采用SPWM单相全桥逆变器串并联的多电平逆变器
单相电流型多电平逆变器的CPS-SPWM技术
关 键词 ： 波相 移 开关脉 宽调 制 ； 载 电流型逆 变器 ； 电平 ； 多 单相
中图分 类号 ： Ｍ ６ Ｔ ４ｌ 文献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０ — ５１ ２０ ）７ ００ — ２ １ １ ４５ （０７ ０ — ０９ ０ ０
ＣＰＳ・ ＰＷ Ｍ ｅ ｈｎｉ ｕｅ ｆ ｒ ａ ｓｎ ｅ－ｈａ ｅ ｍ ｕｌｉｅ ｌｃ ｒ ｎ ｏｕ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ － Ｓ ｔｃ ｑ ｏ ｉ ｇｌ・ ｐ ｓ ｔｌｖｅ ｕｒ ｅ ｔ ｓ ｒ ｅ ｉ ｖ ｒ ｅ
对 于多 电平逆 变器 而 言 ，ＷＭ 技术 无 疑是 一 种 Ｐ
获取 理想 输 出 的 方 案 。但 是 在 大 功 率 变 换 器 系 统 中， 由于受 电力 电子开 关器 件 （ Ｇ Ｏ等 ） 关频 率 如 Ｔ 开 上 限的 限制 ， 用 常规 的 Ｓ ＷＭ 技 术具 有 电流 谐波 采 Ｐ 大 、 流器 通频 带 窄 等 缺 点 。 因此 要 获 得 较 好 的 系 变 统 性 能 ， 之有 效 的方 法 是 采 用 载波 相 移 Ｓ ＷＭ 技 行 Ｐ 术 ¨ 。文献 ［ ］ 出一 种通 用 的单 相 电流 型 多 电 ３提 平 逆 变器 拓扑 结构 ， 该类 拓 扑可 以用 来 输 出任 意 电 平 数 的输 出 电流波形 。但是 文献 中采 用 阶梯 波合成 的方 法得 到多 电平 输 出 电流 ， 因此 在 开 关 频率 一定
白志 红 ， 张仲 超
（ 江 大 学 电气 工 程 学 院 ， 江 杭 州 ３０ ２ ） 浙 浙 １０ ７
摘
要 ： 波相 移 开关脉 宽调 制 （ Ｐ —Ｐ 载 Ｃ ＳＳ ＷＭ） 术是 一种 优 秀的 开关调 制策 略 ， 够在 较低 的开 关载 波 的效果 。通过 分析 一种 单相 电流型 多 电平逆 变 器的 工作 原 理 ， 出 了该 提
SPWM于单相全桥及其三相电压型桥式逆变电路的simulink仿真应用
SPWM于单相全桥及其三相电压型桥式逆变电路的应用11级电牵3班xx 关键字：单相桥三相桥全控逆变SPWM simulink本次实验主要为利用simulink中的块原件来构建电力电子中的一种基本整流电路——单相全桥逆变电路和三相电压型桥式逆变电路，单相电路的功能是将直流电逆变为交流电，而三相逆变电路则是在单相的基础上变为三相，功能更加完善。
在逆变电路的设计过程中，需要对设计电路及有关参数选择是否合理、效果好坏进行验证。
如果通过实验来验证，需要经过反复多次的元件安装、调试、重新设计等步骤，这样使得设计耗资大，效率低，周期长。
现代计算机仿真技术为电力电子电路的设计和分析提供了崭新的方法，可以使复杂的电力电子电路、系统的分析和设计变得更加容易和有效。
Matlab 是一种计算机仿真软件，它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。
Simulink 是基于框图的仿真平台，它挂接在Matlab 环境上，以Matlab 的强大计算功能为基础，用直观的模块框图进行仿真和计算。
其中的电力系统（Power System）工具箱是专用于RLC电路、电力电子电路、电机传动控制系统和电力系统仿真用的模型库。
以Matlab7.0 为设计平台，利用Simulink 中的Power System工具箱来搭建整流电路仿真模型，设置参数进行仿真。
一、电路工作原理1.SPWM电路工作原理同步调制——N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。
f变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。
三基本同步调制方式，r相，公用一个三角波载波，且取N为3的整数倍，使三相输出对称。
为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。
当N=9时的同步调制三相PWM波形如上图所示。
2.逆变电路工作原理1）IGBT单相电压型全桥无源逆变电路原理分析单相逆变电路主要采用桥式接法。
它的电路结构主要由四个桥臂组成，其中每个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联有大电容而负载接在桥臂之间。
多电平逆变器的工作原理、控制方法以及仿真
目录第一章绪论 (1)1.1多电平逆变器的背景 (1)1.2多电平逆变器的研究现状 (2)1.3多电平逆变器的应用 (3)第二章多电平逆变器的种类介绍 (6)2.1二极管箝位式多电平逆变器及其优缺点 (6)2.2电容箝位式多电平逆变器及其优缺点 (6)2.3H桥级联式多电平逆变器及其优缺点 (7)第三章多电平变换器PWM调制策略 (8)3.1多电平变换器PWM调制策略的分类 (8)3.2多电平SPWM调制策略 (9)3.2.1 SPWM调制策略 (9)3.2.2 载波垂直分布多电平调制策略 (9)3.2.3 载波水平移相多电平调制策略 (10)3.2.4多载波SPWM调制策略谐波分析 (10)3.3多电平SVPWM调制策略 (46)3.3.1 SVPWM调制策略 (46)第四章多电平逆变器中的电压平衡技术 (48)第五章三电平中点箝位型逆变器SPWM控制策略与仿真 (53)5.1三电平NPC逆变器SPWM方法 (53)5.2基于MATLAB的三电平NPC逆变器SPWM仿真 (54)5.2.1仿真系统整体框图 (54)5.2.2 基于载波反向SPWM带电机负载的仿真模块 (55)5.3基于载波同向SPWM带电机负载的仿真模块 (57)5.3.1 SPWM开关信号的发生模块 (57)5.3.2仿真结果与分析 (57)5.4基于注入三次谐波的SPWM带电机负载的仿真模块 (58)5.4.1 SFOPWM开关信号的发生模块 (58)5.4.2仿真结果与分析 (58)5.5三电平NPC逆变器SPWM的实验结果 (59)5.6小结 (59)第六章总结展望 (60)第一章绪论1.1 多电平逆变器的背景电力电子技术自二十世纪50年代诞生以来,经过近半个世纪的飞速发展,至今已被广泛应用于需要电能变换的各个领域。
在低压小功率的用电领域,电力电子技术的各个方面己渐趋成熟,将来研究的目标是高功率密度、高效率、高性能;而在高压大功率的工业和输配电领域,各个方面的技术正成为当今电力电子技术的研究重点。
实验五十一DCACSPWM单相全桥逆变电路设计及研究
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书 实验五十一DC/AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究（信号与系统—自动控制理论—检测技术－电力电子学综合实验）一、实验原理SPWM单相全桥逆变电路的主要工作原理是依靠四个开关管的通、断状态配合，利用冲量等效原理，采用正弦脉宽调制（SPWM）策略将输入的直流电压变换成正弦波电压输出。
SPWM的调制原理是通过对每个周期内输出的脉冲个数和每个脉冲宽度来调节逆变器输出电压的频率和幅值。
要使输出的电压波形接近标准的正弦波，就要尽量保证SPWM电压波在每一时间段都与该时段中正弦电压等效。
除要求每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲宽度还必须很窄，这就需要在一个正弦波形内脉冲的数量很多。
脉波数量越多，不连续的按正弦规律改变宽度的多脉冲电压就越等效于正弦电压。
目前，在电力电子控制技术中，SPWM技术应用极为广泛，SPWM波形的形成一般有自然采样法、规则采样法等等。
前者主要用于模拟控制中，后者适用数字控制。
本实验采用的是DSP控制的单相全桥逆变电路，采用对称规则采样法。
对称规则采样的基本思想是使SPWM波的每个脉冲均以三角载波中心线为轴线对称，因此在每个载波周期内只需一个采样点就可确定两个开关切换点时刻。
具体算法是过三角波的对称轴与正弦波的交点，做平行于时间轴的平行线，该平行线与三角波的两个腰的交点作为SPWM波“开通”和“关断”的时刻。
由于在每个三角载波周期中只需要进行一次采样，因此使得计算公式得到简化，并且可以根据脉宽计算公式实时计算出SPWM波的脉宽时间，可以实现数字化控制。
图51-1 对称规则采样法生成SPWM波根据相似三角形定理，可以分析出图1对称规则采样法生成的SPWM波脉宽时间T n华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书为：()21sin n n T T MN Nπ−= (51-1) 式中，M 为调制度，T 为正弦调制波周期，N 为载波比。
SPWM波控制单相逆变器双闭环PID调节器的Simulink建模与仿真
SPWM波控制单相逆变器双闭环PID调节器的Simulink建模与仿真随着电力行业的快速发展，逆变器的应用越来越广泛，逆变器的好坏会直接影响整个系统的逆变性能和带载能力。
逆变器的控制目标是提高逆变器输出电压的稳态和动态性能，稳态性能主要是指输出电压的稳态精度和提高带不平衡负载的能力;动态性能主要是指输出电压的THD(Total Hannonic Distortion)和负载突变时的动态响应水平。
在这些指标中对输出电压的THD 要求比较高，对于三相逆变器，一般要求阻性负载满载时THD 小于2%,非线性满载(整流性负载)的THD 小于5%.这些指标与逆变器的控制策略息息相关。
文中主要介绍如何建立电压双环SPWM 逆变器的数学模型，并采用电压有效值外环和电压瞬时值内环进行控制。
针对UPS 单模块10 kVA 单相电压型SPWM 逆变器进行建模仿真。
通过仿真，验证了控制思路的正确性以及存该控制策略下的逆变器所具有的鲁棒性强，动态响应快，THD 低等优点。
并以仿真为先导，将其思想移植到具体开发中，达到预期效果。
1 三电平逆变器单相控制模型的建立带LC 滤波器的单相逆变器的主电路结构如图1 所示。
图1 中L 为输出滤波电感，C 为滤波电容，T1,T2,T3,T4 分别是用来驱动IGBT 的三电平的SPWM 波，U0 为输出负载两端的电压。
在建立控制系统的仿真模型时，需要采集负载两端的电压与实际要求的电乐值做比较，然后通过调节器可以得到所需要调节的值。
在此仿真模型中，驱动波形采用的是三电平的SPWM 波形，具体的产生原理在这不做详细描述。
在Matlah 的Simlink 库中SPWM 波的产生如图2 所示，这里调制比设为0.8.图1 三电平逆变器单相主电路图2 四相SPWM 产生电路在B1,B2,B3,B4 端口用模拟示波器观察其波形，结果如图3 所示。
图3 四相SPWM 驱动波形2 双环控制的选取在逆变控制系统中，采用输出电压有效值反馈的方法进行控制，这种方法通过将输出电压有效值与实际所要求的电压有效值进行比较，误差信号与正弦信号相乘的结果作为SPWM 的调制信号。
单相三电平逆变器及控制研究
摘要摘要当今世界，电能越来越成为人们日常生活和工业生产中的重要能源，而其质量和指标在不同的情况下有不同的要求。
随着交流电机调速技术的逐渐成熟，高性能大容量的交流调速技术显得尤为重要。
三电平逆变器由于具有输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小、控制方法成熟简单等优点，在中高压调速领域得到了广泛的应用。
而正弦脉宽调制（SPWM）方法是三电平逆变器的核心技术之一。
本文介绍了单相三电平逆变器的结构和基本原理，及其SPWM控制法的原理，并以载波同向SPWM法对三电平逆变器进行控制。
本文基于MATLAB/SIMULINK对三电平逆变电路建立模型，并进行开环、闭环仿真，从而分析了逆变器输出电压的谐波含量、电压稳定度。
采用PI调节器设计对逆变器设计了双闭环控制，同时对负载能力进行研究。
关键词三电平逆变器正弦脉宽调制 MATLAB PI调节器错误！未找到引用源。
AbstractNowadays,electrical energy has play a more and more role in people's daily life and industrial production , and its quality and index in different circumstances have different requirements.Along with the induction motor technology mature gradually,high performance and capacity of AC control technology is particularly important.Because of the advantages,such as high output capacity, high output voltage, small current harmonic content, and the control method is mature and simple, so the three-level inverter in high voltage control field is in a wide range of applications.The sinusoidal pulse width modulation (SPWM) control method is one of the core technology of three-level inverter .This article describes the three-level inverter structure and basic principles, the PWM control method .With the method of carrier homonymous SPWM three-level inverter control.MTALBA/SIMULINK is used for the three-level inverter circuit model building, and the open loop, closed loop simulation in the paper.So as to analyze the harmonic content of inverter output voltage，and the voltage stability.The PI-controller is applied to design the dual-loop,and do the research of ability to load.Keywords：Three-level Inverter Sinusoidal错误！未找到引用源。
SPWM逆变电源无互联信号线并联控制技术
SPWM逆变电源无互联信号线并联控制技术摘要：该文提出了一种可适用于分布式发电系统或大容量UPS系统的高性能数模混合型逆变电源无线并联控制方案。
这种控制技术以DSP为核心，通过检测逆变电源自身的输出功率来对高性能模拟SPWM逆变电源的电压幅值及频率进行下垂控制，从而实现了逆变电源的并联同步运行。
实验结果表明，逆变电源均分负载电流的效果很好，逆变电源之间的环流很小。
关键词：正弦脉宽调制逆变器；无线并联；均流引言逆变电源广泛应用于UPS等供电设备，多台SPWM逆变电源的并联运行可以扩大系统的容量，还可以组成并联冗余系统以提高系统的可靠性及可维护性[1]，同时可以通过逆变电源的并联运行将分布式洁净能源组成分布式发电系统。
然而，SPWM逆变电源的并联运行相对的困难[2]，因为所有并联运行的SPWM逆变电源必须同步运行，否则，各逆变电源之间将存在很大的环流，过大的环流会使逆变器的负担加重，发散的环流将使系统崩溃，导致供电中断。
SPWM逆变电源的并联运行控制方式一般分为集中控制、主从控制、分散逻辑控制和无互联线独立控制4种方案[2]。
在前3种控制方式中，各逆变电源之间存在较多的控制用互联信号线，且大容量的逆变电源并联时互连线的距离较远，干扰严重，尤其在分散式发电系统中，各逆变电源之间的距离在几百米甚至几公里以上，使得信号的传输变得复杂且降低了系统的可靠性，因此，这些控制方式不适合应用在分散式发电系统中。
目前，可并联使用的UPS逆变电源系统基本为前3种控制方式，国外只有几家公司生产无信号线并联控制的UPS 系统。
本文提出了一种高性能数模混合型逆变电源无线并联控制方案：数字均流外环控制高性能模拟逆变电源。
逆变电源为高性能SPWM逆变电源，其控制方式为采用PI调节器的带电容电流反馈的瞬时电压波形控制[3~5]。
它具有工作稳定，动态响应快，非线性负载适应能力强等特点，为实现高性能SPWM逆变电源无互联信号线并联奠定了基础。
实验四单相正弦波(SPWM)逆变电源研究
实验四 单相正弦波（SPWM ）逆变电源研究一．实验目的1．掌握单相正弦波（SPWM ）逆变电源的组成、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的工作原理与使用方法。
二．实验内容1．正弦波发生电路调试。
2．带与不带滤波环节时的负载两端，MOS 管两端以及变压器原边两端电压波形测试。
3．滤波环节性能测试。
4．不同调制度M 时的负载端电压测试。
三．实验系统组成及工作原理能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路，或称逆变器。
单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等形式。
本实验系统对单相全桥逆变电路进行研究。
全桥逆变器的主要优点是可以实现双极性的电压输出，对输入电源的利用率比较高，同时可以输出较高的电压，因此，特别适用于适合高压输出的场合。
逆变器主电路开关管采用功率MOSFET 管，具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。
当开关其间VT 1、VT 3 和VT 2、VT 4轮流导通，再经推挽变压器升压后，即可在负载端得到所需频率与幅值的交流电源。
脉宽调制信号由三角波和正弦波进行比较获得。
图5—6为此，正弦波信号必须如图5—6所示，即其峰—峰值必须在小于三角波德幅值。
正弦波发生电路如图5—7所示。
tt正弦波峰—峰值，从而调节SPWM信号的脉冲宽度以及逆变电源输出基波电压的大小。
四．实验设备和仪器1．MCL-22实验挂箱2．万用表3．双踪示波器五．实验方法1．SPWM波形的观察按下左下方的开关S5(1)观察"SPWM波形发生"电路输出的正弦信号Ur波形(2端与地端)，改变正弦波频率2．逻辑延时时间的测试将"SPWM波形发生"电路的3端与"DLD"的1端相连，用双踪示波器同时观察"DLD"的1和3端波形,并记录延时时间Td.。
3．不同负载时波形的观察按图5-19接线。
将三相调压器的U、V、W接主电路的相应处，，将主电路的1、3端相连，（1）当负载为电阻时（6、7端接一电阻），观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。
基于载波移相SPWM的级联多电平逆变器输出特性研究
２１ ０ １年第 １ 期 １
舰 船 电 子 工 程
Ｓ ｉ ｅ ｔｏ ｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｈ ｐ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ ｇｎ ｅｉｇ
Ｖｏ． １Ｎｏ １ Ｉ３ ． １
１７ ３
基 于载 波移 相 Ｓ ＷＭ 的 Ｐ 级联 多 电平 逆 变 器 输 出特 性研 究
３ 直 流侧 不 均压 对 ＣＰ ＿Ｐ Ｍ 调 ＳＳ Ｗ
制 逆 变器 输 出特 性 的 影 响
单 相 级联 的 Ｘ 个 单 元模 块 的直 流 侧 均压 是 目 前级联 多 电平三 相逆 变器 的一个 难点 ， 是 电力 电 也 子学界 比较 关注 和重视 的一 个重 要 问题 ， 研究 采 用 Ｃ ＳＳ Ｗ Ｍ 调制方 法 的逆变器 单 相 的各 个单 元 模 Ｐ －Ｐ
输 出 Ｓ ＷＭ 波形。图 ２ Ｐ 所示为单相采用 ３ 个单相
全 桥级联 的级 联 多电平 逆变 器采用 Ｃ ＳＳ Ｗ Ｍ 调 Ｐ －Ｐ
制 的输 出 特 性 ， 中 Ｓ ＷＭ 具 体 采 用 单 极 倍 频 其 Ｐ Ｓ Ｗ Ｍ 方式 ： 图 ａ ｅｅ为 单 相 各 模 块 的 三角 载 Ｐ 子 、、 波， 其频 率是 正 弦调 制 波 的 倍 ， 且 依 次 逐 个 错 并
结构如图 １ 所示的级联 多电平逆变器具有组装简
收稿 日期 ：０ １ ５ ２日， ２１ 年 月 修回 日期 ：０ １ ６ ４日 ２１年 月
作者简 介 ： 陶文俊 ， ， 男 硕士 ， 工程 师 ， 研究方 向： 电网安全运行 。
１４ ７
陶文俊 ： 基于载波移相 Ｓ ＷＭ 的级联多 电平逆变器输 出特性研究 Ｐ
后通过仿真 和实验对该 逆变器的输出特性进行 了分析 ， 理论计算 、 真和实验结 果相符 ， 仿 并得 出了基 于 Ｃ ＳＳ ＷＭ 的级联 Ｐ －Ｐ
单相全桥并网逆变器SPWM控制
单相全桥并网逆变器SPWM控制逆变器是把直流电转换成正弦波交流电的装置，不管是并网逆变器还是离网逆变器，不管是单相逆变器还是三相逆变器，不管是H4还是H6，SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)是实现逆变的主要方式，当然三相逆变器也可以用SVPWM实现。
SPWM法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法。
根据采样控制理论中的一个重要结论：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。
SPWM法就是以该结论为理论基础，用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，即SPWM波形控制逆变电路中开关器件（IGBT或MOSFET）的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
基于可再生能源的分布式发电系统（renewable energy based distributed power generation，RE-DPGS），图1.1 给出了基于风能和太阳能组成的两种RE-DPGS典型网络拓扑结构。
由飞轮、蓄电池和超级电容组成的储能单元用来改善可再生能源发电的间歇性和随机性问题。
图1.1（a）基于直流母线的方式的RE-DPGS示意图，图1.1（b）基于交流母线的方式的RE-DPGS示意图，都有DC/AC逆变器环节（RE-DPGS通常称为并网逆变器）。
给大家分享一下单相全桥并网逆变器的两种产生方式，双极性SPWM产生方式，单极性倍频SPWM产生方式，文章摘自——LCL 型并网逆变器的控制技术_阮新波。
单极性与双极性PWM模式https:///view/18b45957561252d380eb6e9 e.html从程序方面谈谈本人对逆变器的理解/thread-287532-1-1.html三相逆变电源/forum.php?mod=viewthread&tid=292260&page=1#pid11 61651关于SPWM的单极性和双极性/bbs/889047.html纯正弦波逆变技术的讨论——单极性与双极性工作方式的讨论/bbs/711893.html单极性SPWM的两种控制方法与过零点输出特性/diangong/article/2009-7-30/11120-1.htm双极性模式下pwm逆变电路的计算机仿真https:///view/d1bfd3d7240c844769eaeed a.html?re=view看完本文有收获？请分享给更多人文章来源于收集整理于网络，如有侵权，请联系小编删除。
单相电流型多电平逆变器的CPS_SPWM技术
第24卷第7期2007年7月机 电 工 程M ECHAN I CA L &ELECTR IC A L ENG I NEER I NG M AGAZ I N EV o.l 24N o .7Ju.l 2007收稿日期:2007-02-05基金项目:国家自然科学基金资助项目(50477033)作者简介:白志红(1980-),女,山西运城人,博士研究生,主要从事电力电子技术应用等方面的研究。
单相电流型多电平逆变器的CPS -SP WM 技术*白志红,张仲超(浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027)摘 要:载波相移开关脉宽调制(CPS -SP WM )技术是一种优秀的开关调制策略,能够在较低的开关频率下实现等效高频载波的效果。
通过分析一种单相电流型多电平逆变器的工作原理,提出了该类拓扑的载波相移SP WM 技术。
仿真和实验结果证明,采用载波相移SP WM 进行调制,逆变器的输出电流中低次谐波基本消除,剩余谐波成分主要是载波频率的2nk (k 为正整数)倍及其边带谐波。
关键词:载波相移开关脉宽调制;电流型逆变器;多电平;单相中图分类号:TM 461 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2007)07-0009-02CPS -SP WM techni q ue for a single -phase m ultileve l current source inver t erBA I Zh-i hong ,Z HANG Zhong -chao(Colle ge of E lect r ical Eng i neering,Zhejiang University,H angzhou 310027,China )Abstrac t :The CPS -SP WM techn i que is an excell entm odulation m ethod w ithm any good fea t ures ,and the hi gher equ i va lentoutput carrier frequency can be obta i ned fro m l ow er s w itch i ng frequency dev ices .Based on the analysis of the pr i nciple o f a si ng le -phase mu ltileve l curren t -source i nverter (CS I),t he CPS -SPWM schem e for t he m ultil eve l CSI w as i nvesti gated .By adopti ng CPS -SP WM,cance llati on o f a ll carriers and assoc iated si deband har m onics up t o t he 2nk carr i er g roup w as obta i ned .The si m ulation and exper i m ent on a five -l eve l CS I g i v e the ve rifica ti on .K ey word s :carr i er phase -sh ifted s w itch i ng pulse w idt h m odulati on(CPS -SP WM );current -source inverte r (CSI);mu lt-i leve;l si ng le -phase0 前 言对于多电平逆变器而言,P WM 技术无疑是一种获取理想输出的方案。
单相异步电动机双极性SPWM变频调速仿真研究
单相异步电动机双极性SPWM变频调速仿真研究邵力耕;武炎明;徐春晓【摘要】利用双极性SPWM正弦脉宽调制技术实现单相异步电动机变频调速.在MATLAB/Simlink软件中建立双极性SPWM控制器、主电路中的整流和逆变电路.从仿真结果中可以看出,在未加滤波器之前,单相异步电动机变频调速性能较差和逆变器输出电流畸变程度大.加滤波器后,滤除高次谐波,提高电动机调速性能和逆变器输出电流更接近正弦波.【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2015(037)004【总页数】4页(P10-12,69)【关键词】单相电动机;SPWM;变频调速;滤波器;整流器【作者】邵力耕;武炎明;徐春晓【作者单位】大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028;大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028;大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028【正文语种】中文【中图分类】TM4640 引言在小功率应用领域，单相异步电机广泛用于家用电器和功率小于5 kW的轻工设备中［1］，它的特点是结构简单、价格低廉、运行可靠和噪音低等。
通过调节端电压和改变极对数的传统调速方法已远远不能满足生产和生活的需要，而变频调速技术以其优异的调速和起动性能、高功率因数和节电效果，在异步感应电动机调速系统中应用越来越广泛。
但目前变频调速的研究主要集中在三相电动机上，目前对单相电动机的变频调速研究重视不够，但是单相电动机变频调速的研究在工程上有重要的现实意义。
本文采用双极性SPWM脉宽调制技术，实现了小功率单相电动机变频调速，通过仿真验证了理论的可行性，并且通过加入LC滤波器，进一步改善了电动机调速效果，能够满足单相异步电动机变频调速要求，而且单相电动机变频调速具有低功耗、寿命长、可靠性高等特点，可以广泛应用于家用电器行业。
1 SPWM控制1.1SPWM控制方法单相交流异步电动机变频调速常采用交-直-交变频器，就是把单相交流电整流成直流电，再经脉冲宽度调制变成单相可变频率、可变电压的交流电，驱动单相交流电动机实现变频调速，其核心是通过变频器产生适当的变频电源［2］。
SPWM逆变器原理讲解
SPWM逆变器原理讲解SPWM 逆变器原理所谓的SPWM 波形就是与正弦波形等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形如图1 所示，等效的原则是每一区间的面积相等1 概述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，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。
PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。
（2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。
（3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。
2 SPWM 逆变器原理2.1 SPWM 波形所谓的SPWM 波形就是与正弦波形等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形如图1 所示，等效的原则是每一区间的面积相等。
如图把一个正弦波分作几等分（如图1a 中，n=12）然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合（如图1b），这样由几个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波等效，称作SPWM 波形。
一种基于SPWM的逆变电源并联运行参数设计及控制策略仿真
592016年/第三十四期/十二月（上）一种基于SPWM 的逆变电源并联运行参数设计及控制策略仿真关冠晖傅伟豪（武汉大学电气工程学院湖北・武汉430072）摘要一种逆变电路采用IGBT 桥，逆变方式为SPWM ，两个逆变电源并联运行。
该电源采用LC 滤波器，主要滤除高次谐波。
逆变电源采用压瞬时值反馈单环PID 控制，改善输出波形质量。
该并联逆变电源在Matlab 的Simulink 组件中模拟，分别测试分析了带动线性负载动态均流效果和非线性负载静态均流效果。
关键词逆变电源SPWM并联运行PID 控制中图分类号：TM743文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdks.2016.12.027Parameter Design and Control Strategy Simulation ofParallel Operation of Inverter Based on SPWMGUAN Guanhui,FU Weihao(School of Electrical Engineering,Wuhan University,Wuhan,Hubei 430072)Abstract An inverter circuit uses IGBT bridge,the inverter mode is SPWM,and the two inverters are connected in parallel.The power supply using LC filter,mainly to filter out high.The inverter is controlled by the instantaneous value feedback loop PID,which improves the quality of the output waveform.The parallel inverter is simulated in the Simulink component of Mat-lab,and it is tested and analyzed respectively to drive the dynamic current sharing effect of linear load and the effect of static load current of nonlinear load.Keywordsinverter power supply;SPWM;parallel operation;PID control1主电路参数设计与选型1.1直流电压，额定电流与IGBT 选型选择输出线电压有效值为380V+-5%，额定容量100kV A ，故选择直流电压、额定电流如下：U D =2202=311.1V(1.1)I==100=160.7A (1.2)本实验采用Universal Bridge 来实现IGBT （图1，2）：图1Universal Bridge图示图2IGBT 参数1.2主电路设计与参数本三相四线电路采取SPWM 控制逆变电路，利用正弦波与三角波比较产生的反映正弦波特性的一系列不同宽度的脉冲，这些脉冲序列作为开启/关闭逆变桥开关器件的信号，使直流电压变为一系列周期性阶梯波，波形在电容的作用下得到近似正弦波的波形，并在输出滤波电路的作用下最终生成正弦波。
全桥逆变电路双极性SPWM调制电路
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（Rectif ier）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/Simuli nk进行单项全桥逆变电路仿真在Simul ink工作空间中添加如下元件：Simsca pe/SimPow erSystem s/PowerE lectr onics中的Dio de、IGBT模块Simsca pe/SimPow erSystem s/Electr icalS ource s/DCVoltag eSource模块Simsca pe/SimPow erSystem s/Elemen ts/Series RLCBranch模块Simsca pe/SimPow erSystem s /powerg ui模块Simuli nk/Sinks/Scope模块利用上述模块得到单相全桥逆变电路模型：图 2 单相全桥逆变电路的Simulink的仿真模型各个模块的参数设置如下：“DCVoltag eSource”模块幅值设为110V；“powerg ui”中“Simula tiont ype”选为“contin uous”，并且选中“Enable useof ideals witch ingdevice”复选框；“Solver”求解器算法设为ode45；仿真时间设为6S。
逆变器SPWM载波频率选取的计算方法
逆变器SPWM载波频率选取的计算方法
曹长松;李曼
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2012(046)005
【摘要】为优化逆变器的设计参数,给出了一种选取正弦脉宽调制( SPWM)载波频率的计算方法.死区效应是影响逆变器输出电压THD的主要原因.在SPWM载波中,死区引入的误差脉冲导致逆变器输出电压中出现基波误差和低倍频谐波,并且死区效应随SPWM载波频率的增大而增强.针对上述情况,基于误差脉冲的频域分析,得出了逆变器输出电压THD与载波频率之间的定量关系,并提出了以输出电压THD 为指标选取逆变器SPWM载波频率的计算方法.样机实验证明了该计算方法的有效性.
【总页数】4页(P62-65)
【作者】曹长松;李曼
【作者单位】上海邮电设计咨询研究院有限公司,上海200092;上海邮电设计咨询研究院有限公司,上海200092
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.基于载波频率的变功率逆变器效率研究 [J], 刘向东;专祥涛
2.双极性单相SPWM逆变器滤波电感电流值的近似计算方法 [J], 张逸成;曹长松;
朱学军;姚勇涛;沈玉琢
3.一种混沌随机TPWM低载波频率逆变器及其在变频洗衣机中的应用 [J], 冷明全
4.高性能SPWM逆变器合理载波频率的选择 [J], 邢建;林渭勋
5.采用SPWM单相全桥逆变器串并联的多电平逆变器 [J], 刘凤君
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一种新型单相全桥SPWM逆变器设计方法
一种新型单相全桥SPWM逆变器设计方法郭石垒;秦会斌【摘要】For the two-step inverter,with single phase full-bridge SPWM and low-pass LC filter,standard sine wave⁃form inverter can be made. A novel method to design single-phase SPWM inverter was introduced. With the single-phase pulse width modulation sine wave from the driving-board, and the driving-board using Yi Jingwei electronics’ pure sine wave chip named EG8010,and with LC low-pass filter circuit,then a sine waveform inverter can be made, experiments with this inverter show that the maximum power of inverter can reach to 3 kW.%针对两级式逆变器，在DC-AC逆变部分，采用单相全桥SPWM调制，再经过低通LC滤波，可输出平滑正弦波。
介绍了一种新型单相SPWM逆变器设计方法，通过驱动板产生单相脉宽调制正弦波，驱动板采用屹晶微电子的纯正弦波芯片EG8010，驱动全桥回路，输出经低通LC滤波，可输出标准正弦波。
逆变器驱动板和全桥拓扑以及外围电压反馈电路可实现正弦波逆变器的设计，制作了逆变器，试验测试负载功率3 kW，输出正弦波电压波形较好。
【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)005【总页数】4页(P1261-1264)【关键词】SPWM;DC-AC逆变器;EG8010;LC滤波;全桥拓扑【作者】郭石垒;秦会斌【作者单位】杭州电子科技大学新型器件与应用研究所，杭州310018;杭州电子科技大学新型器件与应用研究所，杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN46在两级式逆变器设计中，DC-AC逆变技术在生成正弦波时，多采用SPWM调制方式，调制输出再通过低通LC滤波，可减小谐波含量，得到比较标准的正弦波［1-4］。
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大． 对波 形 的改 善效果越 好 。假 定有 Ⅳ个 载波 比为
（） 个 Ｆ Ｉ ２各 Ｂ 的输 出功 率 相 同 ， 易 实现模 块 容 化， 也容 易实 现软开 关 ； （ ） 制 电路简 单 ； ３控 （） ４ 对输 出 电压 波形 的改 善效 果好 。 美 国的 罗宾 康 （ Ｏ Ｉ Ｏ 、 Ｒ Ｂ Ｃ Ｎ） 日本 的东 芝 公 司 和三菱 公司 生产 的 中压大功 率 Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ变频 器 ， 到 达 了 完 美无谐 波 的程 度 ，他 们采 用 的是 Ｓ ＷＭ— Ｂ Ｐ ＦＩ 串联叠 加 的方式 。 际上 ， 了串联叠 加 的方式 之 实 除
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最少 ， 且不 存在 均压 问题 ， 以用 Ｉ Ｂ 可 Ｇ Ｔ作 开关 ；
外， 并联 叠 加 或 串一 联 叠 加方 式 ， 是 可 以采 用 并 也 的 ，也 同样可 以叠 加 出完 美无 谐波 的多 电平逆 变
电压输 出 。
采 用 Ｓ ＷＭ— Ｂ 串联 、 Ｐ ＦＩ 并联 或 串一 联叠 加 的 并 目的有两个 ： 是扩容 ， 是消 除一些谐 波 ， 一 二 使输 出 电压正 弦化 。串联叠加 可 以提 高输 出电压 ， 通过提 高 电压来 扩容 和改善波形 ； 并联 叠加 可 以增 大输 出 电流 ， 过增大 电流来扩容 和改 善波形 ； 并联叠 通 串一 加是通 过提高 电压和增 大电流来 扩 容与改善 波形 。 串联 、 联 或 串一 联 的 Ｓ ＷＭ— Ｂ 越 多 ， 容越 并 并 Ｐ ＦＩ 扩
本 工作原 理 与控制 方法 。
关键 词 ：Ｐ Ｓ ＷＭ 单相全桥 逆 变器 ；串并联 多电平逆 变 器 ； Ｇ Ｔ ＩＢ
Ｃａ ｃ ｄ — ａ ａ ｌｌＭ ｕ ｔ ｅ ｅ ｕ ｌ ｉ ｇ ｎ ｅ ｔ ｒ ｔ ＰＷ Ｍ ｓａ ｅ ｐ ｒ ｌ ｅ ｌ ｌｖ ｌＦ ｌ Ｂｒｄ ｅ Ｉ ｖ ｒｅ ｓｗｉｈ Ｓ ｉ
Ｆ的 Ｓ ＷＭ— Ｂ 进 行 串联 、 Ｐ ＦＩ 并联或 串一 并联叠加 ， 则 可 以在 合 成 的输 出 电压 波 形 中 消 除 ， １ 以下 ｖ 次 肚 的谐波 ， 并可 以使逆变 器扩容 到 Ⅳ倍 。
１ Ｓ ＷＭ— Ｂ 的输 出 电压 表 示式 Ｐ ＦＩ
Ｓ ＷＭ— Ｂ 的 电 路 、Ｐ Ｐ ＦＩ Ｓ ＷＭ 调 制 与输 出 电 压
采用 Ｓ ＷＭ单相全桥逆变器串并联的 Ｐ 多电平逆变器
刘凤 君
（ 天 工业 总公 司二 院 ２ ６所 ， 北 京 ， １０ ５ ） 航 ０ ０ ８ ４
摘 要 ： 绍 了采 用 正弦脉 宽调 制（ Ｐ 介 Ｓ ＷＭ） 单相 全桥 式逆 变 器（ Ｂ ） 串并联 式 多电平 逆 变器的基 Ｆ Ｉ的
收 稿 日期 ：０ ６ ０ — ３ ２ ０ — ３ １
波形 如 图 １ 示 。 中调制波 为 正 弦波 ， 所 其 载波 为三
６
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★ 研究与设计
… … 一
采 用 Ｓ ＷＭ 单 相 全桥 逆 变 器 串并联 的 多电平 逆 变器 … 一 Ｐ
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第 ９卷第 １ ０期
２０ ０ ６年 １ 月 ０
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中 图分 类 号 ：Ｍ４ Ｔ ６
文献 标识码 ： Ａ
文章 编号 ：２ ９ ２ １ （０ ６ １ — ０ ６ ０ ０ １— ７ ３ ２ ０ ）０ ０ ０ — ７
０ 引 言
具 有 独 立 直 流 电 源 的 Ｓ ＷＭ 单 相 逆 变 桥 Ｐ （Ｐ Ｓ ＷＭ— Ｂ ）直接 串联叠 加 的多 电平 逆 变 器 ， ＦＩ 是 继 二极 管箝 位和 飞跨 电容 箝位 多 电平 逆 变器 之后 开 发 出来 的又一 种 多 电平 逆 变器 。它 与 前两 种 多 电平 逆变 器相 比 ， 有 以下优 点 。 具 （） １ 当输 出 电压 电平数 相 Ｖ
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