连续的打开和关闭操作，将直流电源转换为交流电，实现对输出电压幅值和频率的可控。
PWM逆变技术的核心是脉宽调制技术，其原理是通过控制开关器件的导通时间，改变输出电压的占空比，从而实现输出波形的改变。
脉宽调制技术可以按照一定的规律改变开关器件的导通和关断时间，形成不同形状的输出波形。
常见的脉宽调制技术有如下几种：单脉冲宽度调制（SPWM）、多脉冲宽度调制（MPWM）、正弦脉冲宽度调制（SPWM）等。
二、PWM逆变技术的应用1. 工业控制领域：PWM逆变技术在工业控制领域广泛应用于交流电动机的变频调速系统。
传统的交流电机调速系统通常采用变压器调整电源电压的方式，调速稳定性差，效率低下。
而采用PWM逆变技术的变频调速系统可以实现对交流电动机的电压和频率进行精确控制，提高调速精度和效率。
2. 电力变换领域：PWM逆变技术在电力变换领域主要应用于直流输电系统中的逆变变压器。
直流输电系统是一种高压直流传输电能的技术，将直流电能转换为交流电能可以实现不同电压等级之间的能量转换和输送。
而PWM逆变技术可以控制逆变变压器的输出频率和幅值，实现直流输电系统的正常运行。
3. 可再生能源领域：随着可再生能源的快速发展，如光伏发电、风能发电等，PWM逆变技术在这些领域也得到了应用。
例如，光伏逆变器是将太阳能电池板发出的直流电能转换为交流电能的装置，其中就采用了PWM逆变技术。
通过PWM逆变技术可以提高光伏逆变器的电能转换效率，减小对电网的谐波干扰。
基于PWM的逆变电路分析
基于PWM的逆变电路分析逆变电路是一种将直流电转换为交流电的电子电路。
其中，基于PWM （脉宽调制）的逆变电路是最常见的一种类型。
PWM逆变电路基于逆变器和PWM控制器的组合，实现将直流电转换为交流电的功能。
逆变器通常由开关元件（如二极管或场效应管）、滤波电路和输出变压器组成。
PWM控制器通常由比较器、误差放大器和PWM调制电路组成。
PWM调制电路通过调整开关元件的通断时间比例来控制输出电压的幅值和频率。
调制电路通常根据输入的控制信号和参考信号来生成调制信号，控制开关元件的通断时间。
在PWM逆变电路中，主要有两种控制策略，即基频脉宽调制和多谐波脉宽调制。
基频脉宽调制是将输入直流电的基波分解为多个谐波分量，通过调整各分量的幅值和相位来控制输出电压。
多谐波脉宽调制是在基频脉宽调制的基础上，增加了更多的谐波分量，以提高输出电压的质量。
在PWM逆变电路中，输出电压的质量受到多种因素的影响。
例如，开关元件的损耗、输出电压的纹波、输出电压的失真等。
通过优化电路设计和控制算法，可以减小这些影响因素，提高输出电压的质量。
此外，PWM逆变电路还可以通过改变控制信号和参考信号的频率和幅值来实现输出电压的调整。
通过增大或减小频率和幅值，可以实现输出电压的升降调节。
在实际应用中，PWM逆变电路被广泛应用于交流电源、变频器、UPS等领域。
它具有输出电压质量高、效率高、稳定性好等优点，并可以根据需要进行灵活的控制和调整。
总结起来，基于PWM的逆变电路是一种高效、稳定和可控制的直流到交流转换电路。
通过优化电路设计和控制策略，可以提高输出电压的质量和效率，并实现输出电压的调整。
它在实际应用中具有广泛的应用前景。
数字控制SPWM逆变器研究
数字控制SPWM逆变器研究数字控制SPWM逆变器研究1.引言近年来，随着电力电子技术的不断发展，逆变器作为高效能电能转换设备，在各种实际应用中发挥着重要作用。
逆变器能将直流电转换为交流电，其输出波形质量、输出电压稳定性以及输出功率效率对于各种电力电子设备的性能和使用寿命都有着重要影响。
本文将围绕数字控制下的SPWM逆变器展开研究，并探讨其在电力领域的应用前景。
2.数字控制SPWM逆变器概述2.1 SPWM调制技术SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）技术是一种常用的逆变器调制技术，通过控制逆变器的开关管的开关周期和开关占空比，使得输出波形接近于正弦波。
SPWM技术具有输出波形质量好、谐波含量低等优点，因此被广泛应用于电能转换领域。
2.2 数字控制技术数字控制技术是指通过数字电路对电力系统进行监测和控制的技术手段。
数字控制技术具有精度高、可靠性强、抗干扰能力强等优点，因此被广泛应用于逆变器的控制系统中。
3.数字控制SPWM逆变器的优点3.1 输出波形质量高数字控制SPWM逆变器能够通过精确控制开关管的开关周期和开关占空比，使得输出波形接近于正弦波。
与传统的模拟控制方法相比，数字控制SPWM逆变器的输出波形质量更高，谐波含量更低，能够更好地满足各种电力设备的需求。
3.2 系统可靠性强数字控制技术能够提高逆变器的系统可靠性。
数字控制SPWM逆变器可以通过数字电路对输出电压、电流等参数进行实时监测和控制，及时发现并纠正系统中出现的异常情况，保证逆变器的稳定工作。
3.3 控制灵活性高数字控制SPWM逆变器具有较高的控制灵活性，可以通过参数调整和算法优化等手段对逆变器进行控制。
数字控制技术为逆变器的控制系统提供了更多的扩展空间，使得逆变器可以更好地适应各种使用场景的需求。
4.数字控制SPWM逆变器的应用前景数字控制SPWM逆变器具有广泛的应用前景。
在太阳能发电系统中，数字控制SPWM逆变器可以将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电供应给电网，实现对太阳能的高效利用。
PWM技术分析与介绍
PWM技术分析与介绍PWM技术，即脉宽调制技术（Pulse Width Modulation），是一种在数字电路中常用的调制技术。
通过控制电平信号的脉冲宽度，可以实现模拟信号的数字化调制，达到控制信号的目的。
PWM技术广泛应用于电力电子、通信系统、汽车电子、航空航天等领域，在现代电子技术中占据着重要地位。
1.PWM技术原理在PWM技术中，通常有两种控制方式：基于定时器的PWM控制和基于比较器的PWM控制。
基于定时器的PWM控制是通过设置定时器的计数值和比较值来生成PWM信号的脉冲宽度，而基于比较器的PWM控制是通过将输入信号与基准信号进行比较来调节脉冲宽度。
2.PWM技术优点1)高效率：PWM技术可以以高效率地将数字信号转换成模拟信号，提高电路的效率和性能。
2)稳定性好：PWM信号的输出电平稳定，不受环境影响，能够稳定输出所需的信号。
3)精度高：PWM技术能够实现微小的信号调节，精度高，能够满足各种精密要求。
4)简单实现：PWM技术在数字电路中实施简单，硬件成本低，易于实现自动化控制。
3.PWM技术应用1)电力电子：PWM技术在交流调直流变换、逆变器控制、电机控制等方面得到广泛应用，提高了电力电子设备的效率和性能。
2)通信系统：PWM技术在通信系统中用于数字信号的调制和解调，增强了信号传输的稳定性和可靠性。
3)汽车电子：PWM技术被广泛应用于汽车电子控制系统中，如发动机控制单元、变速器控制单元等，提高了汽车性能和燃油经济性。
4)航空航天：PWM技术在飞机、卫星等航空航天领域中用于电子设备的控制和数据传输，提高了飞行器的性能和可靠性。
总的来说，PWM技术是一种高效、稳定、精密的调制技术，在现代电子技术中有着重要的应用价值。
随着数字化技术的不断发展，PWM技术将在更多的领域展现出其强大的能力，为现代化生活提供更加便利和高效的解决方案。
级联h桥多电平逆变器pwm优化及功率平衡控制技术
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逆变器改进改进和优化的建
逆变器改进改进和优化的建逆变器是一种用于将直流电源转换为交流电源的电子设备。
它通常用于太阳能发电系统、风力发电系统和电池储能系统中，将被储存或产生的直流电能转化为供电网络使用的交流电能。
然而，传统的逆变器存在一些问题和局限性，因此需要不断进行改进和优化。
首先，传统逆变器存在效率低的问题。
逆变器在将直流电转换为交流电时会存在能量损耗，这导致逆变器的整体效率低于理想值。
因此，改进逆变器的效率是一个重要的方向。
一种可能的解决方案是采用高效的功率开关器件，如SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)材料的器件，以减少能量损耗。
其次，逆变器存在体积大、重量重的问题。
传统逆变器通常使用大量的电子元件，导致设备体积大、重量重。
这对于一些需要移动、便携的应用来说是不方便的。
因此，优化逆变器的体积和重量是另一个重要的改进方向。
一种可能的解决方案是采用集成电路技术，将多个功能模块集成到一个芯片中，从而减小设备的体积和重量。
另外，逆变器存在电磁干扰的问题。
逆变器在将直流电转换为交流电时，会产生高频干扰信号，对周围设备和系统造成电磁干扰。
这将影响到其他电子设备的性能和可靠性。
因此，改进逆变器的电磁兼容性是一个重要的方向。
一种可能的解决方案是优化逆变器的布线和电路设计，减少电磁辐射和电磁敏感性。
此外，传统逆变器在输出波形上可能存在失真的问题。
逆变器在将直流电转换为交流电时，可能会引入非线性失真，导致输出波形不符合理想的正弦波形。
这会对供电网络和连接的设备造成负面影响。
因此，改进逆变器的输出波形是另一个重要的方向。
一种可能的解决方案是采用更高级的PWM(脉宽调制)控制技术，以实现更接近理想正弦波形的输出。
最后，逆变器在故障诊断和保护方面还有改进的空间。
传统逆变器通常只提供一些基本的故障保护功能，如过载保护和短路保护。
这对于一些关键应用来说是不够的。
因此，改进逆变器的故障诊断和保护功能是一个重要的方向。
一种可能的解决方案是采用智能电子器件和先进的故障检测算法，实现更准确和可靠的故障诊断和保护。
PWM逆变电源数字双环控制技术研究
Candidate: Tang Shi Ying Major: Power Electronics and Electric Drive Supervisor: Associate Prof. Peng Li
To avoid modulation limitation caused by the sampling and calculating time of digital processor, design of state observer and disturbance observer are brought in. Due to reduce the errors of state observer out-put caused by many reasons, a repetition compensator have been added to the state observer, and its nice performance have been proved by both simulations and experiments.
24由于逆变器主电路中各功率开关管都工作于开和关两种状态逆变器本质上是一个非线性系统而开关管在一个开关周期中的开通或关断期间是连续的且电路中其它部分又始终工作在连续这一个状态因此逆变器分别处于两个线性工作状态如果分段分别对这两个工作状态进行建模则可以精确的列写出两种工作状态下的线性状态方程这种问题在用经典理论分段线性化解决时往往会过于繁杂或不现对于这种非线性系统工程应用中通常采用状态空间平均法4547
保 密□，在 本论文属于
不保密□。
各种PWM控制方法的原理及优缺点
引言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。
PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。
直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。
随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。
到目前为止，已出现了多种PWM控制技术，根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有以下8类方法。
1相电压控制PWM1.1等脉宽PWM法[1]VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)装置在早期是采用PAM(Pulse Amplitude Modulation)控制技术来实现的，其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。
等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的，是PWM法中最为简单的一种。
它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。
相对于PAM法，该方法的优点是简化了电路结构，提高了输入端的功率因数，但同时也存在输出电压中除基波外，还包含较大的谐波分量。
1.2随机PWM在上世纪70年代开始至上世纪80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。
为求得改善，随机PWM方法应运而生。
数字控制PWM逆变器性能分析及改进
r T 2L
cos ω d T +
1 − 2rL T e sin ω d T ; Cω d g22 = −e ωd =
− r T 2L
cos ω d T −
− T r e 2 L sin ω d T + 1 ; 2Lω d
r
1 r2 − 2 。 LC 4 L
在满足香农采样定理（采样周期 T≤Tsm=π/ωd） 条件下，经过分析可知稳定范围为 m1 + m2 k p + m3 k p 2 ki < m4 + m5 k p
φ11 − g11 k p φ12 g11 式中 Φc = φ21 − g21k p φ22 g 21 ; −ki (φ11 − g11k p ) −kiφ12 1 − ki g11
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(2)
式中
m1 = 1 − 2e m2 = 1 − 2e
− r T 2L
0.01
cos ω d T − e
r − T 2L
r − T L
(e
r − T L
− 2e
−
r T 2L
cos ω d T ) ;
0 0 0.1 0.2 0.3 kp
r e Lω d (2e
− r T 2L
sin ω d T − e cos ωd T − e
r cos ω d T + e 2 Lωd
− r T 2L
r − T 2L
sin ω d T ) ;
Fig. 2
图 2 T 变化时 kp、ki 取值范围 The ranges of kp and ki when T changes
逆变器改进改进和优化的建
逆变器改进改进和优化的建逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力转换设备，广泛应用于太阳能发电系统、风能发电系统和电池储能系统等。
随着科技的不断进步，逆变器在改进和优化方面也取得了显著的发展。
本文将从多个方面探讨逆变器的改进和优化措施。
逆变器的效率是一个重要的指标。
传统的逆变器效率一般在90%左右，而高效逆变器的效率可以达到95%以上。
提高逆变器的效率有多种方法，例如采用高效的功率开关器件、优化电路拓扑结构和控制算法等。
此外，逆变器的散热设计也是影响效率的关键因素之一，合理设计散热器结构和增加散热面积可以提高逆变器的热管理性能，从而提高效率。
逆变器的可靠性是另一个需要改进和优化的方面。
逆变器在运行过程中可能面临电压波动、温度变化和电磁干扰等环境因素的影响，因此需要具备较高的可靠性来保证系统的稳定运行。
为了提高逆变器的可靠性，可以采用多级结构来分担功率和压力，增加冗余设计以防止故障单点失效，使用高质量的元器件和材料，并进行严格的质量控制和可靠性测试。
逆变器的功率密度也是需要改进和优化的重要方面。
随着太阳能和风能发电系统的规模不断扩大，对逆变器功率密度的要求也越来越高。
提高逆变器的功率密度可以减小设备体积和重量，降低制造和安装成本。
为了实现高功率密度，可以采用高频变换技术、增加开关频率、优化磁性元件设计等措施。
逆变器的响应速度和动态性能也是需要改进和优化的方面。
在应对突发负载变化和电网故障时，逆变器需要能够快速响应并保持稳定输出。
为了提高逆变器的响应速度和动态性能，可以采用先进的控制算法和反馈控制策略，增加电流和电压的控制带宽，并进行合理的参数设计和优化。
逆变器的兼容性和智能化也是改进和优化的方向之一。
逆变器需要能够适应不同的电源和负载，具备良好的电网连接性和互操作性。
此外，随着智能电网和智能家居的发展，逆变器还需要具备智能化的功能，例如远程监控和管理、数据采集和分析等。
逆变器的改进和优化是一个持续不断的过程。
基于PWM的逆变电路分析
基于PWM的逆变电路分析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：个人收集整理 勿做商业用途逆变器的仿真与特性研究摘要：现在大量应用的逆变电路中,绝大部分都是PWM 型逆变电路。
为了对PWM 型逆变电路进行研究，首先建立了逆变器单极性控制所需的电路模型，采用IGBT 作为开关器件,并对单相桥式电压型逆变电路和PWM 控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB 中的SIMULINK 对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB 提供的powergui 模块对仿真波形进行了FFT 分析（谐波分析）。
关键词：SPWM ；PWM ；逆变器；谐波；FFT 分析1 引言随着地球非可再生资源的枯竭日益以及人们对电力的日益依赖，逆变器在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色。
近年来，PWM 型逆变器的的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，并显示出其可以同时实现变频变压反抑制谐波的优越性，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。
2 PWM 控制的基本原理PWM （Pulse Width Modulation)控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，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.PWM 控制技术的重要理论基础是面积等效原理，即: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。
下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波.把正弦半波分成N 等分，就可以把正弦半波看成由N 个彼此相连的脉冲序列所组成的波形.如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等，就可得到下图b 所示的脉冲序列,这就是PWM 波形。
基于改进数字PWM逆变器控制器设计
基于改进数字PWM逆变器控制器设计陈坤;周兴;文武【摘要】对于大功率快速响应逆变电源,逆变器的输出响应时间延迟已经严重影响了电源系统的快速性和稳定性.文中详细分析了对称规则采样数字PWM和单极性倍频PWM所引起的逆变器响应时间延迟,并定量得出了时间延迟的变化范围.针对该问题为逆变器电源系统设计了一个基于多次采样延时数据更新方法的控制器,提高了系统的采样频率和数据更新频率,改善逆变器响应时间延迟.最后,实验结果验证了理论分析的正确性和实用性,并且输出响应时间延迟能够从406μs降低到84μs.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】5页(P42-46)【关键词】逆变器控制器设计;多次采样延时数据更新;PI控制【作者】陈坤;周兴;文武【作者单位】武汉船用电力推进装置研究所,武汉 430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉 430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉 430064【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言随着超大规模集成电路技术和微处理器技术的快速发展，微处理器的性能飞速提高，成本价格不断下降，使得开关型电力变换装置的全数字化控制日益增多，数字控制技术逐渐成为市场上的主流。
与传统的模拟控制器相比较，数字控制器具有抗干扰能力强、可靠性高、控制策略灵活、可实现很多复杂的新型算法等较为明显的优势[1]。
但是，数字采样和离散化等过程也给电源输出响应的快速性和系统稳定性等带来了无法避免的影响[2-3]。
特别是大功率逆变器具有高压、大电流的电气特性，这一特性决定了其功率器件IGBT不能工作于太高的开关频率[4]，否则会烧毁功率器件。
近年来，船舶电力推进系统不断发展，推进系统的负载呈现出大功率、形式多样的特点，对船舶电站的功率需求、稳定性和可靠性等都提出了更高的要求，因此，中压交流（直流）综合电力系统已经成为了船舶电站发展的主流趋势[5]，船上变频器、逆变电源等变流装置作为综合电力系统的重要组成部分，已经呈现出高压、大电流的特点。
PWM技术在逆变器中应用的优点解析
PWM技术在逆变器中应用的优点解析
逆变器的脉宽调制技术PWM是一种参考波为“调制波”，而以N倍于调制波频率的正三角波为“载波”。
由于正三角波或锯齿波的上下宽度是线性变化的波形，因此，它与调制波相交时，就可以得到一组幅值相等，而宽度正比于调制波函数值的矩形脉冲序列用来等效调制波。
用开关量取代模拟量，并通过对逆变器开关管的通断控制，把直流电变交流电，这种技术叫做脉宽调制技术。
当调制波为正弦波时，输出矩形脉冲序列的脉冲宽度按照正弦函数规律变化，这种调制技术通常又称为正弦波脉宽调制技术。
PWM技术从打的方面可以分为三大类，即波形调制PWM技术、优化PWM技术和随机PWM技术。
PWm技术可以用于电压型逆变器，也可以用于电流型逆变器，它对于逆变器技术的发展起到了很大的推动作用。
它与多重叠加法比较，有以下一些优点：
1.电路简单，只用一个功率控制级就既可以调节输出电压，又可以调节输出频率。
2.可以使用不可控整流桥，使系统对电网的功率因数与逆变器输出电压值无关。
3.可以同时进行调频、调压，与中间直流环节的元件参
数无关，系统的动态响应速度快。
4.可以获得更好的波形改善效果。
由于PWM技术应用于逆变器有以上显着优点，故PWM 技术在逆变器中的运用越来越普遍。
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φ22 = e
g11 = e g 21 =
− r T 2L
r − T 2L
cos ωd T −
r e 2 Lω d
r − T 2L
sin ω d T ;
(− cos ωd T −
r sin ωd T ) + 1 ; 2 Lωd
1 − 2rL T e sin ω d T ; Lωd
− r T 2L
e m5 = (e
−
cos ωd T +
r − T r e 2 L sin ωd T ; 2 Lωd
r T 2L
cos ω d T +
r − T r e 2 L sin ω d T − 1) ⋅ 2 Lωd r r − T − T r e 2 L sin ωd T − e L ) 2 Lωd
(e
−
r T 2L
cos ω d T − 1 − e
)(e
r − T L
−
−0.3 0
0.2
0.4
0.6
0.8
kp
r T 2L
cos ωd T +
− r T 2L
r e 2 Lω d
r T 2L
sin ωd T ) ;
Fig. 2
图 2 T 变化时 kp ki 取值范围 The ranges of kp and ki when T changes
第 26 卷 第 18 期 2006 年 9 月 文章编号 0258-8013 2006 18-0065-06
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE
报
Vol.26 No.18 Sep. 2006 ©2006 Chin.Soc.for Elec.Eng. 学科分类号 470⋅40
1
逆变器的常规数字控制
PI 控制器 Z 域传函 Gc ( z ) = k p + ki z / ( z − 1) 假
1.1 数字 PI 控制逆变器分析 定状态变量为输出电压 u0 滤波器电感电流 i1 和积 分器输出 ei 闭环系统状态空间模型为
u0 (k + 1) u0 ( k ) i (k + 1) = i (k ) + H u r (k ) + H i (k ) (1) 1c 2c 0 1 Φc 1 ur (k + 1) + ( 1) ( ) e k e k i i
连 续 PI 控 制 逆 变 器 系 统 稳 定 条 件 为 ki < r (1 + k p ) / L 连续 PI 控制系统比离散的稳定范 围大得多 数字 PI 控制逆变器系统由于稳定性差
m4 = (2 − e
r r − T − T r cos ω d T − e 2 L sin ω d T )e L − 2 Lω d
3 个状态变量为输出电压 u0(k) 输出电压 u0(k-1)以 及滤波器电感电流 i1(k) 则闭环系统状态空间模型 为 u0 ( k ) u0 (k − 1) u r (k − 1) u0 (k + 1) = Φc u0 (k ) + H1c u ( k ) + H 2C i0 (k ) r i1 (k + 1) i1 (k ) (3) 0 1 0 Φc = g11kd / T φ11 − g11 (k p + kd / T ) φ12 g 21kd / T φ21 − g 21 ( k p + kd / T ) φ22 0 0 H1c = − g11kd / T g11 (k p + kd / T ) − g 21kd / T g 21 ( k p + kd / T )
g12 = r (e
cos ω d T +
r − T r e 2 L sin ω d T − 1) − 2 Lω d
1 − 2rL T e sin ωd T ; Cω d g 22 = −e
− r T 2L
cos ω d T −
r − T r e 2 L sin ω d T + 1 ; 2 Lω d
电子技术突飞猛进的发展 数字控制的硬件平台日 益更新 更加快数字控制的推广应用 PWM 逆变 器的数字控制器采用常规控制策略时响应特性不 好 与常规模拟控制器相比性能明显下降[1-7] 重复 控制能够很好地抑制周期性扰动 改善系统的稳态 响应 但动态响应不快 至少在一个基波周期以上 [8-12] 无差拍控制具有最快的动态响应速度 但是 控制性能对系统参数依赖性强 对参数变化敏感 鲁棒性差 有可能降低系统稳定性或甚至不稳定 [13-15] 逆变器的模糊控制 神经网络控制等智能控 制尚在发展阶段 还未形成使逆变器具有良好动 静态特性的成熟技术 可见虽然更能发挥数字控制 优点的几种专用数字控制策略被提出 但存在不足 现阶段仍需要常规控制策略应用于离散的逆变器控 制系统 针对常规控制策略离散实现不如连续实现 的问题 本文分析其原因 由此提出逆变器的状态 增广系统数字控制策略 给出分析及仿真 实验验证
万方数据
第 18 期
彭
力等
数字控制 PW稳定范围小 控制器参数受限制 因而较之与连续 PI 控制系统而言 响应特性明显下降 1.2 数字 PD 控制逆变器分析 采用后向差分法得到 PD 控制器 Z 域传函
Gc ( z ) = k p + kd ( z − 1) / (Tz ) 假定第 k 个采样时刻的
ωd =
1 r2 − 2 LC 4 L
在满足香农采样定理 采样周期 T Tsm=π/ωd 条件下 经过分析可知稳定范围为 m1 + m2 k p + m3 k p 2 (2) ki < m4 + m5 k p
式中
m1 = 1 − 2e m2 = 1 − 2e
− r T 2L
0.01
cos ω d T − e
r − T 2L
r − T L
(e
r − T L
− 2e
−
r T 2L
cos ω d T ) ;
0 0 0.1 0.2 0.3 kp
r e Lωd (2e
− r T 2L
sin ω d T − e
r − T L
+ )+
r − T L
−
r T 2L
cos ω d T − e
r − T L
图 1 T=100µs 时 kp ki 取值范围 Fig. 1 The ranges of kp and ki when T=100µs
万方数据
66
中
国
电
机
工
程
学
报
− r T 2L
第 26 卷
g11k p 0 g12 0 ; H 2c = H1c = g 21k p g 22 ; − ki g11k p ki −ki g12 r r − T − T r e 2 L sin ω d T ; φ11 = e 2 L cos ω d T + 2 Lωd 1 − 2rL T 1 − 2rL T e sin ωd T ; φ21 = − e sin ωd T ; φ12 = Cω d Lωd
0
引言
数字控制相对于模拟控制有许多优越之处 使 之受到广泛关注 特别是近几年随着微处理器等微
基金项目 国家自然科学基金重点项目 50237020 Project Supported by National Natural Science Foundation of China 50237020 .
φ11 − g11k p φ12 g11 式中 Φc = φ21 − g 21k p φ22 g 21 ; − ki (φ11 − g11k p ) − kiφ12 1 − ki g11
ki 0 −0.1 −0.2
Tsm/5 Tsm/30 Tsm/10 Tsm/15
(e (e m3 = (2e e
− −
r − T r cos ωd T − e 2 L sin ωd T ) ⋅ 2 Lωd
r − T L
− 2e
−
r T 2L
cos ωd T − 1) ;
r − T L −
r T 2L
cos ωd T −
.
以一台单相 PWM 逆变器为例 逆变器主要参 数如下 额定输出电压 U0 =220V(rms) 额定频率 f=50Hz 额定输出功率 P0=11kW 额定功率因数 cosφ=0.8 输出滤波电感 L=0.43mH 输出滤波电容 C=140 F 等效阻尼电阻 r=0.1Ω PWM 开关频率 fsw=10kHz 当取采样周期 T=100µs 时 根据式(2) 计算使逆变器系统稳定的 kp ki 取值范围是图 1 中 实曲线 横轴与纵轴所包围的范围 图 1 中星号线 为仿真的稳定取值范围 与理论计算范围较一致 可见 kp ki 可取值的范围相当小 意味着数字 PI 控 制逆变器系统的稳定性较差 稳定性差的主要原因 是离散时间控制只在采样时刻是闭环反馈控制 而 在相邻两个采样时刻期间是开环控制 采样周期的 大小直接影响着系统性能 图 2 显示了采样周期 T 在[ Tsm / 30 Tsm / 5 ]之间变化时上述逆变器实例系统 稳定运行的 kp ki 取值范围变化规律 采样周期越 小 kp 范围越大 ki 范围相应减小
中图分类号 TM92
文献标识码 A
数字控制 PWM 逆变器性能分析及改进
彭 力 张 凯 康 勇 陈 坚
华中科技大学 湖北省 武汉市 430074
Performance Analysis and Improvement of Digital Controlled PWM Inverter