单相正弦波(SPWM)逆变电源研究
单相正弦波逆变电源设计原理
单相正弦波逆变电源设计原理逆变拓扑结构主要有全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑和H桥逆变拓扑等。
其中，全桥逆变拓扑是应用最广泛的一种结构。
其基本原理是通过四个功率开关器件（IGBT、MOSFET等）将直流电源分别与交流负载的两端相连，通过对这四个开关器件进行不同的控制，实现正负半周期交替地对交流负载端进行开关切换，从而输出正弦波形的交流电信号。
控制策略是逆变电源设计中的关键，其主要目标是根据输入直流电源电压的大小和方向，调整开关器件的通断时间，使输出交流电信号能够呈现出正弦波形。
常见的控制策略包括PWM控制策略和SPWM控制策略。
其中，PWM（脉宽调制）控制策略通过对比输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间比例，以保证输出电压信号的波形准确度。
SPWM（正弦PWM）控制策略则通过比较输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间点，以保证输出电压信号的谐波失真程度较小。
滤波电路是为了进一步提高逆变电源输出电压信号的波形质量，减小谐波失真。
其主要由电感、电容等元件组成。
一般而言，设计中采用LC滤波器结构来实现对输出正弦波形谐波成分的滤除。
滤波器的参数选择与设计是设计过程中的关键环节，通过合理选择滤波器的参数可以实现输出电压稳定，谐波失真小的效果。
此外，逆变电源设计中还需要考虑过温保护、过压保护、过流保护等安全措施，以保证电源的稳定性和可靠性。
这些保护功能通过在逆变电源系统中加入温度传感器、电流传感器以及相应的控制电路来实现。
总之，单相正弦波逆变电源的设计基于逆变拓扑结构、控制策略和滤波电路的原理，通过合理的参数选择和安全措施的设计，可实现稳定、可靠、高质量的正弦波形交流电信号输出。
基于SG3525设计单相正弦波SPWM逆变电源
摘要本论文所需单相正弦波SPWM逆变电源的设计采用了运算放大器、二极管、功率场效应管、电容和电阻等器件来组成电路。
逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。
通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合的方案。
输出频率由电压控制，波形幅值由电阻确定。
本论文以SG3525驱动芯片为核心，完成了单相正弦波SPWM逆变电源的参数设计，并利用所得结果，完成了实际电路的连接，通过调试与分析，验证了设计的正确性。
关键词: SPWM,SG3525IIITitle: Design of Sine Wave Inverter Power Supply By SG3525Applicant: Cao LeiSpeciality: Electrical Engineering And AutomationABSTRACTDesign of sine wave inverter power supply by SG3525 was designed using operational amplifier,diodes,transistors,zener diodes,the capacitor and resistor voltage devices such as to constitute circuit.Inverter power supply is one kind of power electronics process transformation of electrical energy device.It alternating voltage or volts d.c input to acquire voltage stabilization constant amplitude the alternating voltage output.Get through the circuit analytical.To ensure the parameter to chose one kind of best fit program.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect.The thesis use SG3525 as a core to achieve design of sine wave inverter power supply.Take the advantage of the result to achieve circuit ligature.Get through the debug to check the validity.KEY WORDS：SPWM，SG3525IIIIV目录1绪论 (1)1.1逆变电源的发展背景 (1)1.2逆变电源的研究现状 (1)1.3设计的主要工作和难点 (3)1.3.1 设计的主要工作 (3)1.3.2 论文的主要难点 (5)2 SPWM逆变电源原理与应用 (7)2.1SPWM控制原理 (7)2.2SPWM控制的发展前景 (8)2.3本章小结 (8)3 硬件电路的设计 (9)3.1SG3525介绍 (9)3.2 文氏电桥振荡电路 (11)3.3移位电路分析 (13)3.4 逆变电路的工作原理分析 (13)3.5 本章小结 (14)4 系统的检测与分析 (15)4.1正弦发生器部分的调试 (15)4.2逆变部分及整体运行结果 (16)5结论与展望 (19)致谢 (21)参考文献 (23)III1绪论1.1逆变电源的发展背景逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变幻的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。
单相正弦波逆变电源波形控制技术的研究
1 引言
为了使正弦波逆变电源在整流桥等非线性负载情况下 仍有接近正弦波的输出电压 ,逆变电源波形控制技术成为研 究的热点 。目前国内外研究的比较多的主要有数字 P ID 控 制 ,无差拍控制 ,状态反馈控制 ,重复控制 ,滑模变结构控制 , 模糊控制以及神经网络控制等 [8 ] 。重复控制 [1 ] [2 ]是一种十 分有效的波形校正技术 ,是改善非线性负载下逆变电源输出 电压波形的一种有效手段 ;但它却有一个致命的弱点 ,重复 控制得到的控制指令不是立即输出 ,而是滞后一个参考周期 后才输出 。因此 ,如何解决重复控制动态响应速度慢的问 题 ,是重复控制系统设计中的一个关键 。模糊自整定 P I控 制是通过提高系统的动态性能的方法抑制干扰 ,对给定及负 载突加突卸时的波形控制效果显著 ,但对于周期性扰动抑制
调增益 Kr 设定为小于 1的正常数 , Kr 越小稳定裕度越大 , Kr 越大 ,误差收敛速度越快 ,稳定裕度越小 。
3. 2 模糊自整定 P I控制器
模糊自整定 P I控制器的结构框图见图 3,它是在 P I算法
基础上 ,通过分析系统的稳定性 、响应速度 、超调量等特性 ,
得出 P I参数对系统输出特性的影响 ,然后建立 P I参数与误
系统能够无静差地跟随输入信号 。因此
,含有
s2
ω +ω2
环节的
闭环系统可以无静差地跟踪角频率为 ω的正弦信号 。带整流
桥负载时 ,系统不仅包含基波角频率为 ω的参考正弦信号 ,
而且也包含了基波整数倍的谐波 ,扰动信号的频率尽管多种
多样 ,但它们都服从一个共同特征 , 即 :在每一个基波周期都 以完全相同的波形重复出现 。基于以上原因 , 设计这样一个
“重复信号发生器 ”内模 ,它产生周期为 L 的周期信号 , 并且
单相SPWM逆变电源的一种新型控制策略研究
！
一 ＿ ‘‘…
驱动控制电路
ＺＨＥＮＧ ｈ ｏｈ ｎ Ｚ ａ － ｏ ｇ，Ｓ ＵＮ ａ Ｑｉｎ，ＺＨＡＮＧ ｉｒ ｎ Ｄａ—ｕ
（ ｉ ｈ ａ ｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ ５ Ｃｈ ｎ ） Ｓ Ｃ ｕ ｎ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ ， ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ ， ｉ ａ Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｎ ｖ ｌ ｏ ｔ ｏ ｔａ ｅ ｙ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｏ ｅ ｎ ｒ ｌｓ ｒ ｔ ｇ ，ｗｈ ｃ ｓ ｔ ｅ ｒ ｐ ｔｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｆ ｒ ａ ｓｎ ｌ － ｈ ｓ Ｐ ｃ ｉ ｉ ｈ ｅ ｅ ｉｉ ｏ ｔｏ ，ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｉ ｇ ｅ ｐ ａ ｅ Ｓ — ｈ ｖ
频 （ ＶＣ ） Ｃ Ｆ 逆变 电源 。Ｓ Ｗ Ｍ 技术 可 以大大 提高 逆 变 Ｐ 器输 出 电压波形 的质量 ， 并且 ， 由于该技 术 易于 实现 和 实现 成本 低 ， Ｐ Ｓ ＷＭ 技 术 已被 广 泛 应 用 于 逆 变 电 源 。 但是 ， Ｐ Ｍ 技术 最大 的缺 点是 ， ＳＷ 由于 非线 性 负 载 、 开
Ｗ Ｍ ｎ ｅ ｔｒ ｎ ｓｄ ｔｉ ｄ ｙ ｒｓａ ｃ ｄ ｉｖ ｒｅ ，ａ ｄ ｉ ｅａｌ ｌ ｅ ｅ ｒｈｅ ．Ａｔｔ ｅ ｓｍｅｔ ，ｔ ｅ ｓｍｕａｉｎ ｉ ｔａ ／ ｉ ｌ ｋ ｉ ｇｖ ｎ ｅ ｈ ａ ｉ ｍｅ ｈ ｉ ｌｔ ｎ Ｍａｌｂ Ｓｍｕ ｉ ｓ ｉｅ ．Ａ ｏ ｕ ｔａ ｄ ｏ ｎ ｒｂ ｓ ｎ １ 系统 数 学模 型
本 文 所设 计 的 系统 主要 由三 相 全 桥 整 流 滤 波 电 路 、 相全 桥逆 变 电路 和驱动 控制 电路 三部 分构 成 ， 单 图 １为 系统硬 件设 计框 图。
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。
基于SG3525设计单相正弦波SPWM逆变电源 毕业设计(论文)
1.3.2
我在做设计时候遇到难题是由于选择正弦波振荡电路的电阻参数错误和SPWM逆变电路调节RP在SG3525的9号管脚和SG3525芯片的5号管脚得不到相应的信号输出。最后在指导老师的帮助下经过更换电阻参数和负载R5从而得到应该得到的输出。
2 SPWM
2.1
逆变电路理想的输出电压是图2-1（a）正弦波u0=Uo1sinωt。而电压型逆变电路的输出电压是方波，如果将一个正弦波半波电压分成N等分，并把正弦曲线每一等分所包围的面积都用一个与其面积相等的等副矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应正弦等分的中重合，得到如图2-1（b）所示的脉冲列这就是PWM波形。正弦波的另外一个半波可以用相同的方法来等效。可以看出，该PWM波形的脉冲宽度按正弦规律变化，称为SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）波形。
第二代逆变电源是采用自关断器件作为逆变器的开关器件。自20世纪70年代后期，各种自关断器件想运而生，它们包括可关断晶闸管（GTO）、电力晶闸管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）等。自关断器件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能
第三代逆变电源实时反馈控制技术，使逆变电源性能得到提高。实时反馈控制技术是针对第二代逆变电源非线性负载适应性不强及动态特性不好的的缺点提出来的，它是最近十年发展起来的的新型电源控制技术，目前仍在不断完善和发展之中，实时反馈控制技术的采用使逆变电源的性能有了质的飞跃。
analytical.To ensure the parameterto chose one kind of best fit program.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect.
单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验结果
单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验结果(1)控制信号的观测①观察正弦调制波信号U r的波形，测试其频率可调范围；U r频率最小时波形图，由图可知最小频率小于10HzU r频率最大波形图，由图可知最大频率等于62Hz②观察三角载波U c的波形，测试其频率，由图可知最大频率等于178.9Hz③改变正弦调制波信号U r的频率，再测量三角载波U c的频率改变正弦调制波信号U r的频率三角载波U c的频率是同步变化④比较“PWM+”，“PWM-”和“SPWM1”，“SPWM2”的区别PWM+”，“PWM-的区别：同一相上下两管驱动信号之间无死区SPWM1”，“SPWM2的区别：同一相上下两管驱动信号之间死区延迟时间是30ms(2)带电阻及电阻电感性负载①输出接灯泡负载，然后将主电路接通由控制屏左下侧的直流电源(通过调节单相交流自藕调压器，使整流后输出直流电压保持为200V)接入主电路，由小到大调节正弦调制波U r 的频率，观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）。
U O(V) 82.2 82.4 82.5 波形F(Hz) 13.56 28.23 29.59 U O(V) 82 82 82波形F(Hz) 34.63 42.73 55.81U O(V) 82 82 82波形②接入DJK06给定及实验器件和DJK02上的100mH电感串联组成的电阻电感性负载，然后将主电路接通由DJK09提供的直流电源，由小到大调节正弦调制波信号U r的频率观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）。
F(Hz) 17.67 20.53 22.67U O(V) 83 83 83波形U O(V) 83 83 83 波形F(Hz) 49.61 53.78 161.15 U O(V) 83 83 83波形。
6单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验报告
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路验实验时间：实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日广东技术师范学院实验报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名：实验（六）项目名称：单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验1.实验目的和要求(1)熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成。
(2)熟悉ICL8038的功能。
(3)掌握SPWM波产生的基理。
(4)分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
2.实验原理采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。
实验电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。
主电路部分:AC/DC (整流) DC/AC (逆变)图4-1 主电路结构原理图如图4-1所示, 交直流变换部分（AC/DC）为不可控整流电路（由实验挂箱DJK09提供）；逆变部分（DC/AC）由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式。
输出经LC低通滤波器，滤除高次谐波，得到频率可调的正弦波（基波）交流输出。
本实验设计的负载为电阻性或电阻电感性负载，在满足一定条件下,可接电阻启动式单相鼠笼式异步电动机。
(2)驱动电路:如图4-2（以其中一路为例）所示，采用IGBT管专用驱动芯片M57962L，其输入端接控制电路产生的SPWM信号，其输出可用以直接驱动IGBT管。
其特点如下：①采用快速型的光藕实现电气隔离。
②具有过流保护功能，通过检测IGBT管的饱和压降来判断IGBT是否过流,过流时IGBT 管CE结之间的饱和压降升到某一定值，使8脚输出低电平，在光藕TLP521的输出端OC1呈现高电平，经过流保护电路（见图4-3），使4013的输出Q端呈现低电平，送控制电路，起到了封锁保护作用。
Word 文档
实验报告课程名称：___电力电子技术1___指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：_单相正弦波逆变电路研究 实验类型：_ ___________同组学生姓名：____一、实验目的1、理解单相正弦波（SPWM ）逆变电路的工作原理。
2、掌握单相正弦波（SPWM ）逆变电路的调试方法。
3、对单相正弦波（SPWM ）逆变电路的特性进行分析。
二、实验原理及线路通常把直流电转变为交流电的过程称为逆变。
为了得到某一频率的正弦输出电压波形，可以利用该频率的正弦控制信号与一个频率较高的三角波相比较，从而得到各晶体管的控制信号，这种方法称为SPWM 法，它可以有效提高逆变器输出电压质量。
定义幅度调制比：ma = 正弦波电压峰值 / 三角波电压峰值 = Usm / Uc定义频率调制比：mf = 三角波频率 / 基波（正弦波）频率 = fc / f1在本实验中，开关管 VT1 ~ VT4的工作状态是由正弦电压 us 和三角波电压 uc 的比较结果来分别控制的。
当us > uc ，VT1和VT4导通，VT2和 VT3关断，输出电压uo = +Ud ；当 us< uc ，VT2和VT3导通，VT1和 VT4关断，输出电压 uo = -Ud 。
由于输出电压有正负两种极性，故称双极性。
在SPWM 法控制下，输出电压中的谐波可大幅度减少且容易控制。
SPWM 的实验线路如下图所示：三、实验内容1、正弦波及三角波发生电路测试研究。
2、正弦波与三角波合成波形测试研究。
专业：电气自动化0801 姓名：_ 李彦哲_____学号：_3080100811___ 日期：_2011/3/28__ 地点： 教二1253、SPWM波形及分相驱动波形、死区时间等测试研究。
4、幅度调制比和输出电压的关系测试研究。
5、频率调制比和输出电压的纹波电压（即ΔUo）的关系测试研究。
6、负载对SPWM 输出电压波形、电流波形的影响研究（纯阻性、阻感性负载）。
电力电子技术I 实验3 单相SPWM逆变电路
课程名称：电力电子技术指导老师：马皓成绩：__________________ 实验名称：单相正弦波（SPWM）逆变电路实验类型：____________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的与要求熟悉单相桥式SPWM逆变电路的工作原理，对工作情况及其波形作全面的分析，并研究正弦波的频率和幅值及三角波载波频率的关系。
二、实验内容1. 测量SPWM波形产生过程中各点波形；2. 测量逻辑延时电路的延时时间；3. 观察不同负载时变频电路的输出波形。
三、实验仪器与设备1. MPE-I电力电子探究性实验平台2. NMCL-10B单相SPWM逆变实验箱3. NMCL-03D可调电阻4. NMCL-31B交直流仪表5. 万用表6. 示波器四、实验方法及操作步骤1.SPWM波形的观察(1) 观察“SPWM波形发生电路”输出的正弦波波形，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围，改变正弦波幅值调节电位器，测试其幅值变化范围。
(2) 观察“SPWM波形发生电路”输出的三角形载波波形，改变三角波频率调节电位器，测试其频率可调范围，并观察三角波与正弦波波形的对应关系。
(3) 观察“SPWM波形发生电路”经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM波形。
2. 逻辑延迟时间的测试将“SPWM波形发生电路”的输出SPWM波与“DLD逻辑延时”的输入端相连（以下实验均需保持连接），用双踪示波器同时观察“DLD逻辑延迟”的“1”和“2”与“SPWM波形发生电路”接地端之间电压波形，并记录延迟时间T d。
3. 同一桥臂上下开关管驱动信号死区时间测试分别将IGBT驱动芯片IR2110输出E1和E2，E3与E4相连，用双踪是比起分别测量G1、E1和G2、E2，G3、E3和G4、E4两端的波形，并测量死区时间。
一种低功耗可调单相正弦波逆变电源综述
一种低功耗可调单相正弦波逆变电源摘要：本次单相正弦波逆变电源是一种以STM32为核心的逆变电源系统。
系统逆变部分的SPWM控制脉冲波形完全由STM32生成,使用IR2110实现对功率管的驱动和保护,频率及电压可由LCD显示。
系统具有良好过流保护功能，以控制系统工作状态。
系统采用低功耗高效率设计，最大限度提高系统效率。
本设计达到了最高设计要求，逆变电源输出波形失真小，动态特性好，可靠性高。
关键字：逆变正弦波电源 STM32 SPWMAbstract：The single-phase sine wave inverter is a kind of STM32 core of inverter system. SPWM pulse waveform control system is completely generated by the inverter part STM32, using IR2110 realize drive and protection, frequency and voltage of the power tube by LCD display. The system has good over-current protection to control system operation. The system uses high-efficiency low-power design, to maximize system efficiency. The design meets the highest design requirements, power inverter output waveform distortion, dynamic characteristics, and high reliability.Keywords:sine wave inverter power STM32 SPWM1方案论证方案一本方案由单片机产生SPWM 波，通过全桥逆变电路直接实现DC-AC 的转换，然后利用升压式高频变压器对逆变出的交流电进行升压，最后经过低通滤波电路把升压后的交流电整成正弦波，本系统兼有电压电流和频率检测功能，可通过闭环反馈来改变SPWM 波的占空比和频率，以达到调压调频的目的。
实验51-DC-AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究
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。
本实验中程序采用DSP 控制方式，载波频率固定为10KHZ ，调制波频率为50HZ 频率。
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。
单相正弦波PWM逆变电路仿真报告
单相正弦波PWM逆变电路仿真报告1. 仿真目的：通过对单相SPWM逆变电路不同控制方式的仿真研究，进一步理解SPWM控制信号的产生原理，单极性、双极性控制方式的原理及不同、载波比与调制深度不同对逆变电路输出波形的影响等。
2. 仿真原理：单相桥式逆变电路图 1 所示为单相桥式逆变电路的框图，设负载为阻感负载。
在桥式逆变电路中，桥臂的上下两个开关器件轮流导通，即工作时V1 和V2 通断状态互补，V3 和V4 的通断状态互补。
下面将就单极性及双极性两种不同的控制方法进行分析。
图1 单相桥式PWM逆变电路不同控制方式原理单极性控制方式调制信号ur 为正弦波，载波uc在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。
在ur 的正半周，V1保持通态，V2保持断态，在ur>uc时使V4导通，V3关断，u0=Ud; 在ur<uc时使V3导通，V4关断，u=0; 在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态，在ur <uc时使V3导通，V4关断，u=-Ud; 在u r >uc时使V4导通，V3关断，u=0。
这样就得到了SPWM波形u。
图2 单极性PWM控制波形双极性控制方式采用双极性方式时，在ur的半个周期内，三角波不再是单极性的，而是有正有负，所得的PWM波也是有正有负。
在ur的一个周期内，输出的PWM波只有两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。
在ur的正负半周，对各开关器件的控制规律相同。
即ur >uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3以关断信号，如i0>0，则V1和V4通，如i<0，则VD1和VD4通，不管哪种情况都是输出电压u0=Ud。
ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4以关断信号，这时如i<0，则V2和V3通，如i0>0，则VD2和VD3通,不管哪种情况都是输出电压u=-Ud。
图3 双极性PWM控制波形3. 仿真过程：仿真主电路模型：仿真模型如图4所示，其中的PWM模块为根据不同控制方式自定义的子系统封装模块，设置该模块的参数为m（调制深度）、f（调制波频率）、fc（载波频率），方便仿真时快捷调整调制深度及载波比，来观察不同参数对逆变电路输出的影响。
单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变
实验九 单相正弦波脉宽调制（SPWM ）逆变一．实验目的1．熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成2．熟悉ICL8038的功能。
3．掌握SPWM 波产生的基理。
4．分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
二．实验所需挂件及附件 序号型号 备注 1DJK01电源控制屏 该控制屏包含“三相电源输出”等模块 2DJK09单相调压与可调负载 该挂件包含“单相自耦调压器”等模块 3DJK14 单相交直交变频原理 4双踪示波器 5 万用表三．实验线路及原理采用SPWM 正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。
实验电路由三部分组成：即主电路，驱动电路和控制电路。
1．主电路部分如图3-20所示，交直流变换部分(AC/DC)为不可控整流电路（由实验挂箱DJK09提供）； 逆变部分(DC/AC)由四只IGBT 管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式。
输出经LC 低通滤波器，滤除高次谐波，得到频率可调的正弦波（基波）交流输出。
本实验设计的负载为电阻性或电阻电感性负载，在满足一定条件下，可接电阻启动式单相鼠笼式异步电动机。
1．驱动电路如图3-21（以其中一路为例）所示，采用IGBT 管专用驱动芯片M57962L ，其输入端接控制电路产生的SPWM 信号，其输出可用以直接驱动IGBT 管。
其特点如下： ①采用快速型的光耦实现电气隔离。
②具有过流保护功能，通讨检测IGBT 管的饱和压降来判断IGBT 是否过流，过流时AC/DC （整流） DC/AC （逆变）图3-20 主电路结构原理图IGBT 管CE 结之间的饱和压降升到某一定值，使8脚输出低电平，在光耦TLP521的输出端OC1呈现高电平，经过流保护电路(见图3-22)，使4013的输出Q 端呈现低电平，送控制电路，起到了封锁保护作用。
3．控制电路控制电路如图3-23所示，它是由两片集成函数信号发生器ICL8038为核心组成，其中一片8038产生正弦调制波U r ，另一片用以产生三角载波U c ，将此两路信号经比较电路LM311异步调制后，产生一系列等幅，不等宽的矩形波U m ，即SPWM 波。
单相SPWM逆变
主电路设计
直流电源设计
选择适当的直流电压源，如电池 、整流器等，并确保其稳定性和
可靠性。
逆变桥设计
采用适当的功率开关器件（如 IGBT、MOSFET等）构建单相全 桥逆变电路，实现直流到交流的转 换。
输出滤波器设计
设计合适的滤波器，以减小输出电 压的谐波含量，提高输出波形质量 。
控制电路设计
控制芯片选择
面进行了深入研究，取得了一系列重要成果。
国内研究现状
国内在单相SPWM逆变技术方面的研究起步较晚，但近年来发展迅速。国内学者在单 相SPWM逆变技术的控制策略、调制方法、拓扑结构等方面进行了广泛研究，取得了 一定成果。然而，与国外先进水平相比，国内在单相SPWM逆变技术的理论研究和实
际应用方面仍存在一定差距。
通过比例、积分、微分三 个环节对输出电压或电流 进行闭环控制，实现输出 波形的稳定与精确。
SPWM控制算法
根据正弦调制波与载波的 比较结果，生成对应的 PWM控制信号，控制开 关管的导通与关断。
数字控制技术
采用DSP、FPGA等数字 处理器实现控制算法，提 高控制系统的精度和灵活 性。
03
单相SPWM逆变系统设计
问题与改进措施
03
针对实验过程中出现的问题进行分析，提出相应的改进措施和
优化方案，为后续的研究提供参考。
05
单相SPWM逆变系统性能 评估与优化
性能评估指标与方法
效率评估
通过测量输入和输出功率，计算转换效率。高效率意味着更低的 能量损失。
失真度评估
使用总谐波失真（THD）作为评估输出波形质量的指标，THD越 低，输出波形越接近理想正弦波。
隔离与保护
在驱动电路中加入隔离措 施，如光耦、变压器等， 确保控制系统的安全性。
实验三SPWM逆变电路山东大学
实验三单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路实验实验者：学号：系年级：同组者：一、实验目的1.掌握电压型单相全桥逆变电路的工作原理。
2.了解正弦脉宽调制SPWM调频、调压原理。
3.分析SPWM逆变电路在不同负载时的工作情况和波形，研究工作频率对电路工作波形的影响。
二、实验内容1.控制信号观测；2.观测逆变电路输出在不同负载下的波形及参数。
三、实验设备1.电源控制屏DZ01:包括三相电源输出、交直流电压表和电流表等单元。
2.单相调压与可调负载:包括整流与滤波、单相自耦调压器等单元。
3.单相交一直一交变频原理:包括由4个IGBT管和LC滤波电路组成的主电路、驱动电路、控制电路等。
4.示波器、万用表。
四、实验步骤（一）控制信号的观测主电路不连通电源，打开控制电源开关，将控制电路面板上的开关拨至“测试”或“运行”位置。
观察正弦波信号uc 的波形，测试其频率可调范围；观察三角载波ur的波形，测试其波形；并观察uc与ur的关系。
改变正弦调制波信号的频率，在测量三角载波的频率，判断是同步调制还是异步调制。
比较“PWM+”“PWM-”和“SPWM1”“SPWM2”的区别，观测同一相上下两管驱动信号之间的死区延迟时间。
（二）带电阻及阻感负载时观测负载电压和负载电流的波形及参数将控制电路面板上的钮子开关拨至“运行”位置，将正弦波调制信号的频率调到最小。
按照主电路接线，单相自耦变压器输入测接电源线电压，输出测接整流电路，调节自耦变压器使整流电路输出电压为200V，然后将其接到单相交直交变频原理挂件上的主电路输入端。
逆变电路分别接电阻负载（灯泡）和阻感负载（挂箱上的灯泡和电感串联组成），调节正弦调制波信号uc的频率值，记录逆变器输出电压有效值和频率。
U d =200VU c频率（Hz）304050U o频率（Hz）有效值（V）电阻负载29.17Hz 118.79V 41.29Hz 114V 51.14Hz 118.02V 阻感负载29.84Hz 120.21V40.12Hz 115.5V50.05Hz 119V五、思考题1、分析电阻负载和阻感负载的实验数据和波形图从数据来看，阻感负载时的输出电压频率和有效值均与电阻负载下的输出电压频率和有效值相差不大，波形近似一致。