三相SPWM专用集成电路

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SPWM

(2)调节频率时，一方面，调制波与载波的周期要同时改变(改变的规律本文不作介绍)；另一方面，调制波的振幅要随频率而变，而载波的振幅则不变，所以，每次调节后，所交点的时间坐标都必须重新计算。要满足上述要求，只有在计算机技术取得长足进步的20世纪80年代才有可能，同时，又由于大规模集成电路的飞速发展，迄今，已经有能够产生满足要求的SPWM波形的专用集成极性法实施要求
PWM的全称是Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压。广泛地用于电动机调速和阀门控制，比如电动车电机调速就是使用这种方式。
所谓SPWM，就是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。它广泛地用于直流交流逆变器等，比如高级一些的UPS就是一个例子。三相SPWM是使用SPWM模拟市电的三相输出，在变频器领域被广泛的采用。
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2.
(1)调制波和载波：曲线①是正弦调制波，其周期决定于需要的调频比kf，振幅值决定于ku,曲线②是采用等腰三角波的载波，其周期决定于载波频率，振幅不变，等于ku=1时正弦调制波的振幅值，每半周期内所有三角波的极性均相同(即单极性)。
调制波和载波的交点，决定了SPWM脉冲系列的宽度和脉冲音的间隔宽度，每半周期内的脉冲系列也是单极性的。
在通用变频器采用的交-直-交变频装置中，前级整流器是不可控的，给逆变器供电的是直流电源，其幅值恒定。从这点出发，设想把上述一系列等宽不等幅的矩形波用一系列等幅不等宽的矩形脉冲波来替代，只要每个脉冲波的面积都相等，也应该能实现与正弦波等效的功能，称作正弦脉宽调制(spwm)波形。例如，把正弦半波分作 n等分(n=9)，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，这样就形成spwm波形。同样，正弦波的负半周也可用相同的方法与一系列负脉冲波等效。这种正弦波正、负半周分别用正、负脉冲等效的spwm波形称作单极式 spwm。

模拟电子技术课程设计 SPWM逆变电源设计

课程设计报告（2019-2020学年第二学期）模拟电子技术课程设计学生姓名XXX学号xxxxxxx所在专业xxx所在班级xxx指导教师撰写时间 xxxx年 x 月 xx 日1 系统方案1.1 输入直流源论证和选择方案一：采用专业集成0~48V 可调电压直流源。

方案二：间接直流变流电路，如图1-1所示。

可实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远小于或远大于1的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。

图1-1 间接直流变流拓扑结构综上所述，我们采用方案一稳损耗低，效率高且稳定性高的集成度较高的可调直流源作为输入电压。

1.2 DC-AC 主回路方案论证和选择方案一：推挽式逆变电路。

推挽式方波逆变器的电路拓朴结构简单，两个功率管可共地驱动，但功率管承受开关电压为2倍的直流电压，因此适合应用于直流母线电压较低的场合。

另外，由于变压器具有一定的漏感，可限制短路电流，因而提高了电路的可靠性。

其缺点是变压器利用率低，带动感性负载的能力较差。

方案二：半桥式逆变电路。

半桥型逆变电路结构简单，由于两只串联电容的作用，不会产生磁偏或直流分量，非常适合后级带动变压器负载，当该电路工作在工频时，电容必须选取较大的容量，使电路的成本上升，因此该电路主要用于高频逆变场合。

方案三：全桥式逆变电路。

克服了推挽和半桥式电路的缺点，通过调节功率晶体管的输出脉冲宽度，输出交流电压的有效值即随之改变。

控制方式比较灵活。

综合分析比较三种方案，由于方案三具有变压器利用率高，带负载能力强，抗干扰、电路可靠性高，故本设计采用方案三。

1.3 三相SPWM 控制脉冲的论证和选择方案一：模拟调制法。

用硬件电路产生正弦波和三角波，其中正弦波作为调制信号，三角波作为载波，两路信号模拟比较器比较后输出 SPWM 波形，通过功率驱动全桥，完成功率放大，实现逆变。

方案二：采用专用集成SPWM 芯片，产生SPWM 信号，通过全桥驱动，实现逆变。

DCAC三相软开关PWM逆变器的研究

DC/AC三相软开关PWM逆变器的研究1 引言常规的pwm逆变电路, 由于电力电子开关器件在大电压下导通，大电流下关断，处于强迫开关过程，因而存在开关损耗大，工作频率低、体积大及电磁干扰严重等缺点。

而软开关技术利用电感、电容谐振，为开关器件创造零电压、零电流的开关条件, 使器件在开通关断的过程中，电流和电压的重叠区域减小, 电流和电压的变化率减小, 有效地降低了电磁干扰，并且可使逆变器工作在较高频率下, 减小输出滤波电压电容的体积, 从而可减小整个装置的体积，提高性能。

谐振电路的形式种类很多，本次研究采用了直流环节逆变电路的形式。

并将pwm调制技术与软开关技术相结合，利用单片机和大规模pwm集成芯片，设计了一个用于异步电机驱动的三相spwm调制型的开环vvvf控制的软开关逆变器电路的控制方案，对几个关键性电路的工作原理作了较为详细的分析说明，给出了部分实际电路形式和运行结果。

2 直流环节谐振主电路直流谐振电路如图1所示。

图1 谐波直流环节主电路其中直流谐振环节的开关元件由三相逆变桥的6个开关代替。

通过同时导通同一桥臂的两个开关来短接直流电路，所以这里的开关元件成为一个等效元件。

它的工作原理为:在直流电源与三相逆变电路之间接谐振元件的电感和电容，形成谐振槽路。

这样输入逆变桥的电压不再是直流电压，而是变为频率较高的谐振脉冲电压，它周期性地在谐振峰值与零电压之间振荡，从而产生零电压时间间隔，为三相逆变桥创造出零电压通断条件。

简化后的谐振直流电路如图2所示。

电路工作分两个阶段:图2 rdcli等效电路模型第一阶段:开关sr接通，电容两端电压为零，直流电源对电感进行预充电，近似的按线性规律增加。

结束时，其中为保证谐振正常进行的阈值电流，这段时间为。

第二阶段:开关sr断开，电容两端电压开始增加，电路进行谐振。

当电容电压再次过零点时，一个谐振周期结束。

开关sr再次接通，进入下一个周期。

通过分析可得出谐振电流电压方程为:式中，这种电路的主要特性是:拓扑结构简单，控制策略相对来说容易实现;但谐振峰值电压较高，是直流侧供电压的两倍，逆变桥中的开关器件需承受2～3倍的直流母线供电电压。

三相SPWM逆变器

第四章三相SPWM逆变器4．１三相ＳＰＷＭ逆变器的结构ＳＰＷＭ逆变器与ＰＷＭ逆变器在主电路方面没有本质的区别，将电压型ＰＡＭ主电路结构中的晶闸管替换为ＩＧＢＴ就成了ＳＰＷＭ型逆变器的主电路结构。

ＳＰＷＭ脉宽调制时，瞬时电压以极高的速度切换方向而输出半波内不改变方向，因此，输出电压与输出电流常常方向不一致，这时就需要续流二极管来提供与电压极性相反的电流通道。

加上了续流二极管的三相逆变桥，我们就设计好了ＳＰＷＭ逆变器的基本主电路。

图４．１是ＳＰＷＭ逆变器的主电路结构，它由六只ＩＧＢＴ组成三相桥式结构，每个桥上反并联了续流二极管。

4.1 SPWM逆变器的主电路图ＩＧＢＴ器件有自己特有的驱动电路及保护电路，实际中ＩＧＢＴ通常不以单独的形式供货，而是以包括了驱动及保护电路的智能模块（ＩＰＭ）方式提供的。

ＩＰＭ不仅为ＩＧＢＴ器件提供了驱动电路及保护电路，也为整个模块提供了过热保护等。

在容量比较小的情况下，ＩＰＭ常常做成多器件结构，例如六单元或七单元结构。

六单元结构集成了一个完整的ＳＰＷＭ逆变器，图４．２就是一个六单元ＩＰＭ的结构示意图。

七单元ＩＰＭ除一个逆变器外，还把能耗制动用的斩波元器件及附属电路集成在里边了。

4.2 IPM结构从图４．２看到，六单元模块为五个主电路端子，即直流正负极输入和交流三相输出端子。

另外有驱动和保护的控制端子若干，它们是能够和常规控制芯片直接连接或者通过光耦合连接的电压型接口。

驱动端子是输入端子，接受外部触发器件，保护端子是输出端子，在保护电路封锁驱动电路的同时发出保护动作信号给外部控制器。

主电路端子通常是接线桩形式，控制端子通常是集中插口形式。

七单元ＩＰＭ增加了一个连接制动电阻的主电路端子及相应的控制端子。

当容量比较大时，如果ＩＰＭ仍然集成整个逆变器，会产生两个方面的缺点：一是模块的体积和重量加大，给安装和布置带来困难，也不利于散热；二是当模块中局部元器件损坏时需要更换整个模块，而大容量的模块的成本必然更高，因此使维护成本增加了。

第九讲三相SPWM专用集成电路

2.6 单片机和DSP用于PWM信号生成
一般而言，PWM算法占用较多CPU时间，若用软件直接生
成PWM信号，需要采用多字长、运算速度高的微处理器来实现高质量的信号输出。本节介绍两种高性能微处理器的PWM信号
生成方法：
• • 80C196MC单片机 TMS320F2407A
2.6.1 80C196MC单片机生成SPWM波形
f CLK 512 2
n 1
f CARR

（2-29）
由上式求出n值，n值的二进制数即为载波频率设定字。（2）调制波频率范围（FRS）调制波频率范围设定字由FRS0~FRS2三位组成。计算如下：
f RANGE
f CARR 2 384
m
（2-30）
由上式求得m值。m值的二进制数即为电源频率范围设定字。（3）脉冲延迟时间的设定（PDY）该设定字是由PDY0~PDY5六位组成。脉冲延迟时间给出如下：
CLK RST CS CK DA OE INT WVS GND SM2001
VDD VDD UT VT WT UB VB
WB
GND
图2-38 SM2001引脚分布图
SM2001可广泛用于交流异步电机的变频驱动，如变频空调、变频冰箱和变频洗衣机的控制驱动，各类工业水泵、风机的变频驱动，各类不间断逆变电源（UPS）等。
t0/4
U5 (001) U6 (101)
u0 (000)
u2 (100)
u1 (110)
u7 u1 (111) (110) (a) I扇区
u2 (100)
u0 (000)
2.6.2 TMS320LF2407A DSP实现SVPWM
具体步骤： 1）初始化比较单元和用作产生对称PWM的通用定时器：配置各控制寄存器，确定PWM输出口、PWM输出方式；死区时间；PWM周期和波形占空比等。

三相spwm原理

三相spwm原理三相spwm（脉宽调制-矢量控制器）是一种用于控制三相不同谐波类型的电力传动装置的最新技术。

它利用三相端口的脉宽调制原理，将目标电流和实际电流进行比较，从而调节电机的输出功率和转矩，实现传动装置的强大性能。

此外，三相spwm还可以传输一定程度的正弦波信号，以改善系统性能、降低噪声和减少体系结构负荷。

三相spwm原理主要根据三相脉宽调制原理控制电机，将目标电流和实际电流进行比较，调节电机的输出功率和转矩，实现传动装置的强大性能。

其原理的核心部分主要包括三相脉宽调制、采样环路控制、时域滤波器以及反馈回路控制。

首先，三相spwm脉宽调制原理是将电机驱动器的三路脉冲调制为脉冲宽度调制（PWM）信号，即U，V，W三个相位的输出电压和电流的幅值及相位都可以由控制脉冲的宽度和频率来调节。

由此，可以改变控制环路的控制电压，控制调节电流，达到调制电机的电流和转矩的作用。

其次，采样环路的目的是采样实际的电机转矩和电流，以用于比较和调节。

其原理是将目标电流和实际电流，以及目标转矩和实际转矩，进行采样，然后通过比较得出差值，对比差值来控制脉冲宽度比例（PWM），从而控制电机的实际转矩和电流。

第三，时域滤波器的作用是通过滤波器滤除motor的非稳定性，以实现精确控制。

一般采用有限时域滤波器（FINED），其原理是在采样信号后，通过设置滤波器，以获滤除控制环路中的噪声，从而滤除信号采样和控制中的非稳定性，达到信号放大和精确控制的效果。

最后，反馈回路控制是目前三相spwm中最重要的控制，它根据电机转矩和电流的反馈，通过调节三端口的脉冲宽度来调节电机的输出功率和转矩，实现传动装置的强大性能。

这是由于电机的电流具有可控性，它能够反馈当前的转矩和电流，从而可以更精确地控制电机。

通过以上介绍，可以看出三相spwm原理是一种强大的技术理论，它将脉宽调制、采样环路控制、时域滤波器和反馈回路控制相结合，控制低电压三相异步电动机，调整电机的输出功率和转矩，改善系统性能，更节约能源，为传动机械领域的发展做出贡献。

SA4828就是一种专用于三相SPW M信号发生和控制的集成芯片

1 引言正弦波脉宽调制信号的产生和控制已由查表法转向使用专用大规模集成电路芯片。

因此很大程度上将影响应用变频技术的产品的性能。

随着技术的不断发展，不断推出功能更强、成电路芯片。

SA4828就是一种专用于三相SPW M信号发生和控制的集成芯片。

它的特点是可以与大数单片机接口，它不仅可以控制PWM的频率、方向和幅值，还可以控制输出的SP2 SA4828芯片介绍2.1 芯片特点SA4828是全数字控制。

它兼容INTEL和MOTOROLA总线的单片机。

输出调制频率范围位；载波频率最高可达24kHz；可设定最小脉宽和延迟时间；相输出是标准的TTL输出，每的驱动能力。

它的突出特点是：可以单独调整各相输出，以适应不平衡负载；内部集成了看门狗定时片内ROM提供三种可供选择的波形，如图1所示，每一种波形各有1536个采样值。

图中纯逆变电源和单相交流电机调速，增强型波形和高效型波形用于三相交流电机调速。

2.2 芯片引脚功能SA4828采用28脚的DIP和SOIC封装。

其引脚如图2所示，引脚功能见表1。

说明；表1中MUX引脚用于总线选择。

MUX = 1时，使用地址与数据分开的总线，如P 用的总线。

这时，RS脚要与一条地址线相连，来区分输人的字节是地址(低电平)，还是数AS脚分别为读/写、数据和地址控制；当MUX＝0时，使用地址与数据复用的总线，如8051这时，RS不用，WD、RD、ALE脚分别为读、写和地址锁存控制。

RPHB,YPHT,BPHB引脚通过的下臂开关管；RPHT、YPHT、BPHT引脚则通过驱动电路控制逆变桥的上臂开关管。

2.3 芯片内部结构SA4828内部结构如图3所示。

来自微处理器的数据通过总线控制和译码进人初始化寄它们对相控逻辑电路进行控制。

外部时钟输人经分频器分成设定的频率，并生成三角形载波的片内调制波形进行比较，自动生成SPWNf输出脉冲。

通过脉冲删除电路，删去比较窄的不起任何作用，只能增加开关管的损耗)。

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计DSP（数字信号处理器）是一种专门用于实时数字信号处理的微处理器。

在电力电子领域中，DSP常用于三相SPWM（正弦波脉宽调制）变频电源的设计和控制。

三相SPWM变频电源是一种将直流电源转换为交流电源的装置，经过SPWM调制后可以有效地控制输出电压的频率和电压值。

设计一个基于DSP的三相SPWM变频电源需要考虑以下几个方面：1.系统拓扑设计：在设计之前，需要确定所采用的系统拓扑。

常用的变频电源拓扑包括单相桥式逆变器、三相桥式逆变器和电流源逆变器。

选择合适的拓扑结构将有利于系统的性能和控制。

2.DSP控制算法：DSP的控制算法是实现正弦波脉宽调制（SPWM）的核心部分。

SPWM是一种基于三角波的脉宽调制技术，通过控制三角波与正弦波的比较，可以得到合适的脉冲宽度，实现输出电压的调节。

常用的控制算法包括基于查表法和基于直接数字控制（DDC）的算法。

3.输出滤波设计：变频电源输出的电压是脉冲宽度调制信号，需要通过输出滤波电路将其转换为纯正弦波。

根据设计需求，可以选择合适的滤波电路结构，并选择合适的滤波器参数，以达到所需的输出电压波形和谐波含量。

4.保护回路设计：考虑到系统稳定性和操作安全性，需要设计合适的保护回路。

常见的保护回路包括过流保护、过温保护、过压保护等。

这些保护回路可以通过在DSP中实现相应的保护算法来实现。

5.DSP控制板设计：根据DSP的控制算法，设计相应的DSP控制板。

控制板包括DSP芯片、模数转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）、输出滤波器、保护电路等。

在设计过程中需要考虑电路布局、信号隔离和噪声抑制等问题。

6.性能测试与优化：设计完成后，需要对系统进行性能测试，并根据测试结果进行系统优化。

主要测试项包括输出电压的纹波、变频电源的效率、稳定性和响应速度等。

总结：基于DSP的三相SPWM变频电源的设计需要考虑系统拓扑设计、DSP控制算法、输出滤波设计、保护回路设计、DSP控制板设计以及性能测试与优化。

hef4752

三相SPWM发生器HEF4752在变频调速系统中的应用摘要：介绍了如何应用CD4046锁相环为大规模集成电路HEF4752提供时钟信号，由HEF4752产生三相基波频率、幅值和死区时间可调的SPWM波形，实现电动机的变频调速控制。

该系统仅用硬件来实现，实验结果表明，以HEF4752为主要控制芯片的SPWM波形发生器结构简单、成本低、性能好、调试方便、运行可靠。

关键词：正弦波脉宽调制；脉宽调制；交流调速引言随着电力电子技术及大规模集成电路的发展，基于集成SPWM电路构成的变频调速系统以其结构简单、运行可靠、节能效果显著、性价比高等突出优点而得到广泛应用。

本文介绍的变频调速系统是以大规模专用集成电路HEF4752为核心构成的控制电路，由HEF4752产生的三相SPWM信号经隔离、放大后，驱动由IGBT构成的三相逆变器，使之输出SPWM的波形，实现异步电动机变频调速。

1 系统硬件电路整个系统的硬件电路由主电路、控制电路、驱动电路、保护电路等构成，其电路框图如图1所示。

1．1 主电路主电路为AC/DC/AC逆变电路，由三相整流桥、滤波器、三相逆变器组成。

三相交流电经桥式整流后，得到脉动的直流电压经电容器滤波后供给逆变器。

1．2 控制电路控制电路框图如图2所示。

在该控制电路中，分别由三个CD4046产生推迟时钟（OCT）和参考时钟（RCT）、频率控制时钟（FCT）和电压控制时钟（VCT）3路时钟信号供给HEF4752，由HEF4752产生三相6路SPWM波形通过光电隔离后去控制主电路。

1．3 HEF4752简介HEF4752是采用LOCMOS工艺制造的大规模集成电路，专门用来产生三相SPWM信号。

它的驱动输出经隔离放大后，可驱动GTO和GTR逆变器，在交流变频调速中作控制器件。

其引脚如图3所示。

图21．3．1 主要特点主要特点如下：1）能产生三对相位差120°的互补SPWM主控脉冲，适用于三相桥结构的逆变器；2）采用多载波比自动切换方式，随着逆变器的输出频率降低，有级地自动增加载波比，从而抑制低频输出时因高次谐波产生的转矩脉冲和噪声等所造成的恶劣影响。

TMS320F2812_DSP的SPWM波产生

基于TMS320F2812的三相SPWM波的实现一、PWM的简介与发展脉宽调制(PWM:(Pulse Width Modulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。

通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。

PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。

电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。

通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。

只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。

让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。

噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。

对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。

从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。

在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。

PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。

1964年A.Schonung和H.stemmler 首先提出把这项通讯技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面。

从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍在主导地位，并一直是人们研究的热点。

由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点。

由此在交流传动及至其它能量变换系统中得到广泛应用。

三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用

毕业论文论文题目：三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用学生姓名：学号：123456789所在院系：电气信息工程学院专业名称：自动化届次：2013届指导教师：目录前言 (2)1SPWM控制技术产生背景 (2)2 SPWM控制技术 (4)2.1PWM控制技术的概述 (4)2.2面积等效原理 (5)2.3SPWM（正弦脉冲宽度调制）控制技术 (5)2.4SPWM的调制 (6)2.5PWM的控制方法及其比较 (7)3三相桥式逆变器中的开关器件 (9)3.1IGBT的动态特性分析 (9)3.2IGBT的特性和参数特点 (11)4 三相PWM逆变器的工作原理和结构电路 (12)4.1逆变器的工作原理 (12)4.2三相桥式PWM逆变器电路 (13)5 三相PWM逆变器的仿真 (12)5.1三相电压型SPWM逆变器的S IMULINK仿真设计 (14)5.2三相电压型SPWM逆变器的各模块电路 (15)6 SIMULINK仿真结果 (15)6.1脉冲发生器模块的三角波频率为600H Z，正弦波频率为50H Z (15)6.2脉冲发生器模块的三角波频率为1080H Z，正弦波频率为50H Z (17)6.3脉冲发生器模块的三角波频率为1560H Z，正弦波频率为50H Z (18)7结论 (22)参考文献 (23)三相电压型SPWM逆变器仿真分析及其应用学生：***（指导教师：***）（淮南师范学院电气信息工程学院）摘要：SPWM技术就是在PWM的基础上发展起来的，并且在日常的生产和生活中被广泛应用。

近年来，随着大功率全控型电力电子器件的开发成功和不断成熟，已经开始应用各种新型逆变器电源。

本文即是讨论不同频率的载波对三相电压型SPWM逆变器输出的电压波形的影响，并探究抑制输出波形中的高次谐波，改善波形的方法。

本论文包含三相电压型SPWM逆变器的工作原理，利用Matlab软件中的Simulink仿真系统建立三相电压型SPWM逆变器仿真模型，并对其进行仿真分析。

三相桥式PWM逆变电路解析

湘潭大学课程设计报告书题目：三相桥式PWM逆变电路设计学院信息工程学院专业自动化学生同组成员指导教师课程编号课程学分起始日期目录一、课题背景 (1)二、三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求 (2)三、SPWM逆变器的工作原理 (3)1.工作原理 (4)2.控制方式 (5)3.正弦脉宽调制的算法 (8)四、MATLAB仿真分析 (17)五、电路设计 (11)1.主电路设计 (11)2.控制电路设计 (12)3.保护电路设计 (14)4.驱动电路设计 (15)六、实验总结 (21)附录 (22)参考文献 (23)三相桥式SPWM逆变电路设计一、课题背景随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。

对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。

因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。

在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。

该调制方法的最大缺点是它的6个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。

本实验针对正弦波输出变压变频电源SPWM 调制方式及数字化控制策略进行了研究，以SG3525为主控芯片，以期得到一种较理想的调制方法，实现逆变电源变压、变频输出。

正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛地应用于国民经济生产生活中 ,其中有:针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源 UPS (Uninterruptle Power Supply) ;针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源 EPS ( Emergence Power Supply) ;针对船舶工业用电的岸电电源 SPS(Shore Power Supply) ;还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新 ,特别是以绝缘栅极双极型晶体管 IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现 ,大大简化了正弦逆变电源的换相问题 ,为各种 PWM 型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法 ,从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制. 电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。

SPWM逆变器原理讲解

SPWM逆变器原理讲解SPWM（Sine Pulse Width Modulation）逆变器是一种常用的电力变换器，用于将直流电能转换为交流电能。

其工作原理主要基于脉宽调制技术和三相电桥逆变电路。

SPWM逆变器的基本原理是通过控制脉冲的宽度来控制逆变器输出的电压和频率，从而实现交流电能的变换。

具体来说，SPWM逆变器将输入的直流电压分别提供给三相桥臂（三相电流逆变器），并通过适当控制三个桥臂的开关器件（例如IGBT、MOSFET等）的导通与关闭状态，使其在每个占空比周期内按照一定的时间关系进行切换。

这样，在输出端可以获得一串脉冲波形，其平均电平与输入直流电压有关，而其脉宽与输入控制信号有关，从而实现了输出交流电的调节。

SPWM逆变器的输入源可以是直流电池、直流电源或太阳能等，通过控制开关器件的导通与关闭，以及控制脉冲的宽度和频率等参数，可以实现逆变器输出电压的调整。

因此，通过合理配置开关器件的状态，可以输出不同电压和频率的交流电。

SPWM逆变器的控制策略一般采用三角波比较器方法或者基于电流反馈的闭环控制方法。

其中，三角波比较器方法主要是通过将一个三角波形与一个参考信号进行比较，不断调整脉冲的宽度和频率，使逆变器的输出电压与参考信号尽量一致。

而闭环控制方法则通过将输出电流或电压与参考信号进行比较，利用反馈调整逆变器的控制信号，使输出电压或电流满足设定条件。

在具体实现SPWM逆变器时，需要注意的是开关器件的选择、电路的保护与过载处理、滤波电路的设计等。

开关器件需要具备快速开关和低损耗的特性，以实现高效率的能量转换。

而保护与过载处理则是为了保证逆变器和负载的安全运行，避免电流或电压的过大损坏电路元件。

滤波电路的设计是为了减小逆变器输出的脉冲波纹，使输出信号更趋近于纯正弦波。

总之，SPWM逆变器通过控制脉冲的宽度和频率，实现了将直流电能转换为交流电能的功能。

其基本原理是通过控制开关器件的导通与关闭状态，以及调整脉冲的宽度和频率，从而控制逆变器输出的电压和频率。

基于IPM模块和SA4828 IC的三相不平衡负载SPWM电源

位高速控制分辨率等功能。Ｓ４２Ａ８８在结构上具有实
现三相脉宽调制的相位控制逻辑、总线控制逻辑、脉冲形成和输出电路、门狗定时器以及初始化和控制两看组内部寄存器。以上复杂而完善的功能和结构决定它
具备应用的灵活性和运行的可靠性。从应用的角度看，关键是它的６个８位初始化寄
的三相不平衡负载ＳＷＭ电源就是为此设计的，也Ｐ它适用于其他需要这种特殊电源的地方。
给定值和实施控制。如为闭环稳压电源，则单片机还负
责接受电压反馈、求算误差，并按某种控制律进行算法
处理，然后再输出给Ｓ４２。本文不讨论闭环问题。Ａ８８
熊新民（．华中科技大学，３０４；．河南工业大学，５０７・１４０７２４００）
摘要：许多特定情况下，在大量三相不平衡负载。基于ＩＭ智能模块、Ａ８８集成电路和单片机设计的三在存ＰＳ４２
相ＳＷＭ电源，Ｐ由功率电路、驱动电路和保护电路三者合一，且可通过Ｓ４２Ａ８８对三相输出电压分别进行调整，因此结构紧凑、运行可靠、调整灵活、使用方便，以满足三相不平衡负载的特殊要求。可关键词：Ｍ智能模块；Ａ８８集成电路；ＩＰＳ４２三相不平衡负载；ＰＳＷＭ电源
波形选择和三相波形输出幅度控制方式（，Ｒ）以及看
一
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三相SPWM波形发生器专用电路SM2001说明书

地址: 深圳市高新技术产业园南区高新南一道国微大厦电话Tel：*************传真Fax：*************电子邮件Email:***************三相SPWM波形发生器专用电路SM2001━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━特点全数字化设计，全数字化电路。

内部带两套波形发生器，可产生标准正弦波和用于交流电机的控制高效准正弦波。

自动产生三相PWM调制波形，范围从0到200Hz（时钟为20MHz时），步进频率为最大频率的1/255。

采用双边沿规则采样产生PWM调制波形。

载波频率可多级选择，最高可达到38KHz。

可选择死区时间和窄脉冲时间，范围从0.05uS～25.6uS。

采用高速三线同步串行接口，通讯速度可达到1 MHz。

通过MCU进行参数化控制，需要占用MCU的资源极小。

驱动电流达20mA，可直接驱动光耦。

采用外部时钟驱动，可与单片机共用一个晶体谐振器，最高工作频率可达24MHz。

有完善的多级保护电路，保护动作灵敏（典型反应时间小于2个时钟周期）。

PWM波形调整快，在一个PWM周期内即可完成变换。

三相输出的电平为负脉冲有效，无波形输出时保持高电平。

概述SM2001是可产生三相正弦PWM驱动波形的大规模集成电路芯片，它的工作频率宽，正弦谐波失真小，参数调节方便、准确，保护电路完善，且有普通正弦波和高效电机驱动波两种波形的选择，可广泛用于交流异步电机的变频驱动（AC MOTOR），如变频空调、变频冰箱和变频洗衣机的控制驱动。

各类工业水泵、风机的变频驱动，各类不间断逆变电源（UPS）以及其它一些需要三相SPWM波形驱动的功率控制电路中。

它有六个SPWM输出端口，分别驱动U、V、W三个桥式结构的功率电路，每相信号由两路与TTL电平兼容的管脚输出。

该信号通常是通过外部的隔离器件（如光耦）来驱动桥式电路的。

两个管脚分别驱动某个相的桥的上半桥臂和下半桥臂。

SA8281中文资料及其应用资料

SA8281中文资料及其应用资料介绍SA8281型正弦脉宽调制(SPWM)波发生器的原理和编程特点,以及基于SA8281和89C52型单片机的变频器的软硬件设计。

关键词：SA8281；89C52型单片机；变频器；正弦脉宽调制1 引言脉宽调制技术通过一定的规律控制开关元件的通断，来获得一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，用以近似正弦电压波形。

脉宽调制技术在逆变器中的应用对现代电力电子技术、现代调速系统的发展起到极大的促进作用。

近几年来，由于场控自关断器件的不断涌现,相应的高频SPWM(正弦脉宽调制)技术在电机调速中得到了广泛应用。

SA8281是MIT EL公司推出的一种用于三相SPWM波发生和控制的集成电路，它与微处理器接口方便，内置波形ROM及相应的控制逻辑，设置完成后可以独立产生三相PWM波形，只有当输出频率或幅值等需要改变时才需微处理器的干预，微处理器只用很少的时间控制它，因而有能力进行整个系统的检测、保护和控制等。

基于SA8281和89C52的变频器具有电路简单、功能齐全、性能价格比高、可靠性好等优点。

2 SA8281的主要特点及引脚功能2.1 SA8281的主要特点SA8281与微处理器的接口灵活，适用于英特尔和摩托罗拉二种总线接口，编程控制简捷方便；SA8281有6个标准的TTL电平输出，用来驱动逆变器的6个功率开关器件。

直接通过软件设定载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等工作参数，设置灵活，无需任何外接电路，节约了硬件成本；工作频率范围宽、精度高，三角载波频率可调，当时钟频率为12.5 MHz时，载波频率最高可达24kHz，输出调制频率最高可达4 kHz，全数字化的脉冲输出具有很高的精度和温度稳定性；在电路不变的情况下，通过修改控制参数就可改变逆变器的性能指标，驱动不同负载或在不同的工况下工作；可通过改变SPWM脉冲的相序实现电机的正反转；独立闭锁端可瞬时闭锁输出SPWM脉冲，可处理电机突发情况的发生。

SPWM集成电路芯片

SPWM集成电路芯片——SLE4520SPWM集成电路芯片产生三相SPWM波形的专用集成电路已有多种，近几年来应用较多的是HEF4752和SLE4520集成电路芯片。

本节对这两种芯片作简单介绍。

SLE4520如上所述，HEF4752三相SPWM集成电路设置的开关频率比较低，不适合于IGBT 变频器。

因此，后来又发展了一种新的SLE4520三相PWM集成电路。

它是一种应用ACMOS技术制作的低功耗高频大规模集成电路，是一种可编程器件。

它能把三个8位数字量同时转换成三路相应脉宽的矩形波信号，与8位或16位微机联合使用，可产生三相变频器所需的六路控制信号，输出的SPWM波的开关频率可达20kHz，基波频率可达2600Hz。

因此，适用于IGBT变频器或其他中频电源变频器。

SLE4520的管脚功能SLE4520为双列直插式28脚芯片，如图6.12所示。

它有13个输入端、5个控制端、8个输出端、2个电源端。

分别说明如下：(1) 13个输入端①XTALl(2脚)、XTAL2（3脚），为外晶振输入端，可外接12MHz晶振，为SLE4520内部各单元电路提供一个外接参考时钟。

②P7～PO（4脚～11脚）为8位数据输入端，与8位CPU的数据总线相接。

其功能是将微机输出的命令或数据送入SLE4520。

③WR(24脚)，为来自微机的脉冲信号输入端，与微机的WR相连。

当该端为低电平(0)时，将来自微机的地址数据写到SLE4520中的地址锁存器内。

④ALE（25脚），为来自微机的地址锁存允许脉冲信号输入端，与微机的ALE相连。

它与来自微机的WR信号一起根据程序中设定的地址信号对SLE4520内部的3个8位数据寄存器，2个4位控制寄存器进行选择。

⑤SYNC（27脚），为来自微机的触发脉冲信号输入端，与微机的输出端相连。

该端输入信号控制3个可预置8位减法计数器是否开始进行递减运算。

(2)5个控制端①CLEAR STATUS(21脚)及SET STATUS(22脚)，为通断状态触发器的两个输入端，即清零端与置位端，可接保护电路的输出或接微机的输出。

电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验

电压型三相SPWM逆变器电路仿真实验实验目的掌握电压型三相SPWM逆变器电路仿真模型的建立及模块参数和仿真参数的设置。

理解电压型三相SPWM逆变器电路的工作原理及仿真波形。

实验设备：MA TLAB/Simulink/PSB实验原理电压型三相SPWM逆变器电路如图7-1所示。

图7-1 电压型三相SPWM逆变器电路实验内容启动Matlab，建立如图7-2所示的电压型三相SPWM逆变器电路结构模型图。

图7-2 电压型三相SPWM逆变器电路模型双击各模块，在出现的对话框内设置相应的模型参数，如图7-3、7-4、7-5、7-6、7-7、7-8所示。

图7-3 直流电压源模块参数图7-4 通用桥模块参数图7-5 PWM发生器模块参数图7-6 负载Ra模块参数图7-7 负载Rb模块参数图7-8 负载Rc模块参数系统仿真参数设置如图7-9所示。

图7-9 系统仿真参数运行仿真模型系统即可得到输出端三相交流电流、输出端交流电压uab、输出端交流电压ubc、输出端交流电压uca的仿真波形，如图7-10所示。

图7-10 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为50Hz）在PWM发生器模块中，将逆变桥输出电压频率设置为200Hz，此时的仿真波形如图7-11所示。

图7-11 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为200Hz）改变PWM发生器模块的输出电压频率参数，即可得到不同工作情况下的仿真波形。

例如将逆变桥输出电压频率设置为25Hz，此时的仿真波形如图7-12所示。

图7-12 电压型三相SPWM逆变器电路仿真波形（输出频率为25Hz）又例如将逆变桥输出电压频率设置为10Hz，此时的仿真波形如图7-13所示。

图7-13 电压型三相SPWM 逆变器电路仿真波形（输出频率为10Hz ）实验总结1、总结电压型三相SPWM 逆变器的工作原理。

如上图。

电路采用双极性控制方式。

,,a b c 三相的PWM 控制通常公用一个三角波载波c u ，三相的调制信号a r u 、b r u 、c r u 依次相差120°。