三相逆变器的设计
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PWM逆变器输出LC滤波器设计方法
三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法一、本文概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展，三相PWM（脉宽调制）逆变器在电力系统中得到了广泛应用。
为了改善逆变器的输出波形质量，降低谐波对电网的污染，LC滤波器被广泛应用于逆变器的输出端。
本文旨在探讨三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计方法，分析滤波器的主要参数对滤波效果的影响，为工程师提供一套实用的滤波器设计流程和指导原则。
本文将首先介绍三相PWM逆变器的基本工作原理和LC滤波器的功能特点，然后详细阐述LC滤波器的设计步骤，包括电感、电容参数的选取，滤波器截止频率的计算等。
接着，本文将通过仿真和实验验证所设计的LC滤波器的性能，分析滤波效果与滤波器参数之间的关系。
本文将总结滤波器设计的关键因素，并给出一些实用建议，以帮助工程师在实际应用中更好地设计和优化LC滤波器。
通过本文的阅读，读者可以全面了解三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计原理和方法，掌握滤波器参数的选择和优化技巧，为提升逆变器输出波形质量和电网稳定性提供有力支持。
二、三相PWM逆变器基础知识三相PWM（脉冲宽度调制）逆变器是一种电力电子设备，用于将直流（DC）电源转换为三相交流（AC）电源。
它是许多现代电力系统中不可或缺的一部分，特别是在可再生能源领域，如太阳能和风能系统中。
了解三相PWM逆变器的基础知识是设计其输出LC滤波器的前提。
三相PWM逆变器的基本结构包括三个独立的半桥逆变器，每个半桥逆变器都连接到一个交流相线上。
每个半桥由两个开关设备（通常是绝缘栅双极晶体管IGBT或功率MOSFET）组成，它们以互补的方式工作，以产生所需的输出电压波形。
PWM控制是逆变器的核心。
它涉及快速切换开关设备，以便在平均意义上产生所需的输出电压。
通过调整每个开关设备的占空比（即它在任何给定时间内处于“开”状态的时间比例），可以精确地控制输出电压的大小和形状。
三相PWM逆变器的一个关键特性是它能够产生近似正弦波的输出电压。
光伏发电三相并网逆变器的设计
TECHNOLOGY AND INFORMATION88 科学与信息化2023年6月下光伏发电三相并网逆变器的设计曾庆龙 常虎国网淮南市潘集区供电公司 安徽 淮南 232082摘 要 目前，在光伏发电行业中，并网逆变器的研究主要集中在硬件开发、电路控制算法等方面。
基于对近几年来的发展情况的搜集与研究,本文对电路控制算法和Matlab仿真进行深入探讨。
设计中的三相光伏并网逆变器主要由DC-DC直流变换电路和并网逆变电路构成。
前部分的DC-DC电路为多支路并联，各支路独立进行最大功率跟踪，满足了直流电压宽输入的要求，可用于各种各样的光伏产业系统；后部分的并网逆变电路采用SVPWM矢量控制进行逆变，提高电压利用率，减少电网的输入谐波。
本文在分析了三相光伏逆变器原理的基础上，利用Matlab进行仿真，观察整个系统的可行性及不同变量对输出电压的影响。
关键词 光伏发电；并网逆变器；最大功率点跟踪；SVPWMDesign of a Three-Phase Grid-Connected Inverter for Photovoltaic Power Generation Zeng Qing-long, Chang HuState Grid Huainan City Panji District Power Supply Company, Huainan 232082, Anhui Province, ChinaAbstract In the photovoltaic power generation industry, the current research on grid-connected inverters is mainly focused on hardware development and circuit control algorithms. Based on the collection and study of the developments in recent years, this paper provides an in-depth discussion of circuit control algorithms and Matlab simulation. The three-phase photovoltaic grid-connected inverter in the design mainly consists of a DC-DC direct current converter circuit and a grid-connected inverter circuit. The DC-DC circuit in the front part is a multi-branch parallel connection with each branch independently for maximum power tracking, which meets the requirement of wide input of direct current voltage and can be used in various photovoltaic industry systems; The grid-connected inverter circuit in the rear part is inverted using SVPWM vector control to improve voltage utilization rate and reduce input harmonics to the grid. In this paper, based on the analysis of the three-phase photovoltaic inverter principle, Matlab is used for simulation to observe the feasibility of the whole system and the effect of different variables on the output voltage.Key words photovoltaic power generation; grid-connected inverter; maximum power point tracking; SVPWM引言目前我国已初步建立起一套比较完善的太阳能与风能的协同与互补工作系统，而对于光伏并网逆变系统的控制试验则缺乏深入的探讨[1-2]。
三相pwm电压型逆变器毕业设计正文
摘要近年来，一些清洁高效的能源，如太阳能，风能，地热，核能等得到了较为广泛的应用和关注，其发电系统产生的是直流电流和电压，而许多负载都使用交流电，因此需要通过逆变器把直流电变成交流电。
随着这些新能源发电系统的日益推广，逆变器的使用也越来越多。
如何获得高质量的电流成为研究的焦点。
由于对高频谐波的抑制效果明显好于L型滤波器，因此LCL滤波器在并网逆变器中应用越来越广泛，与传统的L滤波器相比，LCL滤波器可以降低电感量，提高系统动态性能，降低成本，在中大功率应用场合，其优势更为明显。
文章首先对PWM 逆变器的工作原理做了详细的介绍，并对基于LCL的滤波器，在ABC 静止坐标系，αβ静止坐标系和dq 旋转坐标系中建立了数学模型。
其次，文章讨论了LCL 滤波器的参数设计方法，给出了系统LCL 滤波器参数的设计步骤。
最后，在详细阐述各元件的取值原则与计算步骤的基础上，给出了设计实例，并对所设计的逆变器进行了仿真验证，结果表明，根据该方案设计的控制器参数能够使三相并网逆变器安全、可靠运行且具有较快的动态响应速度。
关键词：并网逆变器LCL滤波器有源阻尼无源阻尼，双闭环控制AbstractIn recent years, clean and efficient energy sources, such as solar energy, wind energy, geothermal energy, nuclear energy has been widely used and has gained widespread attention .The power system produce the DC current and voltage, and many are using the AC load, it need inverter into alternating current to direct current. With the increasing promotion of photovoltaic power generation systems, the use of inverters is more and more. How to get a high quality of the current becomes the focus of research.Because of the inhibitory effect of high frequency harmonics is better than L-type filter, the LCL filter grid inverter is widely applied, compared with the traditional L-filter, LCL filter can reduce the inductance improve the system dynamic performance, reduce costs, in the high-power applications, its advantages more apparent.This paper analyzes the high frequency PWM inverter principle, and then presents a three-phase ABC coordinates and dq coordinate system on the mathematical model of LCL-filter configuration.Secondly, the article discusses the LCL filter design parameters; parameters of the system are given LCL filter design steps.Finally, each component in detail the principles and calculation steps of the value based on the design example is given, and the design of the LCL filter simulation results show that, according to the design of the controller parameters can make three-phase inverter with safe, reliable operation and has a fast dynamic response speed.Key words: Grid-connected inverter，LCL filter，Active damping, passive damping，Double closed loop control目录摘要................................................. . (I)Abstract .............................................. .. (II)目录................................................ .. (IV)1. 绪论.............................................. . (1)1.1微电网的提出和发展 (1)1.1.1微电网提出的背景和研究意义 (1)1.1.2微电网的定义 (2)1.1.3国内外应用研究现状 (2)1.2 逆变器的研究现状 (3)1.2.1三相电压型PWM逆变器的产生背景 (3)1.2.2 PWM逆变器的研究现状 (4)1.2.3基于LCL滤波的PWM逆变器的研究现状 (6)2. PWM逆变器的原理及数学模型...................... (11)2.1并网逆变器的分类及拓扑结构 (11)2.1.1逆变器的作用 (11)2.1.2逆变器的分类 (11)2.1.3并网逆变器的拓扑结构 (12)2.2 逆变器的工作原理 (14)2.3 基于LCL滤波器的PWM逆变器数学模型 (16)2.4 锁相环节的工作原理 (22)2.5 逆变器的SPWM调制方式分析 (23)3. LCL滤波器和控制系统的设计 (27)3.1 LCL滤波器的参数设计 (27)3.1.1 L，LC，LCL滤波器的比较 (27)3.1.2 LCL滤波器的选定 (29)3.1.3 LCL滤波器数学模型及波特图分析 (29)3.1.4 LCL滤波器的谐振抑制方法 (33)3.1.5 滤波器参数变化对滤波性能的影响 (33)3.1.6 滤波器参数设计的约束条件 (34)3.1.7 滤波器参数的设计步骤 (35)3.2并网逆变器控制方案的确定 (35)3.2.1 基于无源阻尼的单电流环控制方案的设计 (37)3.2.2 基于双环控制网侧电感电流外环控制器的设计 (39)3.2.3 基于双环控制电容电流内环控制器的设计 (39)4. 系统参数设计及仿真验证............................. (41)4.1 系统参数设计 (41)4.2 有源阻尼双闭环控制仿真分析 (32)4.3 无源阻尼单环控制仿真分析.......。
三相电压逆变器原理图
三相电压逆变器原理图
三相电压逆变器原理图如下：
[原理图]
根据原理图中的电路连接，三相电压逆变器主要由三个部分组成：输入滤波电路、逆变桥电路和输出滤波电路。
输入滤波电路主要由电容器和电感器组成，用于滤除输入电压中的高频噪声和干扰信号，保证逆变器工作的稳定性和可靠性。
逆变桥电路是三相逆变器的核心部分，由六个可控开关管（如IGBT）组成，分别为上下桥臂。
通过控制开关管的导通和关断，可以实现三相电压的逆变。
输出滤波电路主要由电感器和电容器组成，用于滤除逆变后输出电压中的高频谐波，提高逆变器输出电压的纯度和稳定性。
逆变器工作过程中，输入三相电压经过输入滤波电路进入逆变桥电路，在逆变桥电路的控制下，经过逆变和开关操作，将输入的直流电压逆变为输出的交流电压。
最后，输出电压经过输出滤波电路进行滤波处理，得到稳定的三相交流电压输出。
通过以上电路连接和工作过程，三相电压逆变器能够将直流电压转换为交流电压，实现在三相系统中的能量传送和使用。
三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究
三相并网逆变器LCL滤波器的参数设计与研究一、本文概述随着可再生能源的快速发展，三相并网逆变器在电力系统中的应用越来越广泛。
然而，并网逆变器产生的谐波会对电网造成污染，影响电能质量。
为了减小谐波对电网的影响，LCL滤波器被广泛应用于三相并网逆变器中。
LCL滤波器具有优良的滤波性能和高效率，因此，对LCL滤波器的参数设计进行研究具有重要意义。
本文旨在对三相并网逆变器的LCL滤波器参数设计进行全面研究。
介绍三相并网逆变器的基本原理及LCL滤波器的结构和功能；然后，分析LCL滤波器的主要参数（包括电感、电容等）对滤波器性能的影响，建立相应的数学模型；接着，根据电网谐波标准和电能质量要求，提出一种有效的LCL滤波器参数设计方法，并通过仿真和实验验证该方法的可行性和有效性；对LCL滤波器的优化设计和未来发展趋势进行讨论。
本文的研究不仅有助于提升三相并网逆变器的电能质量，还可为相关领域的研究提供有益的参考和借鉴。
二、三相并网逆变器与LCL滤波器的基本原理三相并网逆变器是一种将直流（DC）电源转换为三相交流（AC）电源的设备，主要用于将可再生能源（如太阳能、风能等）生成的直流电转换为适用于电网的交流电。
其核心功能是实现电能的转换与控制，以满足电网对电能质量的要求。
三相并网逆变器通常包括功率开关管、滤波器和控制策略等部分，其中滤波器的设计对于减小逆变器输出电流中的谐波分量，提高电能质量具有关键作用。
LCL滤波器是一种三阶滤波器，由电感（L）、电容（C）和另一个电感（L）组成，其结构特点是在电容两侧各有一个电感。
这种结构使得LCL滤波器在高频段具有较大的阻抗，而在低频段具有较小的阻抗，因此能够有效地滤除逆变器输出电流中的高频谐波分量，同时减小滤波器对逆变器输出电压的影响。
在三相并网逆变器中，LCL滤波器通常连接在逆变器的输出端，用于滤除逆变器输出电流中的谐波分量。
滤波器的设计需要综合考虑滤波效果、系统稳定性、成本等多个因素。
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。
三相逆变器设计与仿真
三相逆变器设计与仿真首先，三相逆变器的设计需要考虑的关键技术包括：控制策略、功率电子器件选择和电路拓扑结构设计。
控制策略是三相逆变器设计的核心。
常用的控制策略包括：SPWM （Sinusoidal Pulse Width Modulation）控制和SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）控制。
SPWM控制是将正弦波进行离散采样，计算每个采样点的占空比，从而实现输出交流电流的控制。
而SVPWM控制则是通过对三相电压向量空间的矢量合成来实现电压输出的控制。
在设计过程中，需要根据具体应用场景和系统要求选择合适的控制策略。
功率电子器件的选择对逆变器的性能和效率有很大影响。
目前常用的功率器件有IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）和MOSFET （Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）。
IGBT具有工作电压高、开关速度快等优点，适用于高功率逆变器设计。
而MOSFET则具有开关速度快、体积小等优点，适用于低功率逆变器设计。
在设计过程中，应根据具体应用场景和逆变器功率需求选择合适的功率电子器件。
电路拓扑结构设计对逆变器的效率和可靠性有很大影响。
常见的三相逆变器拓扑包括：全桥逆变器、半桥逆变器和三电平逆变器。
全桥逆变器拓扑结构简单，适用于小型逆变器设计；半桥逆变器则可以减小功率器件的开关压力，提高能量转换效率；三电平逆变器则可以实现更高质量的输出电压波形。
在设计过程中，需要根据具体需求选择合适的电路拓扑结构。
针对三相逆变器的设计和仿真，可以借助于电路设计和仿真软件进行。
常见的软件包括PSIM、MATLAB/Simulink等。
通过使用这些软件，可以进行电路搭建、参数设置和性能仿真，从而验证设计方案的可行性和优劣。
在进行三相逆变器的设计和仿真时，还需注意以下几个方面。
三相PWM逆变器的设计
三相PWM逆变器的设计三相PWM逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，具有高效率、低失真、输出电压可调等特点，在工业领域中应用广泛。
设计一个三相PWM逆变器涉及到电路拓扑结构、电路参数选择、控制策略等多个方面。
以下是一个基础的三相PWM逆变器设计的详细步骤。
1.三相桥式逆变器拓扑选择三相桥式逆变器是最常用的逆变器拓扑，由6个功率开关器件组成，可以实现全桥或半桥逆变。
全桥逆变器的输出电压质量接近正弦波，但需要更多的功率开关器件；半桥逆变器只需要3个功率开关器件，但输出电压质量稍差。
根据实际应用需求和成本限制，选择适合的拓扑结构。
2.电路参数选择根据输出功率和频率要求，选择合适的功率开关器件。
常见的功率开关器件有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。
考虑到功率开关器件的导通压降、开关速度、热稳定性、价格等因素，选择适应需求的器件。
3.控制策略选择PWM（脉宽调制）是实现三相逆变器输出的常用控制策略。
常见的PWM控制策略有SPWM（正弦脉宽调制）、SVPWM（空间矢量脉宽调制）等。
SPWM控制策略简单易实现，但需要大量的计算和存储器件；SVPWM控制策略计算复杂度更低，输出电压质量更高。
根据实际需求选择合适的控制策略。
4.电路设计根据逆变器的拓扑结构和控制策略，设计逆变器的详细电路图。
包括功率开关器件的连线方式、驱动电路的设计、滤波电路的设计等。
电路设计时需要根据功率开关器件的参数和电源电压进行合理的限流和保护设计，确保逆变器的可靠性和安全性。
5.控制器设计根据控制策略设计逆变器的控制器。
控制器可以采用单片机、DSP（数字信号处理器）、FPGA（可编程门阵列）等实现。
控制器的主要任务是通过PWM控制信号控制功率开关器件的导通和断开，实现逆变器输出电压的调节和控制。
6.仿真验证和实验验证使用电子电路仿真软件（如PSIM、Simplorer）对设计的三相PWM逆变器进行仿真验证。
三相桥式PWM逆变电路设计
三相桥式PWM逆变电路设计一、设计原理三相桥式PWM逆变电路主要由桥式整流器、滤波器和逆变器三部分组成。
首先，桥式整流器将输入的交流电源转换为直流电源，然后通过滤波器对直流电进行滤波，使其变为平滑的直流信号。
最后，逆变器将平滑的直流信号通过逆变操作转换为所需的交流输出信号。
在逆变过程中，PWM技术（脉冲宽度调制）被应用于控制逆变器开关管的开关动态。
PWM技术通过调整开关管的导通时间和非导通时间，控制输出波形的频率和幅值，从而实现对输出电压的精确控制。
脉冲宽度与输出电压大小成正比，因此可以通过改变脉冲宽度比例来调节输出电压的大小。
二、关键步骤1.选择合适的开关管：逆变电路中使用的开关管需要能够承受高电压和高电流，并具有快速开关速度和低开关损耗。
常用的开关管有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等。
2.确定工作频率：逆变器的工作频率决定了逆变器的输出波形的周期。
工作频率一般选取在几KHz到几十KHz之间。
3.设计PWM控制电路：通过选择合适的控制器（如DSP、FPGA或微控制器）和编程，实现对逆变电路的脉冲宽度调制控制。
根据输出电压的需求和开关管的性能参数，计算脉冲宽度的比例关系。
4.设计滤波器：滤波器的作用是将逆变器输出的脉冲波形平滑为纯正弦波形，以降低输出谐波和滤除高频噪声。
滤波器一般由电感和电容组成，其设计需要根据输出电压的需求和带宽进行计算。
5.功率管的散热设计：功率管在工作过程中会产生热量，需要进行有效的散热设计，以保证逆变电路的稳定和可靠性。
散热设计主要包括散热器的选择和散热风扇的设计。
6.过流和过压保护：逆变电路需要添加过流和过压保护电路，以防止过载和电路故障对设备和电源的损坏。
三、设计小提示1.合理选择开关管的型号和参数，避免过分浪费和过度损耗。
2.控制器的选择要考虑其计算能力和控制精度，以满足实际需求。
3.设计滤波器时要注意对过多谐波的抑制，以防干扰其他设备的正常运行。
无源三相PWM逆变器控制电路设计
无源三相PWM逆变器控制电路设计无源三相PWM逆变器是一种常用于电力电子领域的逆变器拓扑结构，用于将直流电能转换为三相交流电能。
它具有输出电压质量高、功率密度大、效率高等优点，在工业控制和电力传输领域得到广泛应用。
本文将介绍无源三相PWM逆变器的基本原理和控制电路设计。
无源三相PWM逆变器的基本原理是通过对输入直流电源进行逆变，将直流变为三相交流电。
其核心组成部分是三相桥臂，由六个开关管组成。
具体来说，当开关管导通时，对应的桥臂输出正半周波；当开关管关断时，对应的桥臂输出负半周波。
通过合理地控制开关管的通断，可以实现对输出电压的调节。
对于开关管的控制，一种常见的方式是采用硬开关控制。
即通过控制信号，使得开关管在正半周波和负半周波之间切换。
此外，还可以采用软开关控制，通过逐渐切换开关管的通断状态，使得开关过程更加平滑，减小开关噪声。
对于输出电压的调节，一种常用的方式是采用PWM控制方法。
通过不同的PWM信号，可以控制开关管的通断时间，从而实现对输出电压的精确调节。
具体来说，可以根据需要调节PWM信号的占空比和频率，来控制输出电压的大小和波形。
在设计无源三相PWM逆变器的控制电路时，需要考虑以下几个方面：1.控制电路的可靠性：由于逆变器的开关管需要频繁地进行开关操作，因此控制电路需要具备较高的可靠性，以保证逆变器的正常工作。
2.控制电路的稳定性：控制电路需要稳定地输出PWM信号，并能够适应不同的工况和负载变化，以保证逆变器的输出电压稳定和质量优良。
3.控制电路的精度：控制电路需要能够实现对输出电压的精确调节和控制，以满足不同应用的需求。
综上所述，无源三相PWM逆变器的控制电路设计十分重要。
在设计过程中，需要综合考虑电路的可靠性、稳定性和精度，并根据具体的应用要求选择合适的控制方式和控制策略。
通过合理的设计，可以实现逆变器的性能优化和节能降耗的目标。
三相逆变器课课程设计
三相逆变器课课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握三相逆变器的基本原理、工作方式和应用场景。
具体包括以下三个方面：1.知识目标：（1）了解三相逆变器的定义、结构和分类；（2）掌握三相逆变器的工作原理及其工作过程；（3）熟悉三相逆变器的应用领域和优缺点。
2.技能目标：（1）能够分析三相逆变器的工作电路；（2）能够计算三相逆变器的各项参数；（3）能够设计简单的三相逆变器电路。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对电力电子技术的兴趣和好奇心；（2）使学生认识到三相逆变器在现代社会中的重要性；（3）培养学生节能环保的意识，关注可持续发展。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.三相逆变器的定义和分类；2.三相逆变器的工作原理及其工作过程；3.三相逆变器的应用领域和优缺点；4.三相逆变器的设计和计算方法。
5.引入：介绍电力电子技术的发展背景，引出三相逆变器；6.讲解：详细讲解三相逆变器的定义、结构和分类；7.演示：通过实验或动画演示三相逆变器的工作原理；8.应用：介绍三相逆变器在实际应用中的案例；9.讨论：分析三相逆变器的优缺点及发展趋势；10.练习：布置相关练习题，巩固所学知识。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课采用以下教学方法：1.讲授法：讲解三相逆变器的基本原理、结构和分类；2.演示法：通过实验或动画演示三相逆变器的工作原理；3.案例分析法：分析实际应用中的三相逆变器案例；4.讨论法：引导学生讨论三相逆变器的优缺点及发展趋势；5.练习法：布置练习题，巩固所学知识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备以下教学资源：1.教材：电力电子技术相关教材；2.参考书：提供电力电子技术及相关领域的参考书籍；3.多媒体资料：制作三相逆变器的原理动画、实际应用案例等；4.实验设备：准备三相逆变器实验装置，供学生动手实践。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，记录并评价其表现；2.作业：布置相关作业，要求学生独立完成，通过批改作业了解学生对知识的掌握程度；3.实验报告：对学生进行实验操作的评估，要求撰写实验报告，分析实验结果；4.考试成绩：设置期末考试，测试学生对三相逆变器知识的综合运用能力。
正文三相PWM光伏并网逆变器设计
正文三相PWM光伏并网逆变器设计近年来，由于能源需求的增长和环境问题的日益严重，人们对可再生能源尤其是光伏能源的利用越来越关注。
而光伏并网逆变器作为光伏发电系统中的重要组成部分，起着将光伏电池板产生的直流电转换为交流电并注入电网中的作用。
本文将对三相PWM光伏并网逆变器的设计进行详细介绍。
首先，三相PWM光伏并网逆变器是基于电力电子技术和控制技术的研究成果，其主要组成部分包括输入端的光伏电池板、滤波器、逆变器、控制电路等。
整个系统的工作原理是将光伏电池板产生的直流电通过滤波器进行滤波处理，然后经过逆变器将直流电转换为交流电，并通过控制电路对逆变器的输出进行控制，最终将交流电输入到电网中。
在具体的设计过程中，首先需要进行逆变器的拓扑结构选择。
目前较为常用的逆变器拓扑结构有单相全桥拓扑、三相桥臂拓扑等。
在本文中，我们选择了三相桥臂拓扑结构，因其具有输出电流平稳、谐波较小等优点。
其次，需要进行逆变器的控制策略选择。
常见的控制策略有三角波PWM控制策略、SVPWM控制策略等。
本文选择了SVPWM控制策略。
SVPWM控制策略是一种基于空间向量调制的控制方法，具有输出电压波形好、谐波较低等优点。
接下来，对逆变器的电路参数进行设计和计算。
电路参数包括滤波器的电感和电容值、逆变器功率器件的选型等。
在设计和计算过程中，需要考虑到系统的稳定性和效率等因素，保证逆变器在长时间运行中的可靠性。
最后，进行逆变器的控制电路设计。
控制电路主要包括计算机控制和PWM信号生成等部分。
计算机控制部分负责对逆变器输出的电流和电压进行监测和控制，PWM信号生成部分负责生成SVPWM信号，控制逆变器输出的电流和电压波形。
综上所述，三相PWM光伏并网逆变器的设计涉及到逆变器拓扑结构的选择、控制策略的选择、电路参数的设计和计算以及控制电路的设计等方面。
通过合理选择和设计，可以实现光伏能源的高效利用，并将产生的电能注入到电网中，为能源环境问题的解决做出贡献。
三相PWM逆变器的主电路设计
图 １ 系 统 框 图
２ ．１ 整 流 电 路 的 设 计
１ ． １ ． ３ （ Ｐｗ Ｍ ） 逆 变 电路 的特 点 ： 可 以 得 到 相 当 接 近正 弦波 的输 出 电压 和 电流 。 所 以 也 称 为 正 弦 波 脉 宽调 制 Ｓ ＰＷ Ｍ （ Ｓ ｉ ｎ ｕ ｓ ｏ ｉ ｄ ａ ｌ ＰＷ Ｍ ） 。 １ ． １ ． ４ Ｓ Ｐ ＷＭ 控 制 方 式 ： 就 是 对 逆 变 电 路 开 关 器 件 的通 断进 行 控 制 ， 使 输 出 端 得 到 一 系 列 幅 值 相 等 而 宽度 不 等 的脉 冲 ， 用 这 些 脉 冲 来 代 替 正 弦 波 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 。
关键 词 ： Ｐ ＷＭ ； 逆 变 器 ； 整 流 电路 ； Ｉ ＧＢ Ｔ
中 图分 类 号 ： ＴＭ ４ ６ ４ ． ３ ２
文献 标识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ Ｏ Ｏ ６ —７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ 一Ｏ ｏ ９ ３ 一Ｏ ２ 过 全 桥 逆 变 电 路 得 到 交 流 输 出 电 压 。 为 保 证 系 统 可 靠运行 ， 防止 主 电路 对控 制 电路 的干 扰 ， 采用 主 、 控 电路完 全隔 离 的方法 ， 即 驱动信 号用 光耦 隔离 ， 反 馈 信 号用 变压器 隔 离 ， 辅 助 电源用 变 压器隔离 。
２ 主 电路 的 设 计
图 ２ 三 相 桥 式 不 可 控 整 流 电路
经 计 算 二 极 管 应 选 择 ＨＦＡ７ Ｏ ＮＨ６ Ｏ额 定 电 压 ６ Ｏ Ｏ Ｖ， 额 定 电流 ７ Ｏ Ａ（ 快 恢 复型 ） 。
三相逆变器的建模
三相逆变器得建模1.1逆变器主电路拓扑与数学模型三相全桥逆变器结构简单,采用器件少,并且容易实现控制,故选择三相三线两电平全桥逆变器作为主电路拓扑,如图1所示。
图1三相三线两电平全桥逆变拓扑图1中V dｃ为直流输入电压;C dc为直流侧输入电容;Q１-Q６为三个桥臂得开关管；L fj（j＝a,b,ｃ)为滤波电感;C fｊ(j=a,b,c）为滤波电容,三相滤波电容采用星形接法;N为滤波电容中点;Lｃｊ(j=a,b,c)就是为确保逆变器输出呈感性阻抗而外接得连线电感;vｏj(j=ａ，ｂ,c)为逆变器得滤波电容端电压即输出电压;i Lｊ(ｊ=a,b,c)为三相滤波电感电流,iｏj(j=a,b,c)为逆变器得输出电流。
由分析可知,三相三线全桥逆变器在三相静止坐标系ａbc下，分析系统得任意状态量如输出电压ｖｏj(j=ａ,ｂ，c)都需要分别对aｂc三相得三个交流分量vｏａ、v ob、v oc进行分析。
但在三相对称系统中,三个交流分量只有两个就是相互独立得。
为了减少变量得个数,引用电机控制中得Claｒｋ变换到三相逆变器系统中,可以实现三相静止坐标系到两相静止坐标系得变换,即将abc 坐标系下得三个交流分量转变成αβ坐标系下得两个交流分量。
由自动控制原理可以知道,当采用ＰI 控制器时,对交流量得控制始终就是有静差得,但PI控制器对直流量得调节就是没有静差得。
为了使逆变器获得无静差调节,引入电机控制中得Ｐａｒｋ变换,将两相静止坐标系转换成两相旋转坐标系,即将αβ坐标系下得两个交流分量转变成dq坐标系下得两个直流分量。
定义αβ坐标系下得α轴与abc三相静止坐标系下得A轴重合,可以得到Ｃlark变换矩阵为:（1）两相静止坐标系αβ到两相旋转坐标系dq得变换为Ｐａrk变换,矩阵为：（2) 对三相全桥逆变器而言,设三相静止坐标系下得三个交流分量为:(３) 经过Claｒk与Park后,可以得到:（4）由式(3）与式(4）可以瞧出,三相对称得交流量经过上述Ｃlark与Ｐark 变换后可以得到在 d 轴与ｑ轴上得直流量,对此直流量进行PI 控制,可以取得无静差得控制效果。
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1.2. 1.2.2软件主程序流程图
软件主程序简要说明: 系统一开始进行初始化，这部分包括系统初始化、中断初始化 和定时器初始化。系统初始化主要是管脚功能选择，管脚分配，管 脚输入和输出功能选择等，而中断初始化主要包括中断的使能，中 断模式的选择，中断通道分配，设置中断入口地址等。在初始化结 束后启动定时器，调用默认的TABLE，再对键盘进行扫描，当有中 断请求时调用中断子程序，并刷新显示。
逆变模块框图
1.1.3其他模块 1.1.3其他模块
保护电路模块采用RCD缓冲电路，驱动模块采用TLP350驱动芯 片构成的驱动电路。
1.2软件部分（ 1.2软件部分（难点和重点) 软件部分 设计思路： 采用嵌入式系统ARM7-2131控制器编写双极性SPWM程序。实 现SPWM的软件采样法有两种基本的算法即自然采样法和规则采样 法。自然采样法是以正弦波为调制波，等腰三角波为载波进行比较， 在两个波形的自然交换点时刻控制开关器件的通断，但是此算法计 算繁琐，难以实现控制。规则采样法是一种工程实用法，一般以三 角波作为载波，其原理是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波， 再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断，从而产生 SPWM信号。
四、毕业设计(论文)工作进度安排 毕业设计(论文)
第4周（3.12—3.18）：细化开题报告的各模块，继续查阅资料。 第5周（3.19—3.25）：整体设计，给元器件选型，购买元器件。 第6—7周（3.26—4.8）：焊接主电路和驱动电路，并购买专门的三 相SPWM产生芯片对电路板进行调试。 第8—11周(4.9—5.6)：研究SPWM的原理，并根据LPC2131的PWM 的引脚编写SPWM程序。 第12—14周（5.7—5.27）：加入SPWM驱动全控型电子器件后调试 电路板,完善程序，得到所要的参数。 第15—16周（6.3—6.17）：撰写论文，打印、装订论文，模拟答辩。 第17周（6.18—6.24）：答辩。
三、参考文献 参考文献
[1] 沈锦飞.电源变换应用技术[M].北京：机械工业出版社，2007. [2] 王兆安，黄俊.电力电子技术(第4版).北京：机械工业出版社， 2002 [3] 陈坚.电力电子学—电力电子变换和控制技术（第2版）.北京： 高等教育出版社，2004 [4] 周志敏 录海华.太阳能光伏发电系统设计与应用实例.北京:电 子工业出版社，2010. [5] 刘凤君.正弦波逆变器[M].北京:科学出版社，2002. [6] 何此昂，周渡海.变压器与电感器设计方法及应用实例.北京： 人民邮电出版社，2011. [7]刘凤君.工频与高频三相绿色UPS电路.北京：电子工业出版社， 2011. [8]刘凤君.现代逆变技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2006.
专业及班级 姓 名
自动化0802班 孙 永林 王 党树 2011年3月10日
指导教师 日 期
一、选题依据
随着各行各业自动化水平及控制技术的发展和其对操作性能 要求的提高，许多行业的用电设备（如通信电源、电弧焊电源、电 动机变频调速器等）都不是直接使用交流电网作为电源，而是通过 形式对其进行变换而得到各自所需的电能形式，它们所使用的电能 大都是通过整流和逆变组合电路对原始电能进行变换后得到的。逆 变电源输出波形质量包括稳态精度高、动态性能好以及负载适应性 强。这种结构简单动静态性能优良和负载适应性强的逆变电源，一 直是研究者在逆变电源方面追求的目标。
当今世界逆变电源应用非常广泛，需求量逐年递增。逆变电源 技术的核心部分是逆变器和其控制部分。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。
正因为逆变电源技术的核心部分是逆变器和其控制部分，所以 选择逆变器的设计作为研究课题可以慢慢跨入逆变电源的行业中去 深入发展，这是我感兴趣的职业方向，同时我也想在师兄师姐的基 础上取得一点突破。众所周知，虽然自关断器件的产生简化了逆变 主电路，但它的开关频率和功率仍受一定的限制，于是逆变电源输 出波形正弦度仍不是很理想。虽然在控制方法上已经趋于成熟，但 有些控制方法实现起来仍很困难。随着开关频率的提高，会引起开 关损耗的增加，逆变效率和直流利用率的降低，因此，对逆变电源 技术进行深入地研究有很大的现实意义。
三相逆变器的原理框图
1．1．1整流滤波模块（AC-DC） 整流滤波模块（AC-DC） 采用不可控型单相全波整流电路,市电220V交流电压经功率变 压器降压得到4路12V的交流电, 经过不可控型整流桥整流滤波电路 后变成16V的直流电，最后稳压输出15V电压。 整流滤波模块框图
1．1．2逆变模块（DC-AC） 逆变模块（DC-AC） 采用全控型MOSFET三相桥式逆变电路。由ARM2131控制器 产生SPWM驱动驱动电路，驱动电路触发逆变器的全控型电子开关， 逆变输出经过低通滤波器将SPWM波形变换成较稳定的正弦波电压。 逆变过程中由于主回路存在布线电感，在开关器件关断的过程中容 易出现过电压即尖峰电压，严重时会损坏开关器件，所以需要设置 保护电路（缓冲电路）来抑制尖峰电压，而且设置瞬态电压抑制器 和快速二极管组成的钳位电路可将电子开关关断过程产生的尖峰电 压限制在安全范围内，同时可以减少开关损耗，提高逆变效率。
二、主要设计内容、设计思路及工作流程
1.设计内容和设计思路
1.1硬件部分 1.1硬件部分 设计内容： 整流模块（AC—DC）、滤波模块、逆变模块（DC—AC）、保护电路 模块、驱动模块。 设计思路： 将220V交流电经过整流滤波稳压得到15V的驱动电压，用实验室的 电源24V直接给逆变电路供电。ARM控制器SPWM信号给TLP350构 成的驱动电路，以驱动逆变桥的MOS管，再经过低通滤波器得到较 为稳定的三相交流电供给负载，用键盘控制SPWM信号的产生与停 止以及频率的增减，显示模块主要显示当前的频率值。
ARM2131控 PWM简介 1．2．1 ARM2131控制器的PWM简介 LPC2131的脉宽调制器是建立在PWM专用的标准定时器之上， 通过匹配功能及一些控制电路来实现PWM输出。 PWM模块有6个通 道，7个匹配寄存器，可实现6个单边沿控制PWM输出和3个双边沿 控制PWM输出，完全可以满足三相逆变器驱动所需要的3路SPWM波 形。PWM定时器对外设时钟进行计数，在到达指定的定时值时可选 择产生中断或执行其他动作。独立控制上升沿和下降沿位置的能 力使PWM可以应用于很多领域。