逆变器输出波形的PWM控制
三电平逆变器pwm驱动波形
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PWM控制器的主要参数
PWM控制器的主要参数PWM控制器是一种基于脉冲宽度调制技术的（电子）设备，用于控制电能的输出或输出电压和（电流）的波形。
PWM控制器主要参数、特点和应用如下。
主要参数：1.PWM频率：PWM控制器输出脉冲的频率，常用的PWM控制器频率一般在几百kHz到数MHz之间。
2.脉冲宽度：PWM脉冲宽度是实现通过（比较器）输出的控制电压与参考电压之间的差值，它控制输出电压和电流的平均值。
3.占空比：PWM控制器输出波形中高电平的时间占整个周期的百分比，也就是PWM（信号）的占空比。
PWM控制器的占空比控制范围通常为0%到100%。
4.最大输出电流：PWM控制器能够输出的最大电流。
5.工作电压范围：PWM控制器的工作电压范围。
特点：1.高效节能：PWM控制器根据控制电压与参考电压的差异，动态调整输出电压和电流，实现电能的高效利用，节约能源的同时减少系统的发热和耗能。
2.稳定可靠：PWM控制器控制电压和电流的输出波形稳定，能够确保电路的稳定性和可靠性。
3.可（编程）性强：PWM控制器可编程，可根据不同需求自由调整频率、脉冲宽度和占空比等参数。
4.应用范围广：PWM控制器可应用于（DC）-DC变换器、LED控制器、（电机控制）器、（电源管理）器和逆变器等领域。
应用：1.DC-DC变换器：PWM控制器可用于DC-DC变换器中，控制输入电压和输出电压之间的转换效率，并可根据负载需求调整输出电压和电流。
2.LED控制器：PWM控制器可用于LED控制，通过调整占空比控制LED亮度和颜色，实现LED的调光和彩色控制。
3.（电机）控制器：PWM控制器可用于电机控制器中，反馈控制电机速度和转矩，控制电机的运行和停止。
4.（电源）管理器：PWM控制器可用于电源管理器中，控制电源的输出电压和电流大小，保证系统的稳定和可靠。
5.逆变器：PWM控制器可用于逆变器中，将直流电转换成交流电，通过PWM控制器控制输出电压和电流的波形，实现对交流电的控制。
三相pwm逆变器的基本原理
三相pwm逆变器的基本原理三相PWM逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置。
它主要由整流器、逆变器和控制电路三个部分组成。
整流器部分是将交流电源输入的交流电转换为直流电，并通过滤波电路对直流电进行滤波，以保证逆变器输入的直流电质量良好。
整流器通常采用整流桥进行整流，并通过电容滤波减小脉动。
逆变器部分是将直流电转换为三相交流电。
它采用PWM技术控制开关器件（如晶闸管、IGBT等）的开关时间，从而控制输出波形的形状和峰值。
具体来说，PWM技术是通过调整开关器件的导通和关断时间比例，将直流电压分解为多个频率相同、幅值不同的脉冲信号，再通过低通滤波器将这些脉冲信号重组成平滑的交流电信号。
根据PWM技术的不同调制方式和实现方法，逆变器可以分为多种类型，如单极性PWM逆变器、双极性PWM逆变器和多电平PWM逆变器等。
单极性PWM逆变器是一种较为简单的逆变器，它通过周期性开关器件的导通和关断来实现输出波形的控制。
当开关器件导通时，输出电压为正；而当开关器件关断时，输出电压为零。
通过调节开关器件导通和关断的时间比例，可以改变输出电压的幅值。
双极性PWM逆变器是一种在单极性PWM逆变器基础上增加零电平操作的改进型逆变器。
它在正半周的开关器件导通和关断之外，还加入了与正半周相反的负半周开关器件的操作。
通过调节正负半周开关器件的导通和关断时间比例，可以进一步改变输出波形的形状和峰值。
多电平PWM逆变器是一种更为高级的逆变器，它通过增加开关器件的电平数目，使得输出波形更加接近正弦波。
多电平PWM逆变器可以采用多种调制方法，如SPWM调制、SVPWM调制和DPWM调制等。
其中，SPWM调制是最常用的一种方法，通过逐渐增加脉冲的脉宽从而逼近正弦波的形状。
SVPWM调制是一种在SPWM调制的基础上进一步优化的方法，可以实现更高的输出电压质量和更低的谐波含量。
DPWM调制则是一种在负载波形变化较小时可以使用的简化调制方法。
PWM控制的基本原理
PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
理论基础：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。
冲量指窄脉冲的面积。
效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。
其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。
从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
图3 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。
PWM波形可等效的各种波形：直流斩波电路：等效直流波形SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM 法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。
阐述三相电流型逆变器的PWM控制方法
阐述三相电流型逆变器的PWM控制方法前言：就当前的现状来看，关于三相电流型逆变器PWM控制方法的文献研究甚少，因而基于此，为了提升PWM变频电路整体运行效率，要求当代专家学者应注重深化对此项课题的研究，并全面掌控到PWM变频电路运行特点，且将PWM控制技术应用于电力系统中，形成稳定的运行目标。
以下就是对三相电流逆变器PWM控制方法的详细阐述，望其能为当代电力行业系统控制模式的进一步创新与发展提供有利的文字参考。
一、PWM变频电路运行特点分析就当前的现状来看，PWM变频电路运行特点主要体现在以下几个方面：第一，从电压型PWM交-直-交变频角度来看，其电路特点主要体现在输出电压呈现出与正弦波形较为接近的特点，因而在此基础上，相关技术人员在对变频电路进行操控的过程中必须强化与其运行特点的有效结合。
另外，强调对二极管的应用也是PWM变频电路呈现出的主要特点之一；第二，基于电流型PWM交-直-交变频特点研究中可以看出，其在运行过程中逐渐呈现出高阻抗的运行特性，同时也由此形成了矩形波样式的运行模式，因而为实现对PWM控制技术的应用，必须注重结合其电路特点。
二、PWM控制技术发展现状变压变频设备的应用在一定程度上缓解了传统电力系统运行过程中凸显出的问题，因而其应用现状逐渐引起了人们的关注，但是就当前的现状来看，其在应用的过程中仍然存在着某些不足之处，即未实现变頻装置的合理化设置，继而对其的推广行为受到了一定的阻碍。
随着现代化科学技术的不断发展，变频装置在应用的过程中得到了逐步完善，且逐渐将现代化通信技术应用于装置运行中，带动了装置整体运行水平的提升。
此外，随着变频装置的不断完善，PWM技术开始被广泛应用于电气公司实际生产中，且以正弦波脉宽调制方式、磁通SPWM 等途径提升了电压的整体利用效率，并就此减少了电路功效的损害。
同时在使用的过程中也逐渐凸显出噪声较小等优势，因而在此背景下，相关技术人员在系统操控过程中应强化对PWM控制技术的应用。
几种PWM控制方法
几种PWM控制方法PWM（脉宽调制）是一种广泛应用于电子设备中的控制方法，通过控制信号的脉冲宽度来改变电路或设备的输出功率。
以下是几种常见的PWM 控制方法：1.定频PWM控制定频PWM控制是一种简单而常见的PWM控制方法，通过将固定频率的脉冲信号与一个可变的占空比相乘来实现控制。
脉冲的高电平时间代表设备处于工作状态的时间比例，而低电平时间代表设备处于停止状态的时间比例。
定频PWM控制可通过调整脉冲的占空比来改变输出功率，但频率固定不变。
2.双边PWM控制双边PWM控制是一种可调节频率和占空比的PWM控制方法。
与定频PWM不同的是，双边PWM控制可以根据需求调整脉冲的频率和占空比。
通过改变脉冲的频率和占空比，可以获得较高的精度和更灵活的控制效果。
3.单脉冲宽度调制（SPWM）单脉冲宽度调制是一种通过调整脉冲宽度的PWM控制方法。
与常规PWM不同的是，SPWM控制中只有一个脉冲被发送，其宽度和位置可以根据需求进行调整。
SPWM控制常用于逆变器和交流驱动器等高精度要求的应用，可以实现比其他PWM控制方法更精确的波形控制。
4.多级PWM控制多级PWM控制是一种在多个层次上进行PWM调制的控制方法。
通过将一系列的PWM信号级联起来，每个PWM信号的频率和占空比不同，可以实现更高精度和更复杂的波形控制。
多级PWM控制常用于高性能电机驱动器、中央处理器(CPU)和功率放大器等需要高精度信号处理的应用。
5.空间矢量调制（SVPWM）空间矢量调制是一种通过调整电压矢量的方向和大小来实现PWM控制的方法。
SVPWM通过控制电压矢量之间的切换来生成输出波形，可以实现较高的电压和电流控制精度。
空间矢量调制常用于三相逆变器、电子制动器和无刷直流电机等高功率应用中，可以实现高质量的输出波形。
6.滑模PWM控制滑模PWM控制是一种通过添加滑模调节器来实现PWM控制的方法。
滑模调节器可以通过反馈控制来实现系统的快速响应和鲁棒性，从而实现更好的控制效果。
PWM逆变电路及其控制方法
PWM逆变电路及其控制方法PWM（Pulse Width Modulation）逆变电路是一种通过改变电压或电流波形的占空比来实现电能转换的技术。
它广泛应用于各种电源逆变器、交流电机驱动器、太阳能逆变器、UPS（不间断电源系统）等领域。
本文将介绍PWM逆变电路的基本原理、常见的控制方法以及应用实例。
PWM逆变电路的基本原理是通过将直流电压转换为交流电压，使得输出波形的频率和幅值可以根据需求进行调节。
其核心部件是逆变器，通常由开关元件（如功率开关管）和输出变压器组成。
逆变器通过快速开关开关闭合，产生一系列电压脉冲，然后经过输出变压器将直流电压转换为交流电压。
PWM逆变电路的控制方法有多种，常见的包括：固定频率脉宽调制（Fixed Frequency Pulse Width Modulation，FFPWM）、固定频率电压脉宽调制（Constant Frequency Voltage Pulse Width Modulation，CFVPWM）、固定频率电流脉宽调制（Constant Frequency Current Pulse Width Modulation，CFCPWM）以及多重脉冲脉宽调制（Multiple Pulse Width Modulation，MPWM）等。
固定频率脉宽调制是PWM逆变电路中最简单的控制方法之一，其特点是输出频率和开关频率固定，可以通过调节脉宽来实现输出波形的幅值控制。
固定频率电压脉宽调制在固定频率脉宽调制的基础上增加了电压控制环节，通过反馈控制使输出电压达到设定值。
固定频率电流脉宽调制则在固定频率脉宽调制的基础上增加了电流控制环节，通过反馈控制使输出电流达到设定值。
多重脉冲脉宽调制是在固定频率脉宽调制的基础上引入多个脉冲周期，通过交错控制来改善输出波形的谐波含量。
1.电力电子逆变器：将直流电能转换为交流电能。
通过控制PWM逆变电路的开关元件，可以实现交流电压的频率和幅值的调节，广泛应用于电力系统、电动机驱动器及电力调速系统等。
pwm逆变器工作原理
pwm逆变器工作原理
PWM逆变器是一种电子装置，可以将直流电能转换为交流电能。
它的工作原理是通过不断调节PWM脉宽的方式，将直流电源产生的电压转化为与输入电压频率和幅值相匹配的交流电压。
PWM逆变器一般由交流输出滤波器、PWM控制器和功率开关组成。
首先，直流电源经过稳压电路，提供稳定的电压给PWM控制器。
PWM控制器根据输入的电压和频率信号，控制功率开关的开关时间，生成PWM脉冲信号。
功率开关根据PWM脉冲信号的控制，周期性地开关，将直流电源的电能转换为脉冲形式的交流电能。
最后，交流输出滤波器将脉冲形式的交流电平滑为平稳的交流电信号。
PWM逆变器工作的关键在于PWM控制器的脉冲宽度调节。
当输出电压需要增大时，PWM脉冲的宽度会增大，增加了功率开关导通的时间，从而提高了电压的平均值。
反之，当输出电压需要减小时，PWM脉冲的宽度会缩短，减小了功率开关导通的时间，从而降低了电压的平均值。
通过这种不断调节PWM脉冲宽度的方式，PWM逆变器可以实现对输出交流电压频率和幅值的精确控制。
同时，由于PWM控制器可以高效地控制功率开关的导通与断开，因此PWM逆变器具有高效率、低失真和高可控性等优点，广泛应用于电力转换和调节等领域。
逆变器的PWM控制
ωs
i i
F
图5-2b 两相交流绕组
图5-2b中绘出了两相静止绕组 和 ， 它们在空间互差90°，通以时间上互差 90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁 动势 F 。 当图a和b的两个旋转磁动势大小和转速 都相等时，即认为图5-2b的两相绕组与图 5-2a的三相绕组等效。
（3）旋转的直流绕组与等效直流电机模型
t
实验一
第十周为实验课 使用工具matlab/simulink/simPowerSystems 仿真一个三相电压源型逆变器，控制方式采 用SPWM，负载可选三相对称负载或异步电 机。 实验报告上请说明电路参数选择、控制实现 方式，仿真结果分析过程等。
第四节 基于动态模型按转子磁链定向的 矢量控制系统 本节提要
SPWM原理
SPWM的原理为在控制电路中调制，在主电路中输出。在控制 电路中，一个频率为fr幅值为Ur的参考正弦波Wsin（调制信号） 加载于频率为fc幅值为Uc的三角波WΔ（载波）后，得到一个 脉冲宽度变化的SPWM波Wspwm（已调制波），用已调制波的高 低逻辑电平经分配与放大后去驱动逆变器的主开关元件，即 可使逆变器输出与已调制波Wspwm相似的SPWM电压波形，SPWM 输入输出原理框图如下页所示：
正弦脉宽调制（ SPWM）输入、输出原理图
在控制电路中，一个频率为fr幅值为Ur的参考正弦波Wsin （调制信号）加载于频率为ft幅值为Ut的三角波WΔ（载波） 后，得到一个脉冲宽度变化的SPWM波Wspwm（已调制波）， 用已调制波的高低逻辑电平经分配与放大后去驱动逆变器的 主开关元件，即可使逆变器输出与已调制波Wspwm相似的 SPWM电压波形；
4. 可获得比常规六拍阶梯波更好的输出电压波形， 能抑制或消除低次谐波，使负载电机可在近似正 弦波的交变电压下运行，转矩脉动小，提高了系 统的性能。
第章PWM逆变器控制技术
PWM逆变器控制技术简介PWM逆变器是一种基于现代电力电子技术的调制器，它用直流电源来驱动交流电机等交流负载。
PWM逆变器的基本原理是采用可逆变器将直流电能转换成交流电能，并通过强制控制逆变电压和电流波形实现输出交流电能的调节。
PWM逆变器控制技术是实现PWM逆变器中电压和电流波形控制的关键。
其主要包括基于模拟电路的控制技术和基于数字信号处理器（DSP）的控制技术两种。
基于模拟电路的控制技术基于模拟电路的PWM逆变器控制技术主要是设计PWM逆变器模块的控制电路。
该模块包括直流母线电压检测模块、三相桥式逆变器驱动模块、输出滤波器模块和逆变保护模块等。
其中，直流母线电压检测模块用来检测逆变器所需的直流母线电压；三相桥式逆变器驱动模块负责将直流母线电压转换成交流电压；输出滤波器模块用于对交流电压进行滤波处理，降低输出电压的噪声和杂波；逆变保护模块用于对逆变器进行过流、过温、过压、欠压等的保护。
基于模拟电路的PWM逆变器控制技术具有控制精度高、反应速度快等优点，但是电路复杂度高，稳定性较差。
基于数字信号处理器的控制技术基于数字信号处理器的PWM逆变器控制技术主要是基于现代信息技术和数字信号处理器的技术来实现PWM逆变器的电压和电流波形控制。
它可以通过控制DSP硬件平台或通过软件仿真实现。
该技术的优点是：可通过数字控制实现高度准确的波形控制和滤波功能，提高了逆变器的控制精度；DSP系统具有灵活性，可以实现各种传感器和控制策略的接口控制；DSP系统可通过程序算法进行修正，提高了系统稳定性和抗干扰性。
基于数字信号处理器的PWM逆变器控制技术已经得到广泛应用，尤其是在高档电力电子产品中，如交流电机驱动器、UPS电源、变频空调等。
PWM逆变器控制技术的应用PWM逆变器控制技术已广泛应用于各种电力电子产品中。
以下是其主要应用领域：交流电机驱动器交流电机驱动器是目前应用最广泛的PWM逆变器控制技术之一。
它是通过PWM逆变器实现对电机控制电压、频率等参数的调节，可以实现电机转速的可控，使得电动机具有更好的动态响应和启动能力。
电力电子技术-PWM型逆变电路的控制方法
直流－交流变换器(3)
4.5.1 PWM逆变电路的控制信号的产生方法
z 计算法
根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽 度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM 波形。
本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要 变化。
z
调制法
在调制信号ur 和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断，在负载上调
制出期望的信号。
直流－交流变换器(3)
1. 调制法
可采取单极性调制(载波为单极 性），也可采用双极性调制(载 波为双极性）。
由于对开关器件通断控制的规 律不同，它们的输出波形也有 较大的差别。
u uc ur
O
ωt
Uudo
uo uof
O
ωt
-Ud
单极性PWM控制方式波形
u
ur uc
O
ω
uo
uof uo
Ud
确定a1的值，再令两个 不同的 an=0(n=3,5…)， 就可建三个方程，求得
α1、α2和α3 。
O a1
a2 a3
π
2π
ωt
-Ud
特定谐波消去法的输出PWM波形
直流－交流变换器(3)
消去两种特定频率的谐波 在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消。 可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：
给定a1，解方程可得α1、α2和α3。a1变，α1、α2和α3也相应改变。
直流－交流变换器(3)
一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考虑到PWM波四分之一周
期对称，k个开关时刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去k－1
个频率的特定谐波。 k的取值越大，开关时刻的计算越复杂。 除计算法和调制法外，还有跟踪控制方法，在下一讲学习。
逆变器 控制方法
逆变器控制方法逆变器控制方法是指对逆变器进行有效控制以实现所需的功率转换功能。
逆变器通常由开关管、滤波电感和电容等元件组成，主要用于将直流电转换为交流电。
目前常见的逆变器控制方法有PWM调制控制和谐波控制两种。
1. PWM调制控制方法：PWM调制是一种通过改变开关器件的工作周期和占空比来控制逆变器输出电压形状的方法。
PWM调制主要包括两种方式：单极性和双极性。
单极性PWM控制方法采用单个电压极性来控制逆变器输出。
具体实现方式是通过比较器比较参考信号和三角波信号，产生一个以参考信号为准的PWM信号。
然后将这个PWM信号作为控制信号提供给逆变器的开关管，从而控制开关管的导通与关闭。
这种方法简单易行，但在控制输出电压的谐波含量和质量方面存在一些问题。
双极性PWM控制方法是一种改进的PWM控制方法，它在单极性PWM的基础上引入了双极性载波信号。
双极性PWM方法具有更好的谐波抑制能力和较低的总谐波失真。
具体来说，通过比较参考信号和带有双极性载波信号的三角波信号，产生两个PWM信号，分别作为开关管的控制信号。
这种方法可以减少逆变器输出电压的谐波含量，提高电压质量。
2. 谐波控制方法：谐波控制方法主要通过加入谐波电流进行逆变器的控制，以实现对输出电压的控制和优化。
该方法是通过控制逆变器输出的电流波形，使得输出电压谐波含量达到一定目标值。
谐波控制方法主要有三种类型：电流控制型、电压控制型和混合控制型。
电流控制型谐波控制方法是通过控制逆变器的输出电流波形来实现对输出电压的控制。
实现方式有多种，比如加入谐波电流的方法，调整通路导致的不对称谐波的方法等。
电压控制型谐波控制方法则是通过控制逆变器的输出电压波形来实现对输出电压的控制。
实现方式主要有无源滤波器和主动滤波器两种。
无源滤波器主要是通过选择合适的电抗器和电容器的组合来实现对谐波信号的滤波和补偿。
主动滤波器则是通过添加逆变器和滤波器之间的控制回路来实现对谐波电压的补偿。
逆变器的PWM控制
SPWM波形的生成
规则采样 在载波三角波的固定点对正弦波进行采样，以确 定脉冲的前沿和后沿时刻，而并不管此时是否发 生正弦调制波与载波三角波相交。也就是说采样 点和开关点不重合，采样点是固定的，开关点是 变化的。开关的转换时刻可以利用简单的三角函 数在线地计算出来，满足了微机全数字控制的需 要。
ωs
i i
F
图5-2b 两相交流绕组
图5-2b中绘出了两相静止绕组 和 ， 它们在空间互差90°，通以时间上互差 90°的两相平衡交流电流，也产生旋转磁 动势 F 。 当图a和b的两个旋转磁动势大小和转速 都相等时，即认为图5-2b的两相绕组与图 5-2a的三相绕组等效。
（3）旋转的直流绕组与等效直流电机模型
坐标变换的基本思路 矢量控制系统的基本思路 按转子磁链定向的矢量控制方程及其解 耦作用 转子磁链模型 转速、磁链闭环控制的矢量控制系统— —直接矢量控制系统
一、 坐标变换的基本思路 • 直流电机的物理模型 直流电机的数学模型比较简单，先分析 一下直流电机的磁链关系。图5-1中绘出了 二极直流电机的物理模型，图中 F为励磁 绕组，A 为电枢绕组，C 为补偿绕组。 F 和 C 都在定子上，只有 A 是在转子上。 把 F 的轴线称作直轴或 d 轴（direct axis），主磁通的方向就是沿着 d 轴的； A和C的轴线则称为交轴或q 轴（quadrature axis）。
SPWM原理
SPWM的原理为在控制电路中调制，在主电路中输出。在控制 电路中，一个频率为fr幅值为Ur的参考正弦波Wsin（调制信号） 加载于频率为fc幅值为Uc的三角波WΔ（载波）后，得到一个 脉冲宽度变化的SPWM波Wspwm（已调制波），用已调制波的高 低逻辑电平经分配与放大后去驱动逆变器的主开关元件，即 可使逆变器输出与已调制波Wspwm相似的SPWM电压波形，SPWM 输入输出原理框图如下页所示：
三相pwm逆变器的基本原理
三相pwm逆变器的基本原理
三相PWM逆变器是指使用PWM技术，将直流电源转换为三相交流电源的逆变器。
其基本原理可以分为三个步骤：
1.直流电源的变换：将直流电源通过升压变压器变换为所需的电压，然后通过整流电路得到直流电压。
2.PWM的产生：利用控制电路，对于逆变的输出波形进行精确控制。
控制电路通过比较A/D转换的一组参考信号和三相输出信号的大小关系产生PWM信号，并将其输出到逆变器中的三相桥臂上。
3.逆变输出：经过PWM信号控制的三相桥臂，将直流电源的直流电压分别分割成三相电压，在输出变压器所需变压比和相应的滤波器作用下，就可以产生所需要的三相输出电压。
通过这种方式，三相PWM逆变器可以在变换过程中实现电能的高效转换，同时也可以做到线路的简洁和噪声的低限。
因此，在很多工业和家用电器中都有广泛的应用。
pwm的逆变原理
pwm的逆变原理
PWM逆变原理
PWM逆变原理是指通过对PWM信号进行逆变操作，将直流
电源转换为交流电源的一种技术。
在实际应用中，逆变器常被用于太阳能发电系统、电动汽车、UPS电源等领域。
PWM逆变原理的基本思想是利用高频开关管将直流电源的电
量分时段快速开关，通过改变开关管导通比例及时序来控制输出电压的波形。
具体实现时，需要先将直流电源经过整流电路获得稳定的直流电压，然后经过PWM控制电路控制开关管的
导通与断开。
在逆变过程中，PWM信号的高电平和低电平分别控制了开关
管的导通和断开。
高电平时，开关管导通，直流电源输出给负载；低电平时，开关管断开，直流电源不与负载相连接。
通过调整PWM信号的高电平和低电平的占空比，可以控制输出电
压的大小以及频率。
逆变器的输出电压可以是单相交流电、三相交流电，甚至是多相交流电，具体配置根据不同应用场景而定。
逆变器不仅可以将直流电源转变为交流电源，还可以实现对输出电压的调节，满足不同负载要求。
总而言之，PWM逆变原理是通过对PWM信号进行逆变操作，将直流电源转换为交流电源。
通过对PWM信号的高电平和低
电平进行控制，可以实现对输出电压的调节。
三相逆变器调制
三相逆变器调制1. 介绍三相逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置。
它通常由六个功率开关管和相关控制电路组成，可以实现将直流电源转换为三相交流电源。
逆变器在可再生能源领域应用广泛，如太阳能发电和风力发电系统中。
调制技术是控制逆变器输出波形的关键。
三相逆变器调制技术包括脉宽调制（PWM）和正弦波调制（SPWM）。
本文将详细介绍三相逆变器的调制原理、常用的PWM和SPWM调制方法以及它们的优缺点。
2. 三相逆变器的调制原理三相逆变器的调制原理基于两个基本概念：多级切换和合成波形控制。
多级切换是指通过控制功率开关管的导通和关断来实现输出波形的控制。
在三相逆变器中，每个输出相都由两个功率开关管控制，通过不同的开关组合方式可以产生不同的输出波形。
合成波形控制是指通过对各个输出相进行合理组合，使得输出波形接近所需的交流电源波形。
通过合成波形控制，可以实现对输出电压幅值、频率和相位的精确控制。
3. 脉宽调制（PWM）脉宽调制是一种常用的三相逆变器调制技术。
它通过改变功率开关管导通和关断的时间比例，控制输出电压的幅值。
脉宽调制有多种实现方式，其中最常见的是基于三角波比较器的脉宽调制。
该方法通过将一个固定频率、可变幅值的三角波与一个固定幅值的正弦波进行比较，得到一个PWM信号。
具体步骤如下： 1. 产生一个固定频率、可变幅值的三角波。
2. 产生一个固定幅值的正弦波。
3. 将三角波与正弦波进行比较。
4. 根据比较结果控制功率开关管的导通和关断。
脉宽调制可以实现精确控制输出电压幅值，并且具有较好的谐波性能。
然而，由于采用了离散化控制方法，其输出电压存在一定程度上的失真。
4. 正弦波调制（SPWM）正弦波调制是另一种常用的三相逆变器调制技术。
它通过改变正弦波的频率和相位，控制输出电压的幅值、频率和相位。
正弦波调制的基本思想是将所需的交流电源波形分解为多个基本频率的正弦波，并通过控制每个基本频率正弦波的幅值、频率和相位来合成所需的交流电源波形。
电力电子技术中的PWM调制技术是什么
电力电子技术中的PWM调制技术是什么在电力电子技术领域中，脉宽调制（PWM）技术是一种常用的调节电压或电流的方法。
PWM技术通过改变电压或电流的占空比（即高电平与总周期的比值）来实现对输出的调整。
本文将介绍PWM调制技术的基本原理及其应用。
一、PWM调制技术的基本原理PWM调制技术的基本原理是通过调节信号的脉冲宽度来控制输出电压或电流的大小。
PWM信号通常由一个固定频率的基准信号和一个可变宽度的调制信号叠加而成。
根据调制信号的宽度，可以将基准信号分为高电平和低电平两部分，从而实现对输出信号的控制。
PWM调制技术的原理可以通过以下公式来表示：V_avg = (D/T) * V_ref其中，V_avg表示输出电压（或电流）的平均值，D表示调制信号的脉冲宽度，T表示基准信号的周期，V_ref表示基准电压（或电流）。
通过调整调制信号的占空比D/T，可以实现对输出信号的精确控制。
当D/T=0时，输出信号的平均值为0；当D/T=1时，输出信号的平均值等于基准信号的幅值。
通过改变D/T的值，可以在这两个极限之间调节输出信号的大小。
二、PWM调制技术的应用1. 电力转换器在电力转换器中广泛应用PWM调制技术。
通过PWM技术，可以精确控制电力转换器的输出波形，以满足不同的需求。
例如，在直流-交流变换器（DC-AC）中，PWM技术可以用来实现对输出交流电压的频率和幅值的调节。
在交流-直流变换器（AC-DC）中，PWM技术可以用于实现对输出直流电压的稳定控制。
2. 变频驱动器PWM调制技术也被广泛应用于变频驱动器中。
变频驱动器通过调节电机的频率和电压，实现对电机转速的控制。
PWM技术可以精确地控制电机供电的电压和频率，从而实现对电机转速的调节。
这种调制方法可以提高电机的效率和响应速度。
3. LED调光在LED照明领域，PWM调制技术被用于实现LED的调光。
通过改变PWM信号的占空比，可以控制LED的亮度。
由于LED的亮度与电流的关系是非线性的，PWM调制技术可以提供更精确的亮度控制，而且可以降低功耗。
大功率逆变电源 PWM 控制技术分析
大功率逆变电源 PWM 控制技术分析摘要:在功率电子学中，逆变电源控制技术是重要一个组成部分，文章基于全桥变换器PWM控制技术分类上，首先对PWM控制技术含义以及在纯硬件PWM法控制充电电流方法中的应用进行了简单分析，然后比较了四种PWM控制技术，并对四种技术的特点和原理做了分析，并根据对电路的要求，发现大功率全桥变换器还是比较适合电流型相移式PWM控制技术的。
关键词:电流型相移式控制；全桥变换器；PWM控制技术引言在电力电子技术中，逆变电源的控制技术也是一个非常重要的部分，其中脉宽调制（PWM）技术不但对电力变压器和输出滤波器的体积进行了减小，同时还使控制补偿网络的设计进行了简化，并且发展为了逆变控制技术的主流。
在等离子体、通信和表面工程领域，逆变电源的应用需求也在不断增加。
其中，变压器式全桥变流器控制技术一般分为四种技术:1电压型移相（PWM）技术、2电流型同步（PWM）技术、3电压型同步（PWM）技术、4电流型移相式（PWM）技术，分析表明，电流型移相式（PWM）技术是电力全桥逆变器较好的控制技术。
1.PWM控制技术含义PWM控制技术也叫做脉冲宽度调制技术，他是先对脉冲先进行调节，然后来获得波形的宽度，并且它的等效原理也是其技术中的重要领域，其中非常典型的是SPWM波形，这种波形就是正弦波的脉冲宽度和等效。
PWM的含义就是打开和关闭输出波形调解。
开关电源通常是一个脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是高频，高效率，高功率密度，高可靠性，然而，由于以高频率的开关状态的开关装置的操作，所以，其本来就是一个比较快速的瞬态电磁干扰源，而且它产生的EIM信号频率范围比较广，同时它具有一定幅度，当这样的电源是在数字装置直接使用，该设备产生的EMI信号将更加激烈和复杂[1]。
2.PWM技术的实际应用2.1在1PWM软件法控制充电电流方法中的应用在PWM软件法控制充电系统电流计算方法中的应用中，它是在不改变PWM信号周期的前提下，然后在利用单片机的PWM端口，来利用软件的方式调整单片机的PWM控制功能以及PWM的占空比，然后来对充电电流进行控制。
三相电压型逆变电路中变频变压的控制方式
三相电压型逆变电路中变频变压的控制方式1.引言1.1 概述随着现代电力系统及电子技术的发展，逆变电路在工业和家庭领域的应用越来越广泛。
三相电压型逆变电路是一种常见的逆变电路类型，可以将直流电源转换为交流电源，用于驱动交流电动机或供电给交流负载。
三相电压型逆变电路的基本原理是利用逆变器将直流电源的电压转换为三相交流电压。
这种逆变电路由三相桥式逆变器、LC滤波器和负载组成。
逆变器通过控制开关管的开关动作，将直流电源的电压逆变为可控制的三相交流电压。
LC滤波器用于平滑交流输出电压，提高电路的稳定性和纹波滤波效果。
变频变压则是指逆变电路通过改变交流输出电压的频率和幅值，实现对交流电机速度和转矩的精确控制。
变频变压的控制方式有多种，包括PWM（脉宽调制）控制、SPWM（正弦PWM）控制、SVPWM（空间矢量PWM）控制等。
这些控制方式通过调整逆变器中开关管的开关时间和频率，以及调节控制信号的幅值，实现对输出交流电压的精确控制。
本文将重点探讨三相电压型逆变电路中变频变压的控制方式。
通过深入分析这些控制方式的原理和特点，我们可以更好地理解逆变电路的工作原理，为逆变电路的设计和应用提供参考。
同时，本文将对当前变频变压控制方式的研究进展和未来发展方向进行展望，以为相关领域的研究者提供参考和启示。
1.2 文章结构文章结构决定了文章的布局和组织方式，对读者理解文章内容和观点的逻辑顺序起到重要的指导作用。
本文将按照以下结构进行阐述和探讨三相电压型逆变电路中变频变压的控制方式。
首先，我们将在引言部分概述本文的目的和主要内容，并简要介绍三相电压型逆变电路的基本原理，为后续的内容奠定基础。
通过引言的概述，读者可以对本文的主题和结构有一个整体的把握。
接下来，正文部分将分为两个主要章节展开讨论。
第一章节将详细阐述三相电压型逆变电路的基本原理，包括其工作原理、电路组成和工作状态等方面的内容。
通过对三相电压型逆变电路的基本原理的介绍，读者可以全面了解这种电路的特点和原理，为后续的控制方式讨论提供理论基础和背景知识。
PWM控制的基本原理
PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。
PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
理论基础：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。
冲量指窄脉冲的面积。
效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图2a所示。
其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。
从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。
SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。
图3 用PWM波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
PWM电流波：电流型逆变电路进行PWM控制，得到的就是PWM电流波。
PWM波形可等效的各种波形：直流斩波电路：等效直流波形SPWM波：等效正弦波形，还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
随着电子技术的发展，出现了多种PWM技术，其中包括：相电压控制PWM、脉宽PWM 法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等，而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。
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❖ （2）阶梯波和多重化连接 ❖ 低频开关工作，适用于很大功率输出 ❖ 缺点：体积重量较大
连接
❖ Harmo-nicElimination ❖ （1）特定谐波消去(SelectedPWMHEPWM) ❖ 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
❖ 首先，为消除偶次谐波，使波形正负 两半周期镜对称，即
❖ 消去两种特定频率的谐波 ❖ 在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消，可考虑消去5次
和7次谐波，得如下联立方程：
❖ 给定a1 ，解方程可得α1 、α2 和α3 。a1 变，α1 、α2 和α3 也相应改变
❖ 一般，在输出电压半周期内器件通、断各k次， 考虑PWM波四分之一周期对称，k个开关时 刻可控，除用一个控制基波幅值，可消去k－ 1个频率的特定谐波
通断仍在调制信号ur ❖ u r正负半周，对各开关器件的控制规律相同 ❖ 当u r >uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号 ❖ 如io >0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，uo=Ud
❖ 当u r<uc 时，给V2和V3 导 通
❖ 信号，给V1和V4关断信号
❖ 如i o<0，V2和V3 通，
❖ 单极性PWM控制方式： ❖ ur负半周，V1保持断，V2保持通 ❖ 当ur<uc时使V3通，V4断，uo=-Ud ❖ 当ur>uc时使V3断，V4通，uo=0 ❖ 虚线uof表示uo的基波分量
❖ 双极性PWM控制方式（单相桥逆变） ❖ 在ur 的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负 ❖ 在ur一周期内，输出PWM波只有±Ud两种电平和载波信号uc的交点控制器件的
❖ 其次，为消除谐波中余弦项，应使波形在正 半周期内前后1/4周期以π/2为轴线对称
❖ 同时满足上面两式的波形称为四分之一周期 对称波形，用傅里叶级数表示为
❖ 1、α 2和α 3共3个时刻。该波形的 ❖ 能独立控制αan为
确定a1 的值，再令两个不同的an=0，就可 建三个方程，求得 α1、α2和α3
Ac ❖ 频率为fc的三角波比较 ❖ Fo=fr ❖ 最低次谐波为2p-1, ❖ P=5时，最低次谐波为9次
逆变器输出波形的PWM控制
❖ 4。改进型正弦脉宽调制 ❖ 仅正弦波过零点附近60度加入载波 ❖ 优点：增加基波分量，并保持原谐波含量，
同时减小了开关损耗
逆变器输出波形的PWM控制
❖ 5。谐波消除技术： ❖ （1）固定开关角（2）阶梯波（3）多重化
❖ 如io>0，VD2 和VD3 通， uo=-Ud
❖ 单相桥式电路既可采取单极 性调制，也可采用双极性调 制
逆变器输出波形的PWM控制
❖ 1.单脉宽调制 ❖ 优点：开关损耗小 ❖ 缺点：THD较大 ❖ 2。多脉宽调制（均匀多脉冲宽度调制） ❖ 3。正弦脉冲宽度调制（SPWM） ❖ 多脉冲宽度随正弦波幅值改变。THD小 ❖ 4。改进型正弦脉宽调制 ❖ 仅正弦波过零点附近60度加入载波 ❖ 5。谐波消除技术： ❖ （1）固定开关角（2）阶梯波（3）多重化连接
PWM控制的基本原理
❖ 采样控制理论基础 ❖ 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； ❖ 冲量指窄脉冲的面积； ❖ 效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相 ❖ 同； ❖ 将输出波形进行付氏分解，低频段非常接近，仅在 ❖ 高频段略有差异。 ❖ 典型惯性环节就是电感负载。
形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
❖ 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦 ❖ 半波 ❖ 正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲 ❖ 序列，宽度相等，但幅值不等； ❖ 用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等； ❖ 宽度按正弦规律变化。 ❖ SPWM波形棗脉冲宽度按 ❖ 正弦规律变化而和正弦波等 ❖ 效的PWM波形 ❖ 要改变等效输出正弦波幅 ❖ 值，按同一比例改变各脉冲 ❖ 宽度即可
逆变器输出波形的PWM控制
❖ 1.单脉宽调制：在半周期内 仅有一个脉冲，改变脉
❖ 冲宽度来调压 ❖ 参考信号Ar, ❖ 幅值为Ac频率为fc的三角载
波信号 ❖ 输出基波频率fo：fc/2 ❖ 改变调制度M=Ar/Ac调压 ❖ 优点：开关损耗小 ❖ 缺点：THD较大
逆变器输出波形的PWM控制
❖ 2。多脉宽调制（均匀多脉 冲宽度调制）
调制法
❖ 输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM波； ❖ 通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波； ❖ 等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度 ❖ 成线性关系且左右对称。 ❖ 与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制 ❖ 器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲， ❖ 符合PWM的要求； ❖ 调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波； ❖ 调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也 ❖ 能得到等效的PWM波。
❖ 调制法得到PWM波有两种方法： ❖ 单极性调制
单极性和双极性。两者区别在于 三角载波的不同
❖ 双极性调制
❖ 单极性PWM控制方式： ❖ 在u r和uc的交点时刻控制IGBT的通断 ❖ u r 正半周，V1保持通，V2保持断 ❖ 当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud ❖ 当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0
❖ Ur1:参考（调制）门信号频 率fo
❖ 高频载波频率为fc ❖ 半周期脉冲数为p=fc/(2fo) ❖ P越大，低次谐波降低，失
真度减小。
逆变器输出波形的PWM控制
❖ 3。正弦脉冲宽度调制 ❖ （SPWM） ❖ 多脉冲宽度随正弦波幅值改变。 ❖ THD大大减小 ❖ 幅值为Ar的参考正弦波与幅值为
逆变器输出波形 的PWM控制
逆变器输出波形的PWM控制
❖ 应用： ❖ 逆变电源：要求输出正弦波，输出电压不随
输入电压和负载变化 ❖ 交流调速：保持U/f比值为常数 ❖ 方法： ❖ 调制法 ❖ 计算法
PWM控制的基本原理
❖ PWM（Pulse Width Modulation）控制脉冲 宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进 行调制，来等效地获得所需要波形（含形状 和幅值）