并网逆变器SPWM控制方法的研究19页PPT

合集下载

SPWM逆变原理及控制方法

如何利用电力电子器件的开通和关断两种状态实现电能四大基本状态之间的转换就是电力电子学所要研究的核心内容
3
2.1 SPWM基本原理
理想开关：
¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ 导通电阻为0，即：通态压降为0 关断电阻为∞ 不考虑开通和关断时间，即：瞬时开通和关断导通电阻不为0，通态压降为2V左右关断电阻也不为∞，有少量漏电流需要一定时间才能完全开通和关断，一般在10us以下
实际电力电子器件（开关）：
理论分析一般都采用理想开关。在涉及散热系统设计、死区时间选取、器件串并联设计、器件保护等方面时，将必须按实际电力电子器件考虑
4
2.1 SPWM基本原理
实现电能四种基本形态的转换就是利用PWM 调制 • PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制技术：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（形状和幅值） • SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）正弦脉宽调制技术：通过对一系列宽窄不等的脉冲进行调制，来等效正弦波形（幅值、相位和频率）
V4
V1
TD
V1
V1* V4 V4*
21
2.2 SPWM逆变及其控制方法
• 特定谐波消去法（计算法）
Selected Harmonic Elimination PWM—SHEPWM 这是计算法中一种较有代表性的方法输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括 0和π），共6个开关时刻可控为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称
2.2 SPWM逆变及其控制方法
• 自然采样法
1
TC
为简单起见，在计算机内部一般进行标称化，假定三角波最大值为1

《变频器与伺服驱动技术应用》PPT课件：认识SPWM调制技术及SPWM逆变器

（1）晶闸管（SCR）属于半控型电力电子器件，在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的门极和阴极间也加正向电压形成触发电流，使晶闸管导通，一旦导通，门极即失去控制作用。特点是耐压高，电流大，抗冲击能力强。（2）门极可关断晶闸管（GTO）属于全控型器件，开通和关闭都可以由脉冲实现。无须强迫换相装置，损耗小，装置效率高，易于实现PWM控制。
载波频率高的结果是电流的谐波成分减小，电流波形十分接近正弦波，故电磁噪声减小，而电动机的转矩增大。
（3）控制功耗减小
IGBT的驱动电路取用电流极小，几乎不损耗功率。
（4）瞬间停电可以不停机
这是因为IGBT的栅极电流极小，停电后，栅极控制电压衰减较慢，IGBT不会立即进入放大状态。
职业教育机电一体化专业教学资源库
然后再用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E)，这时IGBT 被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断 IGBT 是好的。
职业教育机电一体化专业教学资源库
2.6 逆变电路
以IGBT为逆变器件的逆变电路。其主要特点如下：
（1）载波频率高
大多数变频器的载波频率可在3～15kHz的范围内任意可调。
（2）电流波形大为改善
绝缘栅双极型晶体管IGBT
职业教育机电一体化专业教学资源库
（5）智能功率模块 IPM
IPM（Intelligent Power Module），即智能功率模块，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。而且还内部集成有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以保证IPM自身不受损坏。IPM一般使用IGBT作为功率开关元件，内部集成电流传感器及驱动电路的集成结构。IPM以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种非常理想的电力电子器件。

电力电子spwm调制PPT课件

a)
b)
第16页/共28页
控制过程如下：
对主电路的T1、T2桥臂和T3、T4桥臂分别进行双极性SPWM调制。两桥臂共用一个调制波 Vr ，所不同的是T1、T2桥臂的三角波为 Vc ，而T3、 T4桥臂的三角载波是将 Vc 反相或移相得到的 -Vc 。
第17页/共28页
当 Vr>Vc 时，使T1导通，T2截止，这时 Van VD / 2 ，当 Vr<Vc 时，使T1 截止，T2 导通，这时 Van -VD / 2；当 Vr > -Vc 时，使T3截止，T4导通，这时 Vbn -VD / 2 ，当 Vr < -Vc 时，使T3导通，T4截止，这时 Vbn VD / 2 。输出电压 Vab Van Vbn ，从而 Vab 可能出现。三种情况，分别为T1、T4同时导通时，Vab VD ；T2、T3同时导通时，Vab VD ；T1、T3同时导通或T2、T4同时导通时， Vab 0 。
时，由于一个调制波周期中的脉冲数较少，脉冲波形的不对称性所造成的基波相位跳动的相角相对变大。
第9页/共28页
由于载波频率 fc 固定，因而逆变器具有固定的开关频率。
当调制波频率 f r 变化时，载波比N与调制波频率 f r 成反比。
例如，当调制波频率冲数变少。
f r 变高时，载波比N变小，即一个周期的脉
主要内容
第1页/共28页
一、SPWM工作原理
SPWM（Sinusoide Pulse Width Modulation）即正弦波
脉冲宽度调制，它是脉冲宽度按正弦函数变化的
PWM调试。
在采样控制理论中有一个重要的结论—冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量（面积），即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。这里所说的效果基本相同，是指惯性系统的输出或响应是基本相同的。

SPWM控制技术ppt课件

• 相电压为在+Vd/2和-Vd/2之间跳变的脉冲波. • 线电压为幅值为+Vd和-Vd的脉冲波,与单极
性调制时相同.
.
三.同步调制和异步调制
• 载波比(N):载波频率fc与调制波频率fr 之比,即N= fc / fr
• 视载波比的变化与否有同步调制和异步
调制之分.
• 1.同步调制(N为常数) • 2.异步调制(N不为常数) • 3.分段同步调制
• B、C两相只是相位上分别相差120O
.
三角波振荡器
fr
Vc fc
+
-
+
Vo
-
Vo
Vrm
VR
参
考 Var(t)
波形
成 Vbr(t)
+ -
+ +-
-
-1 -1
+
-
+
Vcr(t)
-
-1
u
调制波
驱动信号
载波
Vg1 T1 Vg4 T4
Vg3 T3 Vg6 T6
Vg5 T5 Vg2 T2
0
t
VT1
Z
u
等效正弦波
周期的负峰值找 1
A
到正弦调制波上
的对应点.
• 采样水平线与三
tA
角载波的交点位
于正弦调制波两
侧,脉宽生成误
差(与自然采样
法比)明显减小,
所得SPWM波
t1
形更准确.
.
D B
M sin1t
tB
t
t2
t3
TC
t
v ab 0
.
SPWM逆变器的
工作原理

SPWM控制技术原理.pptx

通用变频器的基本原理
1交-直-交变频器的基本工作原理
2变频器的分类

3通用变频器的面板结构
ELEMENT ONE
A
B
ABC
C ELEMENT THREE
ELEMENT TWO
4通用变频器的接线端子
1.1.2 SPWM控制技术原理我们期望通用变频器的输出
电压波形是纯粹的正弦波形，
u
但就目前技术而言，还不能
δ 1
δ 2
δ
t
制造功率大、体积小、输出
波形如同正弦波发生器那样
Umsinωt 标准的可变频变压的逆变器。目前技术很容易实现的一种
方法是：逆变器的输出波形
θθ
θ
ωt
是一系列等幅不等宽的矩形
1
2
t
脉冲波形，这些波型与正弦
图1.1.10 单极式SPWM电压波形
波等效，如图1.1.10所示。

SPWM电流跟踪并网逆变控制技术研究

第１期
高嵩等：ＰＳＷＭ电流跟踪并网逆变控制技术研究
７５
馈人电网的正弦波电流波形．变压器起到将并网逆变系统与电网隔离的作用，以保护逆变环节的电可
路．
电网
图２逆变器输出矢量三角形
Ｆｇ２Ｉｖｒｅｕｐｔｖｃｏｒａｇｅｉ．ｎｅｔｒｏｔｕｅｔｒｔｉｎｌ
ａＳｇａＰｏｅｓｒＤＳ）仅可以比较方便地实ｌｉｎｌｒｃｓｏ，Ｐ不
现控制目的，而且大大简化了控制电路的设计，提高了可靠性．随着太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视，网逆变技术的研究尤为重要．并光伏发电并网
运用了闭环控制模式，加入了电压前馈补偿环节，过控制逆变系统的输出电流以跟踪市电的通
变化，电网电压同频、与同相．真结果表明，仿改进后的方法输出电流波形谐波畸变含量为
Ｏ２，入Ｐ控制环节的调整时间为０２Ｓ．６加Ｉ．．
第３卷第１１期２１年Ｏ０１２月
西
安ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工
业
大
学
学
报
Ｖｏ．１Ｎｏ１１３．Ｆｅ．０１ｂ２１
ＪｕｎｌｆＸｉａｃｎｌｇｃｌＵｎｖｒｉｏｒａ ’ ｎＴｅｈｏｏｉｉｅｓｔｏａｙ
文章编号１７ — ９５２１）１０４０６３９６（０１０ — ７— ４

SPWM和SVPWM控制 ppt课件

N fc fr
（3-1）
当载波比 N 等于常数时，为同步调制；当载波比 N 不等于常数时，为异步调制。
ppt课件
10
同步调制与异步调制比较
（1）同步调制能够保证在参考波每半个周期内包含的载波三角波个数一定，可保持输出脉冲正、负半周对称；但参考波频率很低时，逆变器输出波形谐波含量大。（2）异步调制控制方法简单，在载波频率恒定时，只改变参考波的频率和幅值就进行了调频调压，特别在低频输出时，可通过保持较高的载波频率来改善输出波形；但异步调制时，输出脉冲电压相位位置会发生漂移，不能随时保持调制脉冲电压正、负半周对称，而产生边带效应。
3
3.1 电压型PWM逆变器的基本工作原理
PWM 逆变器多为采用不控或可控电压源供电的交-直-交系统，简称电压型 PWM 逆变器。PWM 变频调速和其它变频调速方式一样，也可以对交流电动机进行恒转矩控制、恒功率控制和高速区域的软机械特性控制。常用的电压型 PWM 变频调速系统的基本结构如图 3-1 所示。
角形，则有
AB BC DE EC
(3-6)
在 ABC 中， AB Vcm 为三角波幅值； BC S 为三角波四分之一周期的角度。在 CDE 中，DE Vci 为三角波在第i 处的值； EC i 为式（3-5）的值。
ppt课件
24
将上边的值代入式（3-6）经整理后得
Vci
2 Ud sin(nt)d (t) 1 2
U 3 d sin(nt)d (t)
2 2
d
...
k Ud sin(nt)d (t)
2
Ud
sin(nt)d (t)]
2 k1
k 2

SPWM逆变器控制技术研究

毕业设计说明书SPWM 逆变器控制技术研究专业电气工程及其自动化学生姓名赵进军班级 BMZ 电气071学号 0761402105指导教师阚加荣完成日期2011年6月1日SPWM逆变器控制技术研究摘要：首先对逆变器控制的发展状况以及应用场合进行了概述，对逆变器的发展前景以及意义进行了略述，本设计采用脉宽调制式（SPWM）逆变器，采用电压瞬时值控制。

对各部分模拟单元电路进行了设计选取，介绍了各部分电路的工作原理和结构。

对电路芯片的选取，对LC低通滤波器进行了参数设计。

脉宽调制技术的触发脉冲由模拟电路生成，建立了逆变器的数学模型；对电压瞬时值内环，电压平均值外环控制参数进行了设计，并对PI控制器进行了设计；最后运用MATLAB进行了仿真，给出主电路，控制电路，低通滤波器的仿真模型，并给出了空载，阻性满载，感性满载，容性满载仿真波形。

并对系统性能进行了分析。

脉宽调制技术不但具有较高的功率因数和较好的输出波形而且即可以调节其输出电压的大小，又可以连续调节其输出功率，内环通过瞬时值控制获得快速的动态性能，保证输出畸变率较低，外环使用输出电压的平均值控制，具有较高的输出精度。

仿真结果证实了该逆变器具有开关频率固定，输出电压波形质量好，外特性较硬，输出电压随负载的变化很小。

关键词:瞬时值控制； SPWM ；逆变器；电压平均值反馈SPWM inverter control technology researchAbstract: First this article summarized the development of control for inverter as well as the applications and makes a rudeness statement of the prospects and significance of development of inverters. This strategy uses pulse width modulation technique and control the instantaneous value and then the simulation of electric circuit units are established to design and select each part. The structure and operating principle of the above-mentioned systems devices, selection of electric circuit chips, are introduced. The parameters of LC low-pass filter are designed. The SPWM signal is generated by electronic circuit. The simulation and mathematic model of inverters are established with Matlab6.5. The model included an instantaneous voltage inner-loop, control parameters of average voltage outer loop and PI controller. At last, simulated by using MATLAB, main electric circuit, control circuits, the simulation model of low-pass filter and no-load resistive full-load, perception full load the simulation waveforms of capacity full load have been given. Not only PWM technology has higher power factor and a good output waveforms but also can regulating its size of output voltage and output power. The inner loop can get a quick dynamics properties by controlling of instantaneous value. That makes the output distortion rats lower. It has higher precision by using the controlling of average value voltages.The simulation results confirmed that the switching frequency converter with a fixed output voltage of good quality and characteristics of hard, the output voltage with the load of little change.Key words: instantaneous control; SPWM; inverter; average voltage feedback目录1 前言 (1)1.1逆变器的发展状况 (1)1.2逆变器的发展趋势和前景 (2)2 课题研究的背景与意义 (2)2.1课题研究背景 (2)2.2课题研究的意义 (3)3 电路设计 (3)3.1主电路 (4)3.2基准正弦信号发生电路 (7)3.3控制电路设计 (7)3.4功率管的选取 (8)3.5驱动电路 (9)3.6保护电路 (10)3.6.1输入过流保护 (10)3.6.2输入过/欠压保护 (11)3.6.3输出过/欠压保护 (11)3.6.4保护电路的综合 (12)3.7低通滤波器设计 (12)4 控制参数设计 (14)4.1瞬时值内环参数设计 (15)4.2平均值外环设计 (18)5 仿真模型 (20)5.1系统性能分析 (23)5.2系统动态性能 (24)6 结束语 (24)6.1本课题的总结 (24)6.2存在的问题及进一步工作 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录1 (28)附录2 (29)SPWM逆变器控制技术研究1 前言电力电子技术的发展迅速，对电气设备控制性能要求越来越高。

逆变器spwm的工作原理

逆变器spwm的工作原理
逆变器是一种将直流电转换成交流电的电路，常用于太阳能电池板、电动车等领域。

逆变器的工作原理主要是通过PWM（脉宽调制）技术，将直流电转换成一定频率的交流电。

其中，SPWM（正弦波脉宽调制）是一种常用的PWM技术，它的原理是通过将直流电通过一个三相桥式逆变器进行开关控制，使其输出一定频率的三相交流电。

具体来说，SPWM技术通过将一个正弦波信号与一个三角波信号进行比较，从而得到控制逆变器开关的信号。

在SPWM技术中，正弦波信号的频率即为所需要的输出频率，而三角波信号的频率则为SPWM的调制频率。

逆变器会不断地比较正弦波信号与三角波信号的大小关系，根据比较结果来控制逆变器中的开关管开关状态，从而输出相应频率的交流电。

总的来说，逆变器SPWM技术的工作原理就是通过控制开关管的开关状态，将直流电转换成一定频率的交流电。

课题名称数字化SPWM逆变器的应用与研究申请人共24页PPT

谢谢！
课题名称数字化SPWM逆变器的应用与研究申请人
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴理荒秽，带月荷锄归。道狭草木长，夕露沾我衣。衣沾不足惜，但使愿无违。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学Hale Waihona Puke 是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基

SPWM逆变电路原理

SPWM逆变电路原理————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。

更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。

这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。

面积等效原理转换把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。

7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。

图1 用面积等效原理转换为SPWM波形如果把上述脉冲序列改为相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲（图1下图），脉冲中心位置不变，并且使该矩形脉冲面积和上图对应的矩形脉冲相同，得到图1下图所示的脉冲序列，脉冲宽度按正弦波规律变化，这就是PWM波形。

根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，图中红线就是该序列波形的平均值。

对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。

这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。

要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。

SPWM波形的生成输出SPWM波形仍需全桥逆变电路，在“光伏用DC-DC变换器”课件中已介绍过这种电路，通过控制开关晶体管的通与断在负载上产生交变电压，见图2。

s图2 全桥逆变电路的工作状态输出SPWM波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。

逆变电路spwm调制PPT课件

图7.25 电流滞环跟踪控制的逆变电路
第33页/共49页
跟踪控制技术
• 2) 采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路的特点 • ① 硬件电路简单，属于闭环控制。 • ② 系统具有较高的稳定性。 • ③ 具有快速的瞬态响应。 • ④ 电流型半桥电路容易产生失控。电流脉宽不等固然可以维持电感端压的伏秒值平衡，但却会导致电容电
第24页/共49页
控制的基本原理
1. PWM的基本原理
• 在采样控制理论中的一个重要的结论，就是当在一个惯性环节的输入端施加面积相同但形状不同的脉冲信号时，该环节的输出响应中，低频段特性非常接近，仅在高频段略有差异。而且输入信号的脉冲越窄，输出响应的差别越小。
• 图7.18(b)所示的等幅脉冲列就称为脉冲宽度调制(PWM)波形，可以看出该波形中各个脉冲的幅值相等，而宽度是按正弦规律变化的，根据面积等效原理，PWM
是换流方式中最简单的一种。适用于各种由全控型器件构成的电力电子电路。
图7.3 电流强迫换流原理图
第4页/共49页
器件换流方式
• 1. 电网换流(Line Commutation) • 利用电网提供换流电压进行换流称为电网换流。 • 2. 负载换流(Load Commutation) • 利用负载自身提供换流电压的换流方式称为负载换流。 • 3. 强迫换流(Forced Commutation) • 强迫换流是采用专门的换流电路，给欲关断的晶闸管强制施加反向电压或反向电流的换流方式。
• 2) 载波比K
M U rm U cm
K fc fr
第30页/共49页
逆变电路的控制方式
4. PWM的异步调制和同步调制 • 1) 异步调制 • 在频率改变过程中，载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。 • 2) 同步调制 • 在变频时使载波和调制信号波始终保持同步，并保持载波比K等于常数的调制方式称为同步调制。 • 3) 分段同步调制 • 为有效克服上述同步、异步调制存在的缺点，将异步和同步两种调制方法结合起来，使在整个频率范围内