三相FMSPWM软开关逆变器分析与设计
基于三相并网逆变器SPWM及SVPWM控制的仿真研究
基于三相并网逆变器SPWM及SVPWM控制的仿真研究三相并网逆变器是一种常见的电力电子设备，用于将直流电能转化为交流电能并连接到电网中。
在实际应用中，为了提高逆变器的性能和控制精度，常常采用了SPWM和SVPWM控制策略。
本文对基于三相并网逆变器的SPWM和SVPWM控制进行了仿真研究。
首先，介绍了三相并网逆变器的基本工作原理。
三相并网逆变器由整流器和逆变器两个部分组成。
整流器将电网中的交流电转化为直流电，逆变器将直流电转化为交流电并注入电网中。
同时，逆变器还需要提供电网中的电能质量控制，包括功率因数修正和谐波消除等。
接着，详细介绍了SPWM和SVPWM控制策略。
SPWM控制是一种常见的逆变器控制方法，通过调节逆变器输出电压的幅值和频率来实现对电网的注入电能控制。
SVPWM控制是一种更精确的控制方法，将逆变器输出电压分解为两个三角波信号，并通过调节三角波波形的占空比和相位来精确控制逆变器输出电压。
其优点是能够实现连续变化的电压和频率控制，提高了系统的运行稳定性和效率。
然后，搭建了三相并网逆变器的仿真模型，并分别进行了SPWM和SVPWM控制的仿真实验。
在仿真实验中，选择了逆变器的输出电压波形、频率和相位作为控制目标，通过调节SPWM和SVPWM控制的参数来实现对逆变器输出电压的控制。
仿真结果表明，SVPWM控制相比于SPWM控制具有更高的控制精度和稳定性，在电网注入电能方面效果更好。
最后，对仿真结果进行了分析和讨论。
在仿真实验中，SPWM控制的输出电压存在较大的气动调节误差，而SVPWM控制的输出电压更接近于理想波形，控制精度更高。
此外，SVPWM控制可以实现更高的电压变化速率和更精确的相位控制，更适用于一些对控制精度要求较高的应用场景。
综上所述，基于三相并网逆变器的SPWM和SVPWM控制是一种有效的控制策略。
本文通过仿真研究发现，SVPWM控制相比于SPWM控制具有更高的控制精度和稳定性，可以满足一些对电网注入电能控制要求较高的应用需求。
基于SPWM控制的三相逆变电源设计
2018年第2期信息通信2018(总第182 期）INFORMATION & COMMUNICATIONS (Sum. N o 182)基于SPWM控制的三相逆变电源设计胡玉松(西华师范大学，四川南充637002)摘要：叙述了一种基于STC15单片机设计的SPW M三相逆变电源。
正弦波脉宽调制（SPWM)技术能够实时、准确 地实现变频控制要求，且逆变器输出电压谐波分量少。
采用STC15单片机内部PW M寄存器模式输出三路相位差 为120。
的SPWM波，使用IR2109作为三相全桥电路驱动芯片，输出经过LC低通滤波，最后在负载上得到稳定的正 弦波交流电。
实现表明三相逆变电源可以输出完整的正玄波，且输出电流大于2安培，电压大于60V,具有广泛的应用前景。
关键词：SPWM;三相逆变;全桥电路;L C滤波中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2018)02-0135-020引言随着半导体功率器件的快速发展，电力电子技术也日趋 成熟，被广泛应用于军用和民用产品等领域。
逆变电源作为 电力电子的一个重要方向，被广泛应用于交流电机的传动、不间断电源、变频电源、有源滤波器、风力发电等交流用电 设备。
逆变电源控制技术成为影响逆变电源性能的关键因素，经过多年的发展,SPWM成为逆变电源的主流控制技术，该技 术具有成本低、电路简单、技术能够实时、准确地实现变频控 制要求，且该技术控制的逆变器输出电压谐波分量少，输出电 压波形失真小等众多优势。
通过设置STC15内部定时器，产 生3路PWM信号,通过查找表的方式更改寄存器的值，使输静电防护装置也是如此，机场管理人员应该给与足够的重视, 积极引进先进的设备和技术，来满足社会发展的需求。
机场 的维护人员也要提高自身的技术水平，因为设备维护离不开 技术人员的参与，只有技术人员采用最先进的技术手段严格 地执行相关的操作，才能够在最大程度上满足设备维护的需 求，从而保障设备的正常运行，制定好维护的计划，根据整个 机场的运行情况，合理安排维护的时间和方式,在保证各项通 信设备正常运转，满足机场的正常运行情况下,按照计划进行 全面的、严格的维护。
三相电压型SPWM逆变器设计
三相电压型SPWM逆变器设计一、设计原理：三相电压型SPWM逆变器由一个直流输入端和一个交流输出端组成。
其主要原理是将直流电压转换为较高频率的脉冲宽度调制信号，然后通过逆变桥电路将直流电压转换为交流电压。
在逆变桥电路中，通过控制三相负载端的三个开关管的开关状态，可以实现对输出电压幅值、频率和相位的控制。
二、设计步骤：1.选择逆变桥电路拓扑：逆变桥电路有多种不同的拓扑结构，如全桥、半桥等，需要根据具体需求来选择合适的拓扑结构，一般来说，全桥结构应用较为广泛。
2.数据采样和计算：通过采样电路获取输入电流和输出电压的实时数据，并进行运算和控制。
一般需要采用高速的模数转换器（ADC）进行数据采集，并使用微控制器或数字信号处理器（DSP）进行计算和控制。
3.正弦脉宽调制（PWM）：通过正弦脉宽调制技术，将直流电压转换为脉冲宽度调制信号。
正弦脉宽调制技术是一种通过比较三角波和参考正弦波来确定开关管的开关状态的方法，其核心思想是让输出电压的波形尽可能接近正弦波形。
4.控制逆变桥电路开关状态：通过控制逆变桥电路中的三个开关管的开关状态，可以实现对输出电压的控制。
一般来说，可以采用脉冲宽度调制技术控制开关管的开关时间，从而改变输出电压的幅值和频率。
5.输出滤波：由于逆变器输出为脉冲宽度调制信号，需要进行滤波处理，以减小输出电压的谐波含量，并使其接近纯正弦波形。
常用的滤波器包括LC滤波器和LCL滤波器。
6.过流、过压保护：为了保护逆变器和负载，需要设计过流和过压保护电路，并将其集成到逆变器中。
总结：通过以上的步骤，就可以设计出一款三相电压型SPWM逆变器。
设计时需要根据具体需求选择逆变桥电路拓扑、采集数据并进行计算，使用正弦脉宽调制技术控制开关管的开关状态，进行输出滤波，并设计过流、过压保护电路。
这些步骤需要结合电力电子、控制系统和信号处理等多个领域的知识和技术。
三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用
三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置，用于将直流电能转换为交流电能。
它广泛应用于可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域。
本文将对三相电压型SPWM逆变器进行仿真分析，并讨论其在实际应用中的一些关键技术。
首先，我们来介绍一下三相电压型SPWM逆变器的工作原理。
该逆变器由六个开关管组成，三个开关管连接到每个电压型逆变器的输入端，三个开关管连接到中性点。
逆变器的输入是直流电压，输出是三相交流电压。
逆变器的工作原理是通过不同开关管的开关状态，控制直流电压经过逆变器的辅助电路，从而产生所需的交流电压。
在SPWM控制策略下，通过对开关管的PWM波形进行调制，可以实现对输出电压的调节。
接下来，我们进行三相电压型SPWM逆变器的仿真分析。
首先，我们需要建立逆变器的数学模型，并设计控制策略。
然后，利用数值计算软件进行仿真模拟，得到逆变器的输出波形和性能参数。
最后，对仿真结果进行分析和验证。
在仿真过程中，我们可以通过调节PWM波形的频率、幅值和相位等参数，观察输出电压的变化情况。
同时，可以对逆变器的效率、谐波含量、响应时间等性能指标进行评估和改进。
通过仿真分析，可以帮助我们更好地理解逆变器的工作原理和特性，并为实际应用中的设计和优化提供参考。
除了仿真分析，三相电压型SPWM逆变器还有一些关键技术需要注意。
首先是开关管的选择和驱动电路的设计，要保证开关管具有足够的电流和电压承受能力，并且能够快速开关。
其次是PWM控制策略的设计，包括调制波形的产生方法和控制方法的选择，以实现输出电压的精确控制。
此外，还需要考虑逆变器的过电流保护、温度保护、短路保护等安全措施。
综上所述，三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置，在可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域有广泛应用。
通过仿真分析和关键技术的研究，可以提高逆变器的性能和可靠性，推动其在实际应用中的进一步发展。
三相电压型SPWM逆变器设计
subplot(3,1,1);
plot(inv.time,inv.signals(1).values);
title(Uab'线电压波形');
subplot(3,1,2);
plot(inv.time,inv.signals(2).values);
title('A相输出电压Ua波形');
subplot(3,1,3);
但是，SPWM的载波频率除了受功率器件的允许开关频率制约外，SPWM的开关频率也不宜过高，这是因为开关器件工作频率提高，开关损耗和换流损耗会随之增加。另外，开关瞬间电压或电流的急剧变化形成很大的du/dt或di/dt，会产生强的电磁干扰；高du/dt、di/dt还会在线路和器件的分布电容和电感上引起冲击电流和尖峰电压；这些也会因频率提高而变得严重。
三相电压型SPWM逆变器设计
摘要:本次设计采用EasyARM1138开发板，设计了一个基于新型32位微控制器LM3S1138的可调频率中频逆变电源，即克服了传统模拟逆变器电路复杂、灵活性差、系统不稳定等缺点，又兼具普通单片机控制系统的低成本和DSP控制系统的高性能等优点，有效解决了特种电源设计中存在的成本和性能矛盾问题，同时也可应用于对电源频率有不同要求的场合。
三相SPWM逆变
输出线电压基波有效值： UUV1rms
6maU d 4
输出线电压直流电压利用率：
AV
U UV1rms Ud
6 4
ma
三相SPWM逆变
三相负载不平衡的对策
三相负载不平衡，则中点O的电位产生偏离，引起输出相 电压不稳定，简单的处理办法是将母线中点与和三桥臂一 起作为三相四线输出，则各相电压均独立加以控制。
同桥臂上下功率管互补工作 波形图例：mf=3，ug> uc时上桥臂导通，反之则反；
三相SPWM逆变
三相SPWM逆变
输出电压分析（ mf 、 1 条ma件下1 ）
输出相电压基波幅值：
U UO1m
maUd 2
输出相电压基 22
输出线电压基波幅值：
UUV1m
3maUd 2
电力电子技术
电力电子技术
三相SPWM逆变
三相SPWM逆变电路结构（与三相方波逆变电路同）
O’ °
三相SPWM逆变
三相SPWM逆变控制方法
以幅度Ucm，频率为fc的三角载波uc，与三相正弦调制波 ugu 、ugv 、ugw（幅度Ugm，频率f 互差2/3 相位）比较形 成三相SPWM调制波分别控制三个桥臂 ugu形成的SPWM调制波控制VT1、4桥臂， ugv形成的SPWM调制波控制VT3、6桥臂， ugw形成的SPWM调制波控制VT2、5桥臂
三相FMSPWM软开关逆变器分析与设计
2007年 3 月电工技术学报Vol.22 No. 3 第22卷第3期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar. 2007三相FMSPWM软开关逆变器分析与设计朱忠尼1陈坚1王荣2（1. 华中科技大学电气与电子工程学院武汉 4300742. 空军雷达学院武汉 430019）摘要针对双极性FMSPWM逆变器只能用于单相变换器的问题，提出了一种三相FMSPWM 软开关逆变器拓扑结构，分析了三相FMSPWM实现软开关的原理，提出了最佳载波频率公式，对电路中主要元件参数进行了设计。
实验结果证明了该电路能实现三相逆变器开关管的软开关、改善输出波形质量。
关键词：软开关调频调宽逆变器中图分类号：TM461Analysis and Design of Three-Phase FMSPWM Soft-Switched InverterZhu Zhongni1 Chen Jian1 Wang Rong2（1. Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China2. Air Force Radar Academy Wuhan 430019 China）Abstract Because bipolar FMSPWM inverter can only be used in single-phase converter, this paper proposes a kind of circuit topology structure of three-phase inverter soft-switch and analyses the principle of the circuit, proposes the best carrier-wave frequency formulas and designs the main component parameter. The experimental results verify that the circuit mentioned above can realize the soft-switching, improve the quality of output wave.Keywords：Soft switching, modulating frequency and width, inverter1引言DC/AC正弦波逆变器是电力电子技术的最重要分支之一，也是应用最为广泛的一种电力电子装置。
三相桥式spwm逆变电路的设计及仿真课程设计
院（系）：电气工程学院摘要根据三相桥式SPWM逆变电路的工作原理以及特点，采用Simulink中的相关模块建立仿真模型，仿真分析其典型电流、电压波形和工作过程，得到了三相桥式SPWM控制波、负载线电压、负载相电压、负载相电流、负载中性点电压、电源电流波形，解决了三相桥式SPWM逆变电路教学中的难点问题。
利用该模型辅助三相桥式SPWM逆变电路教学，直观生动，交互性强，动态显示传真波形。
论述了单项正弦波逆变器的工作原理，介绍了SG3524的功能及产生SPWM波的方法，对逆变器的控制及保护电路做了详细介绍，给出了输出电压波形的实验结果。
关键词：三相桥式SPWM逆变；Simulink；仿真；波形；目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (2)2.1三相桥式SPWM逆变电路的设计内容及要求........ 错误!未定义书签。
2.2SPWM逆变器的工作原理 ........................ 错误!未定义书签。
第3章 SPWM逆变器的工作原理. (4)3.1工作原理 (4)3.2 控制方式 (5)3.2.1单极性正弦脉宽调制 (5)3.2.2双极性正弦脉宽调制 (6)3.3 正弦脉宽调制的调制算法 (7)3.3.1 自然采样法 (7)3.3.2规则采样法 (7)3.3.3 双极性正弦波等面积法 (7)第四章MATLAB仿真设计 (8)4.1 主电路 (8)4.2 控制电路设计 (9)4.3仿真结果与分析 (10)第五章课程设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论电力电子技术是跨越电力技术、电子技术和控制技术理论三个领域的一门新兴交叉学科，它主要研究应用了电路领域的各种电力半导体器件及其装置，以实现对电能的变换和控制。
它可以看成是弱电控制强电的技术，是弱电和强电之间的接口。
电力电子技术广泛应用于一般工业、交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等。
该课程已成为电气工程与自动化、自动化、电力系统自动化等电类专业的重要专业基础课。
三相spwm逆变器的研究与设计
• 201•本文介绍了以STM32F407处理器为核心的三相SPWM 逆变器的系统总体设计方案，对系统主电路、驱动电路、控制电路、采样电路、通信电路和辅助电源电路等硬件系统进行设计，在硬件设计的基础上完成了系统软件设计，最后完成了实验样机的实物制作。
实验样机测试结果验证了系统设计的正确性。
逆变技术是一种与人们日常生活生产密切相关的实用技术。
随着电力电子技术和半导体制造技术以及计算机控制技术的飞速发展，各行各业中逆变器的应用日益广泛，且向大功率、高集成度、高频化、数字化的方向在发展。
本文的课题研究是要设计一套能够产生幅值相等、频率相等、相位相互之后120º的三相逆变器。
本文首先确定了三相逆变器的系统总体设计方案，然后对逆变主电路、驱动电路、反馈采样电路等硬件进行设计，最后完成系统硬软件的联合调试。
1 系统方案设计1.1 系统总体设计方案逆变系统的组主要包括以下几个模块：逆变主电路、启停电路、控制电路、驱动电路、采样电路、通信电路。
系统的总体设计方案如图1所示。
图1 系统总体方案设计1.2 模块功能介绍(1)主控制器：按照要求产生一系列控制脉冲作为隔离和驱动电路的输入，控制三相逆变电路开关器件的导通和关闭；(2)直流电源：作为DC/AC 变换的输入母线电压来源，来自整流器的输出，若电压纹波较大，需要并联大电容滤除纹波；(3)启动电路：控制直流母线的输入与否，可以与主控制器结合实现过压、过流、过热的保护；(4)驱动电路：用于驱动逆变器，由于逆变器电路的拓扑均为半桥组合的模式，而一般大功率电路都是使用N 沟道增强型的MOSFET ，故而上半桥的栅极电压需要自举悬浮驱动；(5)隔离电路：用于控制电路和功率变换电路的电气隔离，实现高压侧和低压侧互不干扰以及保护控制电路的作用；(6)电压检测电路：通过互感器从输出端采集输出电压，在经过线性的调理送入主控制器ADC 端口作为电压反馈值；(7)电流检测电路：通过互感器从输出端采集输出电流，在经过线性的调理送入主控制器ADC 端口作为电流反馈值；(8)频率检测电路：通过互感器从输出端采集输出电压，在经过线性的调理送入主控制器CAP 端口作为频率反馈值；(9)滤波电路：通过三相逆变桥的输出方波电压，经低通滤波电路滤波得到基波电压；(10)RS232电平转换电路：用于与其他上位机的串口通信，实现按键和显示等人为控制调节功能；(11)开关电路：用于控制系统的启停。
三相电压源SPWM逆变器仿真模型文档说明
三相电压源SPWM逆变器仿真模型实验原理1、实验原理图图12.实验原理： 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控制技术最重要的理论基础的面积等效原理。
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。
SPWM控制技术是PWM控制技术的主要应用，即输出脉冲的宽度按正弦规律变化而合正弦波等效。
原理图如图1所示。
Matlab软件具有强大的数值计算功能,本文利用Matlab软件中Simulink和Power System为一个三相电压源SPWM逆变器建立系统仿真模型,并对其输出特性进行仿真分析。
它的主要功能是将直流电压变换成交流电压,采用SPWM控制策略,实时地调节逆变输出电压的幅值,以满足实际的要求。
系统的主回路选用IGBT作为开关器件,为了减少输出电压的谐波,逆变电源输出接有串联谐振滤波电路。
逆变电源最重要的特性就是输出电压大小可控和输出电压波形质量好。
所以在各种应用中,对逆变电源的输出有严格要求,除要求频率可变、电压可调外,还要求电压基波含量尽可能多,谐波含量尽可能少。
一般开关电路只能输出正、负矩形波电压,其中含有大量的谐波,为了获得正弦波输出,可以采用每半个周期中多个脉冲的SPWM 控制,既能调节输出电压的大小,又能消除一些低阶次谐波。
3.仿真结果截图（a）(b) 输出交流f=50HZ 调制度m=0时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形（a）(b) 输出交流f=50HZ 调制度m=0.3时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形（a）(b)输出交流f=50HZ 调制度m=0.6时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形（a）(b)输出交流f=50HZ 调制度m=0.9时的仿真曲线（a）逆变器输出电压波形(b)逆变器输出电流波形。
毕业设计 基于PSPICE的三相SPWM逆变器设计
XXX本科毕业设计（论文）题目：基于PSPICE的三相SPWM逆变器设计院系：电力与自动化工程学院专业年级：自动化专业XXX届学生姓名：XXX学号：XXX指导教师：XXXXXX年6月22日【摘要】与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。
逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。
本文通过利用PSPICE设计分析三相DC/AC逆变器PWM控制电路的方法。
重点介绍了方波运行模式下电压型逆变器的特性，输出电压大小和波形的PWM控制基本原理。
给出了基于双极性倍频正弦脉冲宽度调制法的DC/AC逆变器的仿真实例，所谓调制法，即把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。
并应用到《电力电子技术》实验中，取得了良好的效果。
关键词：逆变；PSPICE；仿真；调制法；PWM【Abstract】Corresponds with the rectifier, the DC into alternating current called the inverter. DC power inverter circuit according to the different nature can be divided into two types: DC voltage source is known as voltage-type inverter circuit; DC current source is known as the circuit of current mode. In this paper, design and analysis using PSPICE phase DC / AC inverter PWM control circuit method. Focuses on the square-wave operation mode, the characteristics of inverter output voltage waveform of the PWM control of the size and basic principles. Multiplier is presented based on a unipolar sinusoidal pulse width modulation of the DC / AC inverter simulation example, the so-called modulation, that is the desired output waveform as the modulation signal, the received signal modulation as a carrier wave by signal get the desired modulation PWM waveform. And applied to the "Power Electronics" experiment, and achieved good results.Key Words:Inverter; PSPICE; simulation; modulation; PWM目录1 引言 (1)2 ORCAD PSPICE (4)2.1. ORCAD PSPICE简介 (4)2.1.1 ORCAD PSPICE的特点 (5)2.1.2 启动Capture环境 (6)2.1.3 项目管理程序的显示内容 (8)2.1.4 放置一般电路元件 (9)2.1.5 如何翻转或旋转原件 (10)3 电压型逆变电路 (11)3.1. 全桥逆变电路 (11)3.2. 三相电压型逆变电路 (13)4 三相SPWM逆变器 (20)4.1. PWM控制技术 (20)4.1.1 PWM控制的基本原理 (20)4.2. SPWM控制技术 (21)4.3. SPWM逆变电路及其控制方法 (22)4.3.1 单相桥式PWM逆变电路 (22)4.3.2 三相桥式SPWM型逆变电路 (25)5 总结 (35)5.1. 结论 (35)5.2. 三相SPWM逆变器的展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)1 引言逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器。
基于MWR-SPWM三相逆变器工作方式分析
定基 础 ，文章 详尽 分析 了三相 逆 变 电源在 感性 及纯
阻性负载下的各种工作方式 。
１ 新 型 三相 逆 变器 主 电路
新型三相逆变器主电路拓扑 图如图 ｌ 所示 ，加
一
小 电容 的目的不是滤掉谐波而是缓 冲能量 。运用 因数 ，减少系统侧 电流畸变率 ，提高系统可靠性 ，
厂■ Ｔ 。 ，
图 ３ ＜ ｃ 时三相调制波及 负载 电流 ０ ０ ＜ ｚ
０
Ｆｉ． Ｔｈ ｅ － ｈ ｓ ｄ ｌ ｔｏ ｖ ｓ ａ ｄ ｃ ｒ ｅ ｔ ｓ ｇ３ ｒ ｅ ｐ ａ ｅ ｍｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｗａ ｅ ｎ ｕ ｒ ｎ ｓａ ０ ｚ ＜ ＜
Ｌ
中图分类号：Ｔ ６ Ｍ４ ４
文献标识码 ：Ａ
对 于传统 的 Ａ ／ＣＡ ｗＭ 电压型逆变器 ， ＣＤ ／ＣＰ ］ 由于其工作原理是基于其直流电压为理想无脉动。 所 以 ，一般都在其整流桥后加一很大 的直流滤波 电容进行滤除谐 波凹 。大直流滤波 电容的使用不仅 影 响了系统 的响应速 度 、增大 了系统 的体 积 、降
虑 ，只画出了导通开关、电流方向及负载。倒灌电流
的产生不仅与开关 的状态有关还 与各相负 载电流 的方 向有关 ，即必须 同时符合 图中所示 的开关状态 和各相
负载电流的流向才可能产生倒灌电流。设定流出桥臂 电流为正，反之为负。ｉ 、 为负载电流。 。 、如
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三相SPWM逆变器的仿真与研究
三相SPWM逆变器的仿真与研究[摘要]随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，PWM技术得到了迅速发展，SPWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列优点，是一种比较好的波形改善法。
它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。
SPWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。
因此，研究SPWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。
本论文介绍了三相电压型SPWM逆变器的工作原理，仿真电路及matlab仿真。
文中还给出了用此逆变器构成的三相交流电动机变频调速系统，并对仿真结果进行分析。
[关键词]正弦脉宽调制，逆变器，电机变频调速，matlab仿真Three-phase SPWM inverter simulation and researchAuthor: Huang Fei(Grade9, Class1, Major Automation , Electrical EngineeringDept, Shaanxi University of Technology , Hanzhong 723003，Shaanxi)Instructor: Zhang Peng Chao[Abstrac]With the power electronics technology, computer technology, the rapid development ofautomatic control technology, PWM technology is developing rapidly, SPWM sine pulse width modulation principle of this technology is characterized by simple, versatile, with a fixed switching frequency, control and regulation performance, eliminate harmonics thatcontain only a fixed output voltage of high frequency harmonic components, simple design and a series of advantages, is a good waveform improvement Act. It was a smallinverter played an important role. SPWM technology become the most widely usedinverter with PWM technology. Therefore, the study of SPWM inverter characteristics ofthe basic working principle and the role of great significance.This paper describes the three-phase voltage SPWM inverter works, simulate circuits and matlab simulation. The article also gives the composition with this three-phase ACinverter motor frequency control systems, and simulation results were analyzed.[Key words]Sinusoidal pulse width modulation, inverters, motor speed, matlab simulation目录引言经过大约30多年的发展，交流调速电气传动已经上升为电气调速传动的主流。
三相电压源型SPWM逆变器的设计
摘要本次课程设计题目要求为三相电压源型SPWM逆变器的设计。
设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。
本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个部分电路以及元器件的取舍，比如驱动电路、抗干扰电路、正弦信号产生电路等，其中部分电路的绘制采用了Proteus软件，最后结合Matlab Simulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。
关键词：三相电压源型逆变电路Matlab 仿真目录摘要........................................................................................................................... - 1 - 1 设计原理............................................................................................................... - 3 -1.1 SPWM控制原理分析................................................................................. - 3 -1.1.1 PWM的基本原理............................................................................. - 3 -1.1.2 SPWM逆变电路及其控制方法....................................................... - 3 -1.2 IGB T简介.................................................................................................... - 4 -1.3 逆变电路..................................................................................................... - 5 -1.4 三相电压型桥式逆变电路......................................................................... - 6 -2 设计方案............................................................................................................... - 9 -2.1 逆变器主电路设计..................................................................................... - 9 -2.2 脉宽控制电路的设计............................................................................... - 10 -2.2.1 SG3524芯片 ................................................................................... - 10 -2.2.2 利用SG3524生成SPWM信号.................................................... - 11 -2.3 驱动电路的设计....................................................................................... - 13 -2.3.1 IR2110芯片..................................................................................... - 13 -2.3.2 驱动电路......................................................................................... - 14 -3 软件仿真............................................................................................................. - 14 -3.1 Matlab软件 ............................................................................................... - 14 -3.2 建模仿真................................................................................................... - 15 -4 心得体会............................................................................................................. - 19 - 参考文献................................................................................................................. - 20 -三相电压源型SPWM逆变器的设计1 设计原理1.1 SPWM控制原理分析1.1.1 PWM的基本原理PWM(Pulse Width Modulation)控就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解随着电力电子技术的发展，SPWM正弦脉宽调制法正逐渐被人们熟悉，这项技术的特点是通用性强，原理简单。
具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波，设计简单，是一种比较好的波形改善法。
它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。
由于大功率电力电子装置的结构复杂，若直接对装置进行实验，且代价高费时费力，故在研制过程中需要借助计算机仿真技术，对装置的运行机理与特性，控制方法的有效性进行试验，以预测并解决问题，缩短研制时间。
MATLAB软件具有强大的数值计算功能，方便直观的Simulink建模环境，使复杂电力电子装置的建模与仿真成为可能。
本文利用MATLAB／Simulink为SPWM逆变电路建立系统仿真模型，并对其输出特性进行仿真分析。
首先介绍的是三相电压型桥式逆变电路原理，其次阐述了SPWM逆变器的工作原理及特点，最后详细介绍了三相电压源SPWM逆变器的建模与仿真结构，具体的跟随小编一起了解一下。
一、三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路如图1所示，电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式也是180导电方式，即每个桥臂的导电角度为180，同一相上下2个桥臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120。
这样，在任一瞬间，将有3个桥臂同时导通。
可能是上面一个臂下面2个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。
因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此也被称为纵向换流。
当urU》uc时，给上桥V1臂以导通信号，给下桥臂V4以关断信号，则U相相对于电源假想中点N的输出电压uUN=Ud／2。
当urU《uc时，给V4导通，给V1关断，则uUN=Ud／2。
V1和V4的驱动信号始终是互补的。
当给V1（V4）加导通信号时，可能是V1（V4）导通，也可能是二极管VD1（VD4）续流导通。
二、SPWM逆变器的工作原理及特点SPWM，他是根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
基于SPWM三相逆变器的仿真与设计-电路与系统专业论文
基于SPWM三相逆变器的仿真与设计-电路与系统专业论文本文介绍了基于SPWM（Sinusoidal ___）三相逆变器的仿真与设计。
论文首先阐述了研究的背景，包括三相逆变器在工业和电力系统中的应用。
然后确定了论文的目的，即通过仿真与设计探索SPWM三相逆变器的性能和特性。
根据此目的，采用了相应的方法，包括建立逆变器的数学模型、实施SPWM控制策略以及进行仿真和设计。
最后，通过实施所提出的仿真与设计方法，得出了相应的结果。
本文的研究对于理解和优化基于SPWM三相逆变器的电路与系统具有重要的意义。
关键词：SPWM，三相逆变器，仿真，设计，性能，特性该论文旨在研究基于SPWM（___）三相逆变器的仿真与设计。
本部分将介绍研究的背景和相关的文献综述，阐明研究的目的和意义。
该部分将介绍使用的研究方法和仿真工具，以及实验的设计和参数设置等。
该部分将介绍仿真和设计的过程，并展示结果和讨论。
在本研究中，我们采用了SPWM （Sinusoidal ___）技术，设计了一个三相逆变器电路。
我们使用了模拟仿真软件来验证电路的性能和波形输出。
首先，我们搭建了逆变器的电路图，并配置了相应的元件和参数。
然后，我们使用SPWM技术来产生需要的输出波形。
通过调整占空比和频率，我们可以调节输出电压的幅值和频率。
接下来，我们进行了仿真实验。
我们改变了载荷的变化情况，通过观察输出波形和性能参数，评估了逆变器的稳定性和效率。
根据我们的仿真实验，我们得出了以下设计结果：输出波形：通过SPWM技术，我们成功地实现了三相逆变器的正弦波输出。
输出波形的幅值和频率可以根据需要进行调节。
稳定性分析：我们对逆变器在不同载荷情况下的稳定性进行了分析。
结果表明，在正常工作范围内，逆变器可以稳定地输出所需电压，并且对载荷变化具有较好的适应性。
效率评估：我们还对逆变器的效率进行了评估。
根据我们的实验结果，逆变器在适当的设计参数下可以实现较高的效率。
根据我们的仿真和设计结果，我们可以得出以下结论：基于SPWM技术的三相逆变器具有良好的波形质量和稳定性，可以满足多种应用需求。
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2007年 3 月电工技术学报Vol.22 No. 3 第22卷第3期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Mar. 2007三相FMSPWM软开关逆变器分析与设计朱忠尼1陈坚1王荣2（1. 华中科技大学电气与电子工程学院武汉 4300742. 空军雷达学院武汉 430019）摘要针对双极性FMSPWM逆变器只能用于单相变换器的问题，提出了一种三相FMSPWM 软开关逆变器拓扑结构，分析了三相FMSPWM实现软开关的原理，提出了最佳载波频率公式，对电路中主要元件参数进行了设计。
实验结果证明了该电路能实现三相逆变器开关管的软开关、改善输出波形质量。
关键词：软开关调频调宽逆变器中图分类号：TM461Analysis and Design of Three-Phase FMSPWM Soft-Switched InverterZhu Zhongni1 Chen Jian1 Wang Rong2（1. Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China2. Air Force Radar Academy Wuhan 430019 China）Abstract Because bipolar FMSPWM inverter can only be used in single-phase converter, this paper proposes a kind of circuit topology structure of three-phase inverter soft-switch and analyses the principle of the circuit, proposes the best carrier-wave frequency formulas and designs the main component parameter. The experimental results verify that the circuit mentioned above can realize the soft-switching, improve the quality of output wave.Keywords：Soft switching, modulating frequency and width, inverter1引言DC/AC正弦波逆变器是电力电子技术的最重要分支之一，也是应用最为广泛的一种电力电子装置。
长时间以来，正弦波逆变器的主要工作模式是SPWM或SVPWM，在这种工作模式下，逆变器开关管工作在“硬开关”状态。
它存在开、关损耗大、过高的d v/d t和di/d t带来传导和辐射电磁干扰等问题，这些问题近几年已经引起人们的充分重视，做了大量的研究，研究重心就是如何实现功率开关器件的“软开关”。
直流谐振环逆变器（RDCLI）及其系列变形电路结构是当前电力电子学领域中最活跃的研究方向之一[1-2]。
它是通过母线谐振电路在直流母线产生零电压的时刻，逆变器开关管动作以实现零电压开通（关断），其研究成果在大功率传动装置中得到较多的应用。
但存在控制策略太难，功率电路结构比较复杂等问题，在中、小功率逆变器中的应用不多[5]。
负载极谐振逆变器通过桥臂辅助谐振电路实现“软开关”[6]，它的优点是：逆变器各相相互独立，不存在软开关与逆变器开关同步控制策略问题，但它存在开关管电流应力大、需要检测电路中的电流（压）过零点，使得控制电路变得复杂等缺点[7]。
根据DC/DC电感换向式移相软开关原理，文献[8]提出了一种电感换向式SPWM软开关技术，它不需要检测电路电流、电压过零点，电路的拓扑结构也很简单，但它存在环流过大的缺点。
在这种结构的基础上，文献[9-10]提出了一种FMSPWM （Frequency Modulated SPWM）调制方法，它能有效减小环流，提高变换器转换效率。
但这种调制方法只能用在单相双极型变换器中，不能推广到三相三桥臂变换器电路中。
收稿日期 2005-06-03 改稿日期 2006-07-2080 电工技术学报 2007年3月针对上述问题，本文提出了一种电感换能式三相软开关变换器的拓扑结构，并分析了实现软开关的工作原理；在此基础上提出了三相FMSPWM工作模式；推导了最佳载波频率公式及电路中的主要参数设计方法；最后通过试验验证上述理论的正确性。
理论和实验都表明，该变换电路控制简单，不仅能实现开关管的软开关，而且环流很小，开关管电流应力小。
2电路拓扑结构及在SPWM模式下的工作原理分析2.1电路拓扑结构图1是三相三桥臂软开关DC/AC逆变器电路拓扑结构。
它是在传统的三相逆变器结构上附加了零电压关断电容C i（i=1，2，…，6）及为实现零电压开通的串联谐振辅助支路L r i、C r i（i=1，2，3）。
图中L =L=L=L，C=C=C=C。
图1 三相三桥臂软开关DC/AC逆变器电路拓扑结构Fig.1 The topology structure of three-phasethree-legs soft-switching inverter三相三桥臂逆变器可以等效分解为三个互差120°的单极倍频电路[11]。
又由于电路结构的对称性，在分析L ri、C ri及C i作用过程即实现软开关过程时，可以只分析一个桥臂的工作。
等效电路见图1b，图中i0为负载等效电流。
)sin(nϕω+=tMIi式中ϕn——负载的功率因数角M——调制比，0c/M A A=A0——调制波峰值A c——载波峰值2.2 SPWM模式下软开关原理及存在的问题SPWM是DC/AC变换器最常见的工作模式。
下面分析在图1的拓扑结构下实现软开关存在的问题。
图2是针对图1b等效电路的第k个开关周期的主要工作波形。
图2 等效电路第k个开关周期的主要工作波形Fig.2 The main waveforms of the k th switching period ofthe equivalent circuit在分析工作原理之前，先做几点假设。
（1）设f c（载波频率）>>f0（调制波频率）。
（2）设C r i、L r i支路的电容值较大，可认为其两端电压在一个开关周期内保持不变，并令VD1S1 S4 S3 S5S6 S2VD3VD5VD4VD6VD2NC7C8 C7C8S1 S4 VD1VD4e第22卷第3期朱忠尼等 三相FMSPWM 软开关逆变器分析与设计 81⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−==211sin 1S 0r1r11r MV N tu C N L C ωωω （2） （3）C 7、C 8足够大，N 点电位N0S 12V V = （3）分析其工作过程：设t=t k 0之前，S 4导通，等效电路见图3a ，i L r1流入S 4； t=t k 0时刻，S 4关断。
V S 、L r1、C r1、C 1，C 4形成谐振回路，由于C 4的存在，S 4实现了零电压关断。
t=t k 1时刻，V C4=V S ，V C1 =0，该状态结束。
t=t k 1时刻之后，i L r1（称为循环电流）通过VD 1、V S 及C 7、C 8续流，等效电路见图3b ，在续流期间，VD1u =0。
若在此期间如2kt ′时刻(见图2)，S 1的导通触发信号到来，则S 1实现零电压开通。
t=t k 2时刻，i L r1=0，续流过程结束。
因此，满足S 1零电压开通的条件为21d k k k t t t t ∆=−> （4）式中 t d ——桥臂间死区时间t ＞t k 2之后，i L r1换向并反向线性增加。
同时，V S 向负载提供能量。
t =t k 3时刻，S 1关断，该过程结束。
图3 第k 周期等效工作电路Fig.3 The equivalent circuit of the k th period 由于C 1的存在，S 1实现零电压关断。
t ＞t k 3之后，S 4的零电压开通过程与S 1相同。
对于S 3、S 6，S 5、S 2其软开关过程分析也相同，不再赘述。
下面分析欲满足式（4）的条件。
若采取平均规则采样法，得到第k 个采样周期SPWM 控制脉冲宽度，即S 1、S 4导通时间分别为[12]1c 4c 1sin 21sin 2k k k k M t T f M t T f ω+⎧=⎪⎪⎨−⎪=⎪⎩（5） t k 0时刻之前，S 4导通，由图3a 电路，求得r1d d 2r1r1S C L u tiL V += （6） 将式（2）、式（5）代入式（6）并求解得)sin 1)(sin 111(81k 01k 0c r1S r1−−−−−=t M t M N f L V i L ωω（7）t =t k 0时刻，i L r1到达该方向的第k 周期电流最大值。
该值为2倍的式（6）的值，即 )sin 111()sin 1(4k00k00c r1S r1m t M N t M f L V I L ωω−−×−=（8） 特别当ω t k 0=n π(n =1,2,…)和0 (21)k t n ω•=+(1,2,)2n π=⋅⋅⋅时，循环电流i L r1分别为 Sr1max r1c4L V i L f =（9） )111)(1(4c r1r1min M N M f L V i S L −−−=（10） t k 1时刻之后，由图3b 电路得到续流期间流过VD 1的续流电流i D1（i Lr1）的方程为r1d d 21r1S S C L u tiL V V −=− （11）将式（2）、式（7）代入式（11），并求解得到VD 1的续流时间kt VD1为)sin 1(8100cVD1k kt M f t ω−=（12） 根据前面叙述的软开关条件k t VD1≥t d （13）分析式（12）可知，kt VD1的大小与调制波的相位和调制比有关。
特别是当0k k t n ϕω==π和0k k t ϕω==(21),(1,2)2n n π+="，max M M =时，kt VD1的极限值分别为82电 工 技 术 学 报 2007年3月VD1max cVD1minmax c 181(1)8T fT M f ⎧=⎪⎪⎨⎪=−⎪⎩下面分析SPWM 模式存在的问题。
分析式（13）～（15）可知，在调制频率不同的相位处，VD 1续流时间是不一样的。
若用固定开关频率f c ，很难满足各方面的关系，比如：（1）若将f c 取为满足式（11）和式（15）的条件，即f c =)1(81max dM t − （16） 则在ω0 t k =n π处dVD1maxmax (1)t T M =−＞t d （17） 会造成占空比丢失。