单相桥式PWM逆变电路设计
单相桥式PWM逆变电路设计
单相桥式PWM逆变电路设计一、设计原理单相桥式PWM逆变电路由整流桥、滤波电路、逆变桥和控制电路组成。
整流桥将输入的交流电转换为直流电，滤波电路对直流电进行平滑处理，逆变桥将直流电转换为交流电输出，控制电路对逆变桥进行PWM控制，调节输出电压的幅值和频率。
二、设计方法1.选择逆变桥和整流桥元件：根据输出功率的要求选择合适的逆变桥和整流桥元件，常见的有MOSFET、IGBT和二极管等。
2.设计滤波电路：通过选择合适的电容和电感元件，设计滤波电路对直流电进行平滑处理。
常见的滤波电路有LC滤波电路和RC滤波电路，可以根据具体情况选择合适的滤波电路。
3.设计控制电路：控制电路是单相桥式PWM逆变电路的关键部分，通过控制电路对逆变桥进行PWM调制，实现对输出电压的控制。
常见的控制方法有脉宽调制（PWM）和脉振宽调制（PPWM），可以根据实际需求选择合适的控制方法。
4.稳定性分析和保护措施：在设计过程中需要考虑逆变电路的稳定性和保护措施。
通过稳定度分析和保护措施的选择，可以提高逆变电路的可靠性和安全性。
5.实验验证和调试：设计完成后需要进行实验验证和调试，对电路进行性能测试和参数调节，确保逆变电路的正常工作。
三、设计注意事项1.选择合适的元件：在设计过程中需要根据具体要求选择合适的元件，包括逆变桥、整流桥、滤波电路和控制电路等。
合理选择元件能够提高电路的性能和可靠性。
2.稳定性和保护措施：在设计过程中需要考虑逆变电路的稳定性和保护措施。
通过分析稳定性和选择保护措施，可以防止电路因过电流、过压等故障而损坏。
3.实验验证和调试：设计完成后需要进行实验验证和调试，对电路进行性能测试和参数调节，确保逆变电路的正常工作。
及时调试和修改电路中存在的问题，确保电路的性能满足设计要求。
四、总结单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子转换电路，设计涉及到逆变桥、整流桥、滤波电路和控制电路等方面。
通过选择合适的元件、稳定性分析和保护措施以及实验验证和调试，可以设计出性能优良、稳定可靠的逆变电路。
单相桥式pwm逆变电路的单元控制器设计
单相桥式pwm逆变电路的单元控制器设计一、引言- 现代电力技术的快速发展促进了逆变电路的广泛应用。
- 单相桥式PWM逆变电路作为一种常见的逆变器结构，具有较高的转换效率和可靠性。
- 单元控制器在单相桥式PWM逆变电路中起到至关重要的作用。
二、单相桥式PWM逆变电路的工作原理- 单相桥式PWM逆变电路是将直流电源变换为交流电源的一种电力转换装置。
- 它由四个开关管和一个逆变输出滤波器组成，通过对开关管的控制实现脉宽调制。
三、单元控制器的概述- 单元控制器是单相桥式PWM逆变电路中的关键部分，负责对开关管进行控制，从而实现输出电压的调节。
- 单元控制器通常由PWM波形发生器、电流比较器和逻辑控制单元组成。
四、单元控制器的设计要点1. PWM波形发生器的设计- PWM波形发生器用于产生脉宽调制信号，常见的设计方法有基于比较器的设计和基于计数器的设计。
- 在设计中需要考虑输出电压的稳定性、脉宽分辨率和噪声抑制等因素。
2. 电流比较器的设计- 电流比较器用于检测逆变输出电流与参考电流的差值，并将差值信号送回到控制器中。
- 设计中需要考虑比较精度、动态响应和抗干扰能力等因素。
3. 逻辑控制单元的设计- 逻辑控制单元负责根据电流比较器的输出信号控制开关管的通断。
- 设计中需要考虑工作模式切换、保护功能和通信接口等因素。
五、单元控制器的性能评估与改进- 完成单元控制器的设计后，需要进行性能评估，包括输出电压波形、功率损耗和效率等方面。
- 根据评估结果可以对单元控制器进行调整和改进，以提高逆变电路的整体性能。
六、应用实例- 单相桥式PWM逆变电路的单元控制器广泛应用于家庭电器、工业自动化和新能源等领域。
- 它可以实现直流电源到交流电源的转换，满足不同领域对电能的要求。
七、结论- 单相桥式PWM逆变电路的单元控制器设计对逆变电路的性能和可靠性有着重要的影响。
- 在设计中，需要充分考虑PWM波形发生器、电流比较器和逻辑控制单元的设计要点。
单相桥式pwm逆变电路实验报告
单相桥式PWM逆变电路实验报告1. 引言在现代电力系统中，逆变器是一种重要的电力电子设备。
逆变器可以将直流电能转换为交流电能，广泛应用于太阳能发电、风力发电、电动车等领域。
本实验旨在通过搭建单相桥式PWM逆变电路，深入了解逆变器的工作原理和性能。
2. 实验原理2.1 单相桥式PWM逆变电路单相桥式PWM逆变电路是一种常见的逆变器拓扑结构。
它由四个开关管和一个负载组成，如图1所示。
其中，开关管可以通过PWM信号控制开关状态，从而实现对输出电压的控制。
2.2 工作原理在单相桥式PWM逆变电路中，通过控制开关管的导通和截止，可以实现对输出电压的控制。
具体工作原理如下：1.当开关管S1和S4导通，S2和S3截止时，电流流经D1和D4，负载得到正半周电压。
2.当开关管S2和S3导通，S1和S4截止时，电流流经D2和D3，负载得到负半周电压。
3.通过调节开关管的导通时间比例，可以实现对输出电压的调节。
2.3 PWM调制技术PWM调制技术是实现对逆变器输出电压调节的关键。
PWM调制技术通过改变开关管的导通时间比例，将输入直流电压转换为一系列脉冲信号，从而实现对输出电压的控制。
常用的PWM调制技术有脉宽调制（PWM）和正弦PWM调制（SPWM）。
3. 实验步骤3.1 实验器材•单相桥式PWM逆变电路实验板•示波器•直流电源•变压器3.2 实验步骤1.搭建实验电路：根据实验板上的连接图，连接单相桥式PWM逆变电路。
2.调节直流电源：将直流电源的输出电压调节为逆变器的输入电压。
3.设置PWM信号：使用示波器生成PWM信号，并通过控制开关管的导通时间比例，调节输出电压的大小。
4.连接负载：将负载接到逆变器的输出端，观察负载的输出情况。
5.调节PWM信号：通过改变PWM信号的频率和占空比，进一步调节输出电压的稳定性和波形质量。
6.记录实验数据：记录不同PWM信号参数下的输出电压和负载情况。
4. 实验结果与分析4.1 输出电压调节根据实验步骤中的操作，我们可以通过调节PWM信号的占空比，实现对输出电压的调节。
单相全桥逆变电路设计
单相全桥逆变电路设计1. 确定电路拓扑结构：单相全桥逆变电路是一种常见的电路拓扑结构，它具有简单、可靠、高效等优点。
因此，我们选择这种电路拓扑结构来进行设计。
2. 选择合适的开关器件：为了实现逆变功能，我们需要选择合适的开关器件。
常用的开关器件包括晶体管、场效应管、晶闸管等。
考虑到逆变电路的工作频率和开关速度等因素，我们选择MOSFET作为开关器件。
3. 设计电路参数：接下来，我们需要根据逆变电路的具体要求来设计电路参数。
这些参数包括输入电压、输出电压、输出频率、开关频率等。
同时，我们还需要考虑电路的损耗和散热等问题，以确保电路能够正常工作。
4. 选择合适的滤波器：为了使输出电压更加稳定，我们需要在输出端添加合适的滤波器。
常用的滤波器包括LC滤波器和RC滤波器等。
根据输出电压的要求和负载性质等因素，我们选择LC滤波器作为输出滤波器。
5. 确定控制策略：为了实现逆变电路的稳定运行，我们需要确定合适的控制策略。
常用的控制策略包括PID控制、PWM控制等。
考虑到逆变电路的复杂性和动态性能要求等因素，我们选择PID控制作为逆变电路的控制策略。
6. 搭建电路模型：在确定了上述设计步骤之后，我们就可以开始搭建单相全桥逆变电路的电路模型了。
在电路模型中，我们需要考虑每个开关器件的驱动电路、保护电路等辅助电路的设计，以确保整个电路的稳定性和可靠性。
7. 进行仿真测试：在搭建完电路模型之后，我们需要进行仿真测试来验证设计的正确性和可靠性。
通过仿真测试，我们可以观察输出电压的波形、电流的波形等参数，并对电路的性能进行评估和分析。
8. 制作样机：最后，我们需要根据仿真测试的结果来制作样机并进行实际测试。
在样机制作过程中，我们需要考虑电路板的布局、元件的选择等问题，以确保样机的性能和稳定性能够满足要求。
9. 进行实际测试：在制作完样机之后，我们需要进行实际测试来验证样机的性能和可靠性。
在实际测试中，我们需要对样机的输出电压、电流等参数进行测量和分析，并对样机的性能进行评估。
单相桥式PWM逆变电路设计
单相桥式PWM逆变电路设计介绍单相桥式PWM逆变电路的背景和重要性单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子技术应用，广泛用于交流电能转换为直流电能的场合。
由于其高效、可靠的特点，被广泛运用于电力系统中的UPS（不间断电源）、电机驱动和太阳能逆变器等领域。
在现代电力系统中，交流电能的应用日益增多，而很多电子设备却需要使用直流电能。
因此，采用桥式PWM逆变电路来实现交流电与直流电的转换是非常必要和重要的。
本文将详细讨论单相桥式PWM逆变电路的设计原理和关键技术。
首先，将介绍PWM技术的基本原理，并解释为什么选择桥式逆变器。
其次，将详细讲解桥式逆变器的工作原理和电路结构。
最后，将给出一种基于控制策略的桥式逆变器设计方案。
通过本文的研究，读者将能够深入了解单相桥式PWM逆变电路的设计原理和实践应用，为电力系统和电子设备的设计提供有益的参考。
单相桥式PWM逆变电路是一种常用的电力电子变换器。
它通过控制开关器件的开关周期和占空比，将直流电源转换为交流电源，实现电能的变换和调节。
该逆变电路的基本组成包括：单相桥式整流电路：它由四个可控开关器件组成，通常使用MOSFET或IGBT等器件，用于将交流电源转换为直流电源。
PWM调制电路：PWM调制电路通过控制开关器件的开关周期和工作占空比，可以实现输出电压的调节和波形控制。
滤波电路：滤波电路用于平滑输出电压，去除输出电压中的高频噪声和谐波。
输出变压器：输出变压器用于将逆变电路的输出电压变换为所需的电压等级。
单相桥式PWM逆变电路的工作原理是：首先，经过单相桥式整流电路的整流，将交流电源转换为直流电源；然后，通过PWM 调制电路控制开关器件的开关周期和工作占空比，将直流电源转换为交流电源；最后，经过滤波电路的处理，输出平滑的交流电压。
这样，单相桥式PWM逆变电路实现了将直流电源转换为交流电源的功能，可以广泛应用于电力电子变换器、逆变电源、变频调速等领域。
本文讨论了单相桥式PWM逆变电路的设计步骤和注意事项。
单相桥式PWM逆变电路设计
指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学自动化学院综合设计报告设计题目：单相桥式PWM逆变电路设计单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：梁勇专业：电气工程与自动化班级：0830702学号：07350225指导教师：罗萍设计时间：２０１０年１０月重庆邮电大学自动化学院制目录一、课程设计任务 (2)二、SPWM逆变器的工作原理 (2)1.工作原理 (3)2.控制方式 (4)3.单片机电源与程序下载模块 (7)4.正弦脉宽调制的调制算法 (8)5.基于STC系列单片机的SPWM波形实现 (11)三、总结 (14)四、心得体会 (15)五、附录： (17)1.程序 (17)2.模拟电路图 (19)3.电路图 (22)摘要：单片机控制逆变电路，以逆变器为主要元件，稳压、稳频输出的电源保护设备。
采用面积等效的SPWM波，又单片机为主导，输出三角波和正弦波再由这两个波相叠加输出spwm波来控制逆变电路的触发，使其把直流编程频率可变的交流电关键字：单片机逆变电源正弦波脉冲触发单相桥式PWM逆变电路设计一、课程设计任务对单相桥式pwm逆变电路的主电路及控制电路进行设计，参数要求如下：直流电压为12 V，L=1mH，要求频率可调，输出为5V的正弦交流电。
设计要求：1.理论设计：了解掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，设计单相桥式PWM逆变电路的主电路和控制电路。
包括：IGBT电流，电压额定的选择驱动电路的设计画出完整的主电路原理图和控制原理图列出主电路所用元器件的明细表二、SPWM逆变器的工作原理由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N 等分。
然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。
这样，由N个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。
同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。
这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。
单相桥式逆变pwm控制技术方程
单相桥式逆变pwm控制技术方程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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单相和三相逆变器SPWM调制技术的仿真与分析
目录1.引言 .......................................................................................... - 2 -2.PWM控制的基本原理........................................................... - 2 -3.PWM逆变电路及其控制方法............................................... - 3 -4.电路仿真及分析 ...................................................................... - 4 -4.1双极性SPWM波形的产生 . (4)4.2三相SPWM波形的产生 (6)4.3双极性SPWM控制方式单相桥式逆变电路仿真及分析-7-5.双极性SPWM控制方式的单相桥式逆变电路和三相逆变电路比较分析 .................................................................................. - 12 -6.结论 ........................................................................................ - 13 -7.参考文献 ................................................................................ - 13 -1. 引言PWM 技术的的应用十分广泛，目前中小功率的逆变电路几乎都采用了PWM 技术。
它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。
PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
MOSFET单相桥式无源逆变电路设计
MOSFET单相桥式无源逆变电路设计引言无源逆变电路是一种将直流电能转换为交流电能的电路。
其中，MOSFET单相桥式无源逆变电路是一种常用的设计方案。
本文将详细介绍MOSFET单相桥式无源逆变电路的设计。
设计思路MOSFET单相桥式无源逆变电路的设计需要考虑很多因素。
首先，要确定输出交流电的频率和电压，以及所需的输出功率。
其次，要选择合适的MOSFET管件，以确保其能够承受所需的输出功率。
最后，要设计出合适的电路结构和控制策略，以确保电路的稳定运行。
电路结构控制策略为了实现无源逆变电路的正常工作，需要设计合适的控制策略。
一种常用的控制策略是基于PWM（脉冲宽度调制）技术的控制方法。
通过控制上下桥的MOSFET管件的开关频率和占空比，可以实现对输出交流电的频率和电压的调节。
具体的控制策略是，通过对上下桥的交叉触发，控制上下MOSFET管件的开关。
当上半桥导通时，下半桥断开，输出交流电为正半周期；当下半桥导通时，上半桥断开，输出交流电为负半周期。
通过不断交替地进行上下桥的导通和断开，可以实现输出交流电的正常工作。
主要参数的设计在设计MOSFET单相桥式无源逆变电路时，需要确定一些重要的参数。
首先是输入端的直流电压。
根据所需的输出交流电压，可以确定输入端的直流电压。
其次是输出的频率和电压。
根据应用需求，可以指定输出交流电的频率和电压。
最后是输出功率。
根据所需的输出功率，可以选取合适的MOSFET管件。
结果与分析通过对MOSFET单相桥式无源逆变电路的设计，可以得到所需的输出交流电。
通过控制上下桥的MOSFET管件的开关，可以实现对输出交流电的频率和电压的调节。
结论1.唐凤鸣,张仕锁.电力电子器件与电源技术.北京：中国电力出版社，20242.鄂柯.光伏系统无源逆变与控制策略研究.浙江：浙江大学。
PWM技术在单相全桥逆变电路中的应用MATLAB仿真结果副本样本
第一某些：单相电压型全桥逆变电路一、逆变电路(纯电阻负载)1、正常逆变电路负载串联电感并联电容后仿真成果：电感0.1H，电容0.07C。
2、移向逆变电路触发电平波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4触发电压，幅值为4v。
器件IGBT输出波形图：从上到下依次为VT1,VT2,VT3,VT4输出电压与电流波形：（紫色为电压12v，黄色为电流2A）负载输出波形图：从上到下依次为输出电压波形（最大值为12V），输出电流（最大值为2A）。
10v1.7A负载串联电感并联电容之后仿真成果：第二某些：PWM波形发生器正弦波调制波频率决定了逆变器输出交流电压、电流频率。
为了产生频率为50HZ电压电流，将正弦波、三角波参数设立如下：一、单极性调制正弦波幅值范畴为[-3 3]，三角波幅值范畴为[0 4]，信号波范畴为[0 3] 下面各图依次为半个、一种、两个周期SPW波形图二、双极性控制方式第三某些：PWM技术在单相全桥逆变电路中应用下图依次为VT1、VT4与VT2、VT3不同周期时波形图。
一、纯电阻下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-1.7 1.7]，电压幅值范畴为[-10 10]二、负载与电感串联然后再与电容并联，在电感、电容滤波作用下波形图下图依次为整流输出电流、电压波形图：电流幅值范畴为[-0.8 0.8]，电压幅值范畴为[-10 10]参照文献[1]中北大学电子设计课程设计阐明书. 中北大学.[2]黄忠霖黄京. 电力电子技术MATLAB实践. 北京：国防工业出版社. .1.[3]单相SPWM逆变电源仿真设计. 黄朝飞.[4]广西大学毕业设计.。
单相PWM逆变电路设计
单相PWM逆变电路设计
摘要
随着信息技术的发展，单相PWM逆变器的使用越来越广泛，由于其优
良的调制效果，结构简单、维护方便，可以用于电力系统的变频调速和电
力供应装置的电源，如逆变器、纯电池供电系统以及微型电源等，这些应
用领域都需要非常精确的电力输出。
因此，研究和设计单相PWM逆变电路
显得尤为重要。
本文将以豪斯多夫模型为基础，介绍单相PWM逆变器的原理，分析其
工作原理，探讨其控制电路设计的要点，并基于此，设计一款稳定可靠的
单相PWM逆变电路，检验了其原理模型及其实际参数的吻合性。
本文首先介绍了单相PWM逆变器的工作原理及其基本原理模型，然后，介绍了其调制电路的设计要素，以及极限保护系统的控制方法。
接着，本
文介绍了一种基于微控制器的单相PWM逆变器的设计方案，用以实现单相
逆变系统的运行。
最后，本文提出了一种实际参数化的测试方案，采用多
种电压、电流和频率的负载条件进行实验，验证了该设计方案的有效性和
可靠性。
经过实验的检验，本文设计的单相PWM逆变器具有较高的运行精度、
稳定性和可靠性，能够满足其应用场景的要求。
关键词：单相PWM逆变，调制电路。
单相桥式pwm逆变电路
单相桥式PWM逆变电路发布: 2011-9-6 | 作者: —— | 来源:luliangchao| 查看: 473次| 用户关注：单相桥式PWM逆变电路结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。
以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。
负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。
负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud。
V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。
V4关断V3开通后，io从V3单相桥式PWM逆变电路结合IGBT单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补。
以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断。
负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。
负载电流为正的区间，V1和V4导通时，uo等于Ud 。
V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0负载电流为负的区间，V1和V4仍导通，io为负，实际上io从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud 。
V4关断V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。
uo总可得到Ud和零两种电平。
单相桥式PWM逆变器电路图原理分析继上篇文章的介绍，本章我们将着重单相桥式逆变器电路图。
从原理上剖析该逆变电路的工作流程，让广大电子爱好者能得到帮助和启示，下面我们详细讲述这一原理。
图1是采用电力晶体管作为开关器件的电压型单相桥式逆变电路，设负载为电感性，对各晶体管的控制按下面的规律进行：在正半周期，让晶体管V1一直保持导通，而让晶体管V4交替通断。
当天V1和V4导通时，负载上所加的电压为直流电源电压Ud 。
当V1导通而使V4关断后，由于电感性负载中的电流不能突变，负载电流将通过二极管VD3续流，负载上所加电压为零。
单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性
单双极性SPWM单相桥电压型逆变电路课程设计单极性单极性PWM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。
当ur>uc时使V4导通，V3关断，uo=Ud。
当ur<uc时使V4关断，V3导通，uo=0。
在ur的负半周，V1保持断态，V2保持通态。
当ur<uc时使V3导通，V4关断uo=-Ud。
当ur>uc时使V3关断，V4导通，uo=0。
主电路在每个开关周期内输出电压在正和零（或负和零）间跳变，正、负两种电平不会同时出现在一个开关周期内，故称为单极性SPWM。
七、单极性SPWM调制分析载波比和调制深度的定义与双极性SPWM相同。
它不适于半桥电路，而双极性SPWM在半桥、全桥电路中都可以使用。
与双极性SPWM相同，在m<=1和fc>>f的条件下，单极性SPWM逆变电路输出的基波电压u1的幅值U1m满足如下关系：U1m=mUd即输出电压的基波幅值随调制深度m线性变化，故其直流电压利用率与双极性时也相同。
就基波性能而言，单极性SPWM和双极性SPWM完全一致，但在线性调制情况下它的谐波性能优于双极性调制：开关次整数倍谐波消除，值得考虑的最低次谐波幅值较双极性调制时小得多，所需滤波器也较小。
八、建立单极性SPWM仿真模型单极性SPWM触发信号产生图：为[101]。
对脉冲电路进行封装：触发电路中三角载波（Triangle）参数设置：“TimeValue”为[01/fc/21/fc]，“OutputValue”单极性SPWM主电路：触发电路参数设置：Ud=300v，R=1欧，L=2mH九、进行单极性SPWM仿真1、仿真时间设为0.06键入MATLAB语言命令：>>ubplot(4,1,1)>>ubplot(4,1,2)仿真结果如下：单极性SPWM单相逆变器m=0.8，N=15时的仿真波形图仿真结果分析：输出电压为单极性SPWM型电压，脉冲宽度符合正弦变化规律。
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。
PSIM仿真设计单相桥式SPWM逆变器
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所示。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作用于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份，那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步，如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的面积（冲量）分别与①、②、③…面积相等，于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制（重点）图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示，图中的高频三角波v c成为载波，正弦波v r称为调制波或参考调制波。
PSIM仿真设计单相桥式SPWM逆变器
PSIM仿真设计单相桥式PWM逆变器一、实验目的1.加深对SPWM基本原理的理解2.熟悉双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制的原理。
3.掌握PSIM仿真软件基本操作并搭建单相SPWM仿真验证双极性脉冲宽度调制和单极倍频正弦脉宽调制；实验验证单级倍频正弦脉宽调制的特点。
二、实验设备表4-1 实验所需设备表三、实验原理(一)、单相桥式电路（H桥）拓扑及其工作原理电压型全桥逆变电路共有四个开关管：T1、T2、T3、T4和四个续流二极管二极管D1、D2、D3、D4，如图4.1所示。
当T1、T4导通时，V ab=V D；当T2、T3导通时，V ab=-V D；当T1、T3导通时V ab=0；当T2、T4导通时，V ab=0（其中T1、T2不能同时导通；T3、T4不能同时导通）。
因此控制四个开关管的通断可以控制输出电压在V D、-V D、0之间变化。
(二)、SPWM 的原理采样控制理论有一个重要的原理——冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，例如电压V(t)，作用于惯性系统（例如RLC电路）时，只要它们的冲量，即变量对时间的积分相等，其作用效果相同。
V DV o 图3-1 单相桥式逆变电路的拓扑结构图3-2 用SPWM电压等效正弦电压如果将图3-2所示的标准正弦波等分成很多份，那么一个连续的正弦波也可以看作是一系列幅值为正弦波片段的窄脉冲组成。
如果每个片段的面积分别与①、②、③…所示一系列等宽不等高的矩形窄脉冲的面积相等，那么从冲量等效的观点看，由①、②、③…这些等宽不等高矩形脉冲波构成的阶梯波和标准正弦波是等效的。
进一步，如果让图3-1所示逆变器产生如图3-2所示一系列幅值为±U d 的等高不等宽矩形电压窄脉冲，每个电压脉冲的面积（冲量）分别与①、②、③…面积相等，于是图3-2中的登高不等宽的脉冲电压和正弦电压也是冲量等效的。
作用于R、L、C惯性系统后基本是正弦波。
※(三)、双极性正弦脉冲宽度调制（重点）图3-3 双极性正弦脉宽调制输出波形基于载波的SPWM如图3-3所示，图中的高频三角波v c成为载波，正弦波v r称为调制波或参考调制波。
单相正弦波PWM逆变电路
单相正弦波PWM逆变电路1、单相逆变原理如图(1)所示为单相逆变电路的基本原理，当开关管VT1和VT4导通而VT2和VT3关断时，输出的电压为正的方波电压；当开关管VT2和VT3导通而VT1和VT4关断时，输出的电压为负的方波电压，从而实现了直流电压到交流电压的变换，这就是逆变器的基本思路。
图（1）单相逆变电路对于单相逆变电路，其调制的方法有很多，通常有方波调制方法、斩控调制方法、阶梯波调制方法。
方波调制方法的控制比较简单，但输出的交流谐波较大，因此很少使用；阶梯波调制方法的使用需要将多组的单相逆变器进行移相叠加组合，从而获得相应的交流阶梯波形，该方法只有在大功率场合使用；斩控调制方法是指在一定的开关调制频率条件下，调制脉冲的幅值恒定，而调制脉冲的宽度可变，一般调制波形的宽度按正弦分布，则称为正弦脉冲宽度调制（SPWM）。
2、仿真图(2) 单相逆变仿真图在本实验的仿真中采用SPWM进行调制，其有三种控制方案：单极性SPWM控制、双极性SPWM控制、倍频单极性SPWM控制，我们主要对单极性SPWM控制、双极性SPWM 控制进行仿真，并通过仿真波形进行比较分析。
仿真中单相逆变仿真图如图(2)所示，仿真参数V i =100V ，电感为2mH ，纯阻性时电阻为5Ω，阻感性时电阻设为1Ω，输出的电流为I o 。
2.1单极性调制2.1.1单极性控制原理所谓单极性SPWM 控制是指逆变器的输出脉冲具有单极性特征。
为实现单极性SPWM 控制，根据单相电压型正弦波逆变器的电路桥臂控制功能的不同，可将其分为周期控制桥臂和调制桥臂。
当负载为纯阻性，输出的电压和输出的电流波形相同，只是幅值不同。
当负载为阻感负载时，在输出电压的正半周期，让VT1保持通态，VT2保持断态，VT3和VT4交替通断。
由于负载电流比电压滞后，因此在电压正半周，电流有正有负。
在电流为正的的区间，VT1和VT4导通，负载电压等于输入电压U i ；VT4关断时，负载电流通过V1和VT3续流负载电压为0。
PWM控制技术 PWM逆变电路及其控制方法
☞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，因 此通常可以考虑消去5次和7次谐波，根据需要确定基波分量a1的值，
再令a5和a7等于0，就可以建立三个方程，联立可求得1、2和3。
a1
2U d
(1
2 cos 1
2 cos 2
2cos3 )
a5
2U d
5
(1
2cos 51
2cos 52
☞负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有
一段区间为正，一段区间为负。
√在负载电流为正的区间，V1和V4导通时，
uo=Байду номын сангаасd。
√V4关断时，负载电流通过V1和VD3续流，uo=0。
√在负载电流为负的区间，仍为V1和V4导通时，
因io为负，故io实际上从VD1和VD4流过，仍有uo=Ud。
√V4关断，V3开通后，io从V3和VD1续流，uo=0。
u(wt) an sin nwt
(7-3)
n1,3,5,
式中，an为
an
4
2 u(wt)sin nwtdwt
0
13/60
7.2.1 计算法和调制法
图7-9 特定谐波消去法的输出PWM波形
☞因为图7-9的波形是四分之一周期对称的，所以在一个周期内的12个开关时
刻（不包括0和时刻）中，能够独立控制的只有1、2和3共3个时刻，该波
图7-3 用PWM波代替正弦半波 4/60
7.2.1 计算法和调制法
■计算法 ◆根据逆变电路的正弦波输出频率、幅值和半个周期内
的脉冲数，将PWM波形中各脉冲的宽度和间隔准确计算 出来，按照计算结果控制逆变电路中各开关器件的通断， 就可以得到所需要的PWM波形，这种方法称之为计算法。
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单相桥式PWM逆变电路设计指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学自动化学院综合设计报告设计题目：单相桥式PWM逆变电路设计单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：梁勇专业：电气工程与自动化班级：0830702学号：07350225指导教师：罗萍设计时间：２０１０年１０月重庆邮电大学自动化学院制目录一、课程设计任务 (2)二、SPWM逆变器的工作原理 (2)1.工作原理 (3)2.控制方式 (4)3.单片机电源与程序下载模块 (7)4.正弦脉宽调制的调制算法 (8)5.基于STC系列单片机的SPWM波形实现 (11)三、总结 (14)四、心得体会 (15)五、附录： (17)1.程序 (17)2.模拟电路图 (19)3.电路图 (22)摘要：单片机控制逆变电路，以逆变器为主要元件，稳压、稳频输出的电源保护设备。
采用面积等效的SPWM波，又单片机为主导，输出三角波和正弦波再由这两个波相叠加输出spwm波来控制逆变电路的触发，使其把直流编程频率可变的交流电关键字：单片机逆变电源正弦波脉冲触发单相桥式PWM逆变电路设计一、课程设计任务对单相桥式pwm逆变电路的主电路及控制电路进行设计，参数要求如下：直流电压为12 V，L=1mH，要求频率可调，输出为5V的正弦交流电。
设计要求：1.理论设计：了解掌握单相桥式PWM逆变电路的工作原理，设计单相桥式PWM逆变电路的主电路和控制电路。
包括：IGBT电流，电压额定的选择驱动电路的设计画出完整的主电路原理图和控制原理图列出主电路所用元器件的明细表二、SPWM逆变器的工作原理由于期望的逆变器输出是一个正弦电压波形，可以把一个正弦半波分作N 等分。
然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用个与此面积相等的等高矩形脉冲来代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合。
这样，由N个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形为正弦的半周等效。
同样，正弦波的负半周也可用相同的方法来等效。
这一系列脉冲波形就是所期望的逆变器输出SPWM波形。
由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。
当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应为与形状相似的一系列脉冲波形，这是很容易推断出来的。
从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格地用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。
但较为实用的办法是引用通信技术中的“调制”这一概念，以所期望的波形(在这里是正弦波)作为调制波(ModulationWave )，而受它调制的信号称为载波(Carrier Wave )。
在SPWM 中常用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上下宽度线性对称变化的波形，当它与任何一个光滑的曲线相交时，在交点的时刻控制开关器件的通断，即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲，这正是SPWM 所需要的结果。
1.工作原理图2-4是SPWM 变频器的主电路，图中VTl~VT6是逆变器的六个功率开关器件(在这里画的是IGBT)，各由一个续流二极管反并联，整个逆变器由恒值直流电压U 供电。
图2-5是它的控制电路，一组三相对称的正弦参考电压信号由参考信号发生器提供，其频率决定逆变器输出的基波频率，应在所要求的输出频率范围内可调。
参考信号的幅值也可在一定范围内变化，决定输出电压的大小。
三角载波信号C U 是共用的，分别与每相参考电压比较后，给出“正”或“零”的饱和输出，产生SPWM 脉冲序列波,,da db dc U U U 作为逆变器功率开关器件的驱动控制信号。
主电路当rU U '/2UN d u U =-时，给V4导通信号，给V1关断信号'/2UN d u U =-给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是VD1(VD4)导通。
d U 和'WN u 的PWM 波形只有±Ud/2两种电平。
当urU>uc 时，给V1导通信号，给V4关断信号，'/2UN d u U =-。
UV u 波形可由''UN VN u u -得出，当1和6通时，UV u =d U ，当3和4通时，UV u =－d U ，当1和3或4和6通时，UV u =0。
输出线电压PWM 波由±Ud 和0三种电平构成负载相电压PWM 波由(±2/3)d U 、(±1/3) d U 和0共5种电平组成。
防直通的死区时间同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。
死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定。
死区时间会给输出的PWM 波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。
控制电路2.控制方式脉宽调制的控制方式从调制脉冲的极性上看，可分为单极性和双极性之分:参加调制的载波和参考信号的极性不变，称为单极性调制;相反，三角载波信号和正弦波信号具有正负极性，则称为双极性调制。
(1)单极性正弦脉宽调制单极性正弦脉宽调制用幅值为r U 的参考信号波r U 与幅值为o f ,频率为o f 的U比较，产生功率开关信号。
其原理波形如图2-6所示。
图2-6是用单三角波c相正弦波全波整流电压信号与单向三角形载波交截，再通过倒相产生功率开关驱动信号。
参考波频率fr决定了输出频率fo，每半周期的脉冲数P决定于载波频率fc。
即:P=(2-1) 用参考电压信号的幅值Ur，与三角形载波信号的幅值Uc的比值，即调制度m = Ur/Uc，来控制输出电压变化。
当调制度由0~1变化时，脉宽由0~π/p变化，输出电压由0~ E变化。
如果每个脉冲宽度为θ，则输出电压的傅里叶级数展开式为:（2-2)系数An和Bn由每个脉宽为θ，起始角为α的正脉冲来决定和对应的负脉冲起始角π+α来决定。
如果第j个脉冲的起始角为αj则有(2-3a)(2-3b)由式(2-3a)、式(2-3b)可计算输出电压的傅里叶级数的系数(2-4a)(2-4b)单极性正选脉宽调制SPWM原理波形(2)双极性正弦脉宽调制双极性正弦脉宽调制原理波形如图2-7所示。
输出电压u0(t)波形在0~2π区间关于中心对称、在0~π区间关于轴对称，其傅里叶级数展开式为式（2-5）中输出电压u0（t ）可看成是幅值为E ，频率为fo 的方波与幅值为2E 、频率为fc 的负脉冲序列(起点和终点分别为123212,,,...,,p p ααααα-的叠加。
因此则输出电压为输出电压基波分量为需要注意的是，从主回路上看，对于双极性调制，由于同一桥臂上的两个开关元件始终轮流交替通断，因此容易引起电源短路，造成环流。
为防止环流，就必须增设延时触发环节，设置死区。
3.单片机电源与程序下载模块程序下载模块电源模块MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。
主要特点有:符合所有的RS-232C技术标准、只需要单一 +5V电源供电；片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V 和-10V电压V+、V- ；功耗低，典型供电电流5mA ；内部集成2个RS-232C驱动器；内部集成两个RS-232C接收器。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
4. 正弦脉宽调制的调制算法三角波变化一个周期，它与正弦波有两个交点，控制逆变器中开关元件导通和关断各一次。
要准确的生成SPWM波形，就要精确的计算出这两个点的时间。
开关元件导通时间是脉冲宽度，关断时间是脉冲间隙。
正弦波的频率和幅值不同时，这些时间也不同，但对计算机来说，时间由软件实现，时间的控制由定时器完成，是很方便的，关键在于调制算法。
调制算法主要有自然采样法、规则采样法、等面积法等。
1.自然采样法按照SPWM控制的基本原理，在正弦波与三角波的交点进行脉冲宽度和间隙的采样，去生成SPWM波形，成为自然采样法。
如图2-8所示图2-8 自然采样法原理图2.规则采样法为使采样法的效果既接近自然采样法，没有过多的复杂运算，又提出了规则采样法。
其出发点是设法使SPWM波形的每个脉冲都与三角波中心线对称。
这样，图2-9中的法。
计算就大大简化了。
图2-9 规则采样法原理图3.双极性正弦波等面积法H 正弦波等面积算法的基本原理为:将一个正弦波等分成H，个区段，区段数t一定是6的整数倍，因为三相正弦波，各项相位互差120 ，要从一相正弦波方H越大，便地得到其他两相，必须把一个周期分成6的整数倍。
由图2-10可见，t输出波形越接近正弦波。
在每一个区段，等分成若干个等宽脉冲(N)，使这N个等宽脉冲面积等于这一区段正弦波面积。
采用这种方法既可以提高开关频率，改善波形，又可以减少计算新脉冲的数量，节省计算机计算时间。
如图2-10所示其正弦波面积为图为SPWM 面积等效法原理示意图假设所需的输出正弦电压为U0=Umsinωt，式中：Um 为正弦波幅值。
利用面积等效法正弦波小块面积S1与对应脉冲面积S2相等的原则，将正弦波的正半周分为N 等分，则每一等分的宽度为兀／N ，计算出半个周期内N 个不同的脉宽值。
相关公式如下：正弦波S1面积为：11sin [cos cos ]k mN k m NU k kUtdt N Nωππω--=-⎰逆变器输入直流电压为UD ，脉冲面积S2与S1相等，即有：1[cos cos ]mk D U k kU N Nδππω-=-所以第k 个区间的脉冲宽度δk11[cos cos ][cos cos ]m k D U k k M k kU N N N Nδππππωω--=-=-式中：M 为调制度。
N 为半个周期内的脉冲个数。
综合考虑载波比、输出谐波等因素，在此N 取60。
由上式计算出的SPWM 脉宽表是一个由窄到宽、再由宽到窄的60个值的正弦表，将其存入STC 单片机的ROM 中以供调用。
5.基于STC 系列单片机的SPWM 波形实现由单片机实现SPWM 控制，根据其软件化方法的不同，有如下几种方法：自然采样法、对称规则法、不对称规则法和面积等效法等。
理论分析发现面积等效法相对于其它方法而言，谐波较小，对谐波的抑制能力较强。
而且实时控制简单，利于软件实现。
因此本文采用面积等效法实现SPWM 控制。
STC系列单片机生成SPWM波原理5.1.STC系列单片机简介STCl2系列单片机是美国STC公司在8051单片机标准的内核基础上改进推出的一个增强型功能的8051的单片机，从引脚到指令上完全与8051单片机兼容。