三相电压源型逆变器
三相电压型逆变器
一个新的全桥零电压开关移相DC-DC转换器的工作周期和ZVS范围扩大摘要：本文提出了完整的理论分析, 有LCC辅助电路的全桥零电压移相开关（fb-zvs-ps）DC-DC转换器的模拟和的优化设计,在250kHz的频率下工作，输出功率1kW。
该变换器采用电容分压器在辅助电感一端创建一半的输入电压。
因此在电感两端的电压会在–VI / 2 到+ VI / 2之间摆动，并在被动-主动转换的过程中产生一个额外的增强的初级电流，并增加适合产生ZVS的能量。
用这种方法是可能在不使用换向电感的条件下在一系列电力变压器中设计出fb-ps-zvs直流/直流变换器从而避免减少有效占空比的相关问题。
更进一步，通过适当的LCC的电路设计，我们发现在整体没有明显损害的前提下ZVS范围和有效工作周期可以优化。
1.介绍：由于其优越的特性，采用全桥零电压开关移相器已成为首选的拓扑结构的DC-DC转换，用于几百瓦的功率与高输入电压的应用。
fb-zvs-ps转换器的主要优点是由于零电压开关和恒定频率操作效率高，允许一个简单的控制，类似于硬开关PWM全桥变换器。
传统的fb-zvs-ps转换器的主要缺点是对负载的依赖，当负载过轻时ZVS 的条件便会不满足。
因此，在一系列的电力变压器中，几乎每一个应用程序为了使ZVS的负载范围加宽都需要一个大的换向电感。
这个大的电感，当负载很大时不仅会产生高的不可接受的导通损耗，并且会防止初级电流极慢的变化，这将会对有效占空比的降低负责。
所以，必须要有一个折衷的设计，考虑到输入电压规格、负载范围、工作周期和效率。
为了解决这个问题，一些新的技术已经开始被提出和开发。
引用[5]定义的fb-zvs-ps转换器和采用饱和电抗器与初级绕组和次级整流二极管系列具有局限性。
这个过程可以使运行下的零电压开关范围更大，没有显著的导通损耗增加，但始终存在消除多余能量时发生饱和的问题。
参考[ 6 ]描述了一种方法，用一个主换向电感器与终端连接在一个转换被动与主动的腿的中点，其他通过两个钳位二极管连接到输入电压源。
三相电压源型逆变电路原理
三相电压源型逆变电路原理
三相电压源型逆变电路是一种基于三相交流电源的逆变电路，通过将三相交流电源转换为直流电源，并利用逆变电路将直流电源转换为交流电源，从而实现对交流负载的供电。
该电路的原理是基于三相桥式整流电路和三相逆变器电路的结合，通过三相桥式整流电路将三相电源转换为直流电源，并通过三相逆变器电路将直流电源转换为交流电源，实现对交流负载的供电。
在三相桥式整流电路中，三相电源通过三相桥式整流电路中的六个二极管进行整流，将交流电源转换为直流电源。
在三相逆变器电路中，直流电源通过三相逆变器电路中的六个开关管进行逆变，将直流电源转换为交流电源，并将其输出到负载上。
三相电压源型逆变电路具有输出电压幅值高、输出电压纹波小、输出功率大等优点，广泛应用于工业自动化控制、电力电子、交通运输等领域。
- 1 -。
三相电压源(一)
5
1.180°导电型
理想情况下，每个开关元件 和与其反并联的二极管承受的电 压为直流电源电压Uｄ,电流为各相 负载电流。但由于线路分布电感 和功率器件结电容及二极管的反 向恢复特性，会在功率开关开通 和关断期间形成尖峰电流和电压 ，严重时甚至会超过功率元件的 安全工作区而导致损坏。 考虑到直流电压源中性点与 负载中点O联接，负载为星形联接 ，输出电压波形如图6-23中的（a ）（b）(c)所示，相电压可以用傅 立叶级数表示如下：
式中 n=1,3,5.....，i=(N-1)/2 基波电压 为
i 2ud U a1 [1 (cosna2i 1 cos na j )] sin nwt n j 1
图6-29所示为三角波Uc，调制正弦波ur和SPWM输出波ua的关系图，以三 角波两个峰值之间为一个载波周期2π，取该周期中点，即三角波正峰值时刻 为ωt轴的0点。设在该周期内ur和Uc的交点时刻分别为 θ1和 θ，则SPWM输 出波ua可表示为
电压基波有效值为
ua1b1
4ud
1 cos ud 6 6 2
2 2 线电压平均值有效值为 u a1b1 ( av ) u d ,有效值为 ud 3 3
9
1.180°导电型
0 wt
若负载采用星形联接，并且星形负载的中点o不与直流电源中心联接。在 3 S S 区段，开关S1 , 5 和 6 导通，其等效电路如图6-24所示，假设负载为阻性负载并且 Rc R 所以a相和c 三相平衡，在此期间a相负载和c相负载处于并联状态，由于 Ra Rb ， 2 相负载上电压为 ud / 3 ，而b相负载上电压为 2ud / 3 同理，可以分析在 3 wt 3 2 期间，a相负载上电压为 2ud / 3 ，而b,c相负载上的电压为ud / 3 当 3 wt 期间,a b相 负载上电压为 u d / 3 ，而c相负载上的电压 2ud / 3 因此中点不联接是输出a相电压波 形如图6-25所示。b和c相电压波形与此相同，仅相位滞后120 和 240 ，其合成线电压 波形与图6-23中（d）（e）（f）
三相逆变器
二、三相逆变器的基本电路及工作原理
3、谐振直流环节逆变器
２）并联谐振 直流环节逆变器
３）结实型谐振 直流环节逆变器
§7-1变频电路
根据滤 波元件 交--交 变频器 变频器 根据控 制方式 电压型 电流型 相位控制型
交--直--交 变频器
斩控型 （脉宽调制型PWM） 强迫换流 并联谐振 根据电力 普通晶闸管 负载换流 电子器件 串联谐振 全控型功率器件
１） 电压型逆变器的基本电路及工作原理。
二、三相逆变器的基本电路及工作原理 1、电压型逆变器(串联谐振)
２）晶闸管串联电感式逆变电路 晶闸管逆变器用于感性负载时，强迫换相电路不同，逆变 器的主电路也不同。
二、三相逆变器的基本电路及工作原理 2、电流型逆变器
１）电流型逆变器的基本电路及工作原理
二、三相逆变器的基本电路及工作原理 2、电流型逆变器
任务一、无源逆变技术的实现容滤波，类似于电压源 电流型逆变器： 采用大电感，类似于电流源 根据功率开关的 导通持续时间不同 180°导电型
根据最靠近逆变桥
的直流滤波方式
120°导电型
三、三相逆变器的基本电路及工作原理 1、电压型逆变器(串联谐振)
0 根据电力电子 180 导电型 器件导通角度 1200导电型
２）串联二极管式电流型逆变器
二、三相逆变器的基本电路及工作原理 3、谐振直流环节逆变器
1）谐振直流环节 逆变器的基本电路
应用软开关技术，几乎将器件的开关 损耗降低到零，提高了逆变器的效率 和开关频率，避免了开关关断时的高 du／dt、di／dt，因此无须使用缓冲 电路，但开关器件承受的电压约为直 流电源电压的２～３倍，须用耐高压 的功率开关器件
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明单相逆变器电路由于受到功率开关器件的容量、零线（中性线）电流、电网负载平衡要求和用电负载性质等的限制，容量一般都在100kV A以下，大容量的逆变电路大多采用三相形式。
三相逆变器按照直流电源的性质不同分为三相电压型逆变器和三相电流型逆变器。
1.三相电压型逆变器。
电压型逆变器就是逆变电路中的输入直流能量由一个稳定的电压源提供，其特点是逆变器在脉宽调制时的输出电压的幅值等于电压源的幅值，而电流波形取决于实际的负载阻抗。
三相电压型逆变器的基本电路如图6-15所示。
该电路主要由6只功率开关器件和6只续流二板管以及带中性点的直流电源构成。
图中负载L和R表示三相负载的各路相电感和相电阻。
图6-15 三相电压型逆变器电路原理图图6-15三相电压型逆变器电路原理图功率开关器件VT1～VT6在控制电路的作用下，控制信号为三相互差1200的脉冲信号时，可以控制每个功率开关器件导通180度或120度，相邻两个开关器件的导通时间互差60度逆变器三个桥臂中上部和下部开关元件以180度间隔交替开通和关断，VT1～VT6以60度的电位差依次开通和关断，在逆变器输出端形成a、b、c三相电压。
控制电路输出的开关控制信号可以是方波、阶梯波、脉宽调制方波、脉宽调制三角波和锯齿波等，其中后三种脉宽调制的波形都是以基础波作为载波，正弦波作为调制波，最后输出正弦波波形。
普通方波和被正弦波调制的方波的区别如图6-16所示，与普通方波信号相比，被调制的方波信号是按照正弦波规律变化的系列方波信号，即普通方波信号是连续导通的，而被调制的方波信号要在正弦波调制的周期内导通和关断N次。
方波调制波形图6-16 方波与被调制方波波形示意图2.三相电流型逆变器。
电流型逆变器的直流输入电源是一个恒定的直流电流源，需要调制的是电流，若一个矩形电流注入负载，电压波形则是在负载阻抗的作用下生成的。
在电流型逆变器中，有两种不同的方法控制基波电流的幅值，一种方法是直流电流源的幅值变化法，这种万法使得交流电输出侧的电流控制比较简单；另一种方法是用脉宽调制来控制基波电流。
(完整版)三相SPWM逆变器仿真
三相SPWM逆变器仿真一、原理分析1、基本原理按照输出交流电压半周期内的脉冲数，脉宽调制（PWM）可分为单脉冲调制和多脉冲调制；按照输出电压脉冲宽度变化规律，PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制（SPWM）。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高，为了使输出电压波形中基波含量增大，应选用正弦波作为调制信号u R。
这是因为等腰三角形的载波u T上、下宽度线性变化，任何一条光滑曲线与三角波相交时，都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
而且在三角载波u T不变条件下，改变正弦调制波u R的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期；改变正弦调制波u R的幅值，就可改变输出脉冲的宽度，进而改变u D中基波u D1的大小。
这就是正弦脉宽调制（sine pulse width modulated,SPWM）。
2、正弦脉宽调制方法（此处仅介绍了采样法）SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。
这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图：图—1上图为一三相电压源型PWM逆变器，VT1~VT6为高频自关断器件，VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管，为负载感性无功电流提供通路。
两个直流滤波电容C串联接地，中点O’可以认为与三相Y接负载中点O等电位。
逆变器输出A、B、C三相PWM电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行，即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制，三相公用一个三角形载波u T,三相正弦调制信号u RA、u RB、u RC互差120o,可用A相来说明功率开关器件的控制规律，正如下图中所示。
当u RA>u T时，在两电压的交点处，给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号，则A相与电源中点O’间的电压u AO’=E/2。
当u RA<u T时，在两电压的交点处给VT4导通信号、VT1关断信号，则u AO’=-E/2。
降低共模电压的三相逆变器模型预测控制策略
电气传动2020年第50卷第11期摘要：为了同时实现三相电压源型逆变器的控制性能优化和抑制输出共模电压，设计了一种可降低三相逆变器输出共模电压的模型预测控制（MPC ）策略。
在新型MPC 方案中，仅使用非零电压矢量来控制负载电流以降低共模电压。
同时，不同于传统方案中1个采样周期内仅使用1个最优矢量，新型MPC 方案中在每个采样周期基于成本函数选择2个非零电压矢量进行输出以获取快速的瞬态响应和较好的负载电流纹波特性。
使用三相逆变器实验平台开展了相关实验，实验结果表明，新型MPC 控制器在不使用零电压矢量的情况下，可将共模电压限制在设定幅值内，同时具有优良的动静态控制性能。
关键词：三相逆变器；模型预测控制；共模电压；电流控制中图分类号：TM464文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21004Model Predictive Control Strategy to Reduce Common -mode Voltage for Three -phase InverterREN Wanying 1，XU Hexiu 2（1.Department of Electric Power Engineering ，Zhengzhou Electric Power Technology College ，Zhengzhou 451450，Henan ，China ；2.School of Emergency Management ，Henan Polytechnic University ，Jiaozuo 450000，Henan ，China ）Abstract:In order to simultaneously optimize the control performance of the three-phase voltage source inverter and suppress the output common-mode voltage ，a model predictive control （MPC ）strategy to reduce common-mode voltage for three-phase inverter was proposed.In the new MPC scheme ，only nonzero voltage vectors were utilized to control the load current as well as to reduce the common-mode voltage.At the same time ，unlike the traditional scheme ，which only used one optimal vector in one sampling period ，the new MPC scheme chose two nonzero voltage vectors based on cost function for output in each sampling period to obtain fast transient response and better load current ripple characteristics.Experiments were carried out using a three-phase inverter experimental platform.The experimental results show that the new MPC controller can limit the common-mode voltage to a set amplitude without using zero voltage vector ，and has excellent dynamic and static control performances.Key words:three-phase inverter ；model predictive control ；common-mode voltage ；current control基金项目：2021年度河南省高等学校重点科研项目课题（21B470012）作者简介：任万英（1982—），女，硕士，讲师，Email ：*****************降低共模电压的三相逆变器模型预测控制策略任万英1，许荷袖2（1.郑州电力职业技术学院电力工程系，河南郑州451450；2.河南理工大学应急管理学院，河南焦作450000）传统三相电压源型逆变器的经典控制方案是结合比例积分调节器和各种脉宽调制（pulse width modulation ，PWM ）的控制器[1-3]。
嵌入式三相电压源逆变器(VSI)设计
第２ ３卷 第 ９期
２０ ０ ６年 ９ 月
机 电 工 程
Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ＆ Ｅｌ ｃｒｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎｇ Ｍ ａ ａ ｉ ｃ ａ ｉａ ｅ ｔｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｚｎｅ
Ｖｏ ＿ ＮＯ ９ ｌ２３ ． Ｓ ｐ．２０ ６ ｅ ０
压／ 电流 。因此 ， 电力 电子系 统也 可 以认 为是一 个嵌
入式 系统 。
收稿 日期 ：０ ６— ４— １ ２０ ０ ２
择使 用 的嵌 入式 系统 硬件 ， 别 是处 理 器 的选 择 。 特
ｐ ｗｅ ｌｃｒ ｎ ｃ ｆｅｄ． ｏ ｒ ｅｅ ｔｏ ｉ ｌ ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ ＭＳ ２ Ｌ ２ ０ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｔ ３ ０ Ｆ ４ ７；ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ；３ ｐ ａ ｅ ｖ ｌ ｇ ｏ ｒ ｅ ｉ ｖ ｒ ｒ ． ／ — １ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔｍ ｈ ｓ ｏｔ ｅ ｓ ｕ ｃ ｎ ｅ ｅ ；ｐＣ ＯＳ Ｉ ａ ｔ
图 ２ 一 个 电 力 电子 系统 的 结 构 图
２ 嵌 入 式 三 相 ＶＳ 的设 计 Ｉ
进 行嵌 人 式 系 统 开 发 时 ， 考 虑 到 的最 重 要 因 需 素 一个是 嵌人 式 系 统 的软件 部 分 ， 一 个 则 是 所 选 另
控制 策略对 功率 器 件 进 行 控 制 ， 到 一 定 的输 出 电 得
嵌 入式三相 电压源逆变器 （ Ｓ ） Ｖ Ｉ 设计
吕向 阳 ， 董新 伟 赵 荣祥 ，
（． １ 山西 晋 城 无 烟 煤 矿 业 集 团 供 电 分 公 司 ， 西 晋 城 ０ ８０ ；． 江 大 学 电 气 工 程 学 院 ， 江 杭 州 ３０ ２ ） 山 ４０６２ 浙 浙 １０ ７
三相电压源型逆变器PWM仿真
目录1概述 (1)1.1 逆变电路简介 (1)1.2 PWM简介 (1)2 三相电压源逆变器工作原理 (3)3 Matlab仿真建模与分析 (5)3.1三相SPWM波的产生 (5)3.2 SPWM逆变器仿真 (6)3.3 滤波器粗略分析 (10)三相电压源型SPWM逆变器的设计1概述1.1 逆变电路简介与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。
当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为有源逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为无源逆变。
又逆变电路根据直流侧电源性质不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路；它们也分别被称为电压源型逆变电路和电流源型逆变电路。
其中，电压源型逆变电路有以下主要特点：直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源，直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗；由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同；当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用，为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
1.2 PWM简介PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形。
PWM控制技术的重要理论基础是面积等效原理，即：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。
下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。
把正弦半波分成N等分，就可以把正弦半波看成由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。
如果把这些脉冲序列用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就可得到图1-1所示的脉冲序列，这就是PWM波形。
三相 桥式电压源型逆变器
三相桥式电压源型逆变器
三相桥式电压源型逆变器是一种常见的电力电子设备，它可以将直流电源转换为交流电源，其结构和工作原理如下：
1.结构：
三相桥式电压源型逆变器主要由六个功率开关管（通常为晶体管或场效应管）和相关电路组成。
这六个开关管按照特定的序列开关，以产生三相交流电源。
2.工作原理：
三相桥式电压源型逆变器的工作原理可以概括为“交流-直流-交流”的过程。
其第一步是通过三相全桥整流电路将交流电源转换为直流电源，再经过一个大电容平滑滤波，得到一个纹波较小的直流电源。
接下来，这个直流电源作为逆变电路的电源，通过三个标准正弦波和三角波的比较生成脉冲控制IGBT三相桥。
最终，通过这个三相桥的开关状态控制，得到PWM（脉冲宽度调制）调制的波形。
3.控制策略：
通过适当的控制策略，逆变器的开关可以控制电源的频率、幅度和相位，以满足不同的负载需求，例如电动机驱动、光伏发电系统等。
4.应用：
三相桥式电压源型逆变器被广泛应用于各种需要将直流电源转换为交流电源的场合，如电力系统的直流输电、工业用电、电动汽车的电力驱动等。
总的来说，三相桥式电压源型逆变器是一种重要的电力电子设备，在能源转换和电力系统中有着广泛的应用。
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。
电压源型逆变器
电压源型逆变器随着电子技术的飞速发展，逆变器已经成为了现代电力电子技术中不可或缺的一部分。
逆变器的作用是将直流电转换为交流电，以满足各种电器设备的需要。
电压源型逆变器是一种常见的逆变器类型，它具有较高的稳定性和可靠性，被广泛应用于各种领域。
一、电压源型逆变器的基本原理电压源型逆变器是一种基于电容器充放电原理的逆变器。
其基本原理是将直流电源通过一个电容器进行充电，并在充电完成后将电容器的电能释放出来，以产生交流电。
电压源型逆变器的输出波形为正弦波，因此可以满足各种电器设备对电源质量的要求。
二、电压源型逆变器的工作原理电压源型逆变器的工作分为两个阶段：充电和放电。
在充电阶段，直流电源通过一个电容器进行充电，电容器的电压逐渐上升。
在放电阶段，电容器的电能被释放出来，产生一定的交流电。
通过控制电容器的充电和放电时间，可以产生不同频率的交流电，从而满足各种电器设备的需要。
三、电压源型逆变器的优点1.稳定性高：电压源型逆变器的输出波形为正弦波，稳定性较高，可以满足各种电器设备的需求。
2.可靠性高：电压源型逆变器采用电容器充放电原理，结构简单，故障率较低，可靠性高。
3.适用范围广：电压源型逆变器可以产生不同频率的交流电，适用于各种电器设备的需要。
4.效率高：电压源型逆变器的效率较高，能够将直流电转换为高质量的交流电。
四、电压源型逆变器的应用1.太阳能逆变器：太阳能电池板产生的电流为直流电，需要通过逆变器将其转换为交流电，以供各种电器设备使用。
2.电动汽车逆变器：电动汽车的电池输出为直流电，需要通过逆变器将其转换为交流电，以供电动机使用。
3.UPS逆变器：UPS逆变器是一种备用电源设备，需要通过逆变器将直流电转换为交流电，以保证电器设备正常运行。
4.家庭电器逆变器：家庭电器需要稳定的交流电源，电压源型逆变器可以产生高质量的交流电，满足各种家庭电器的需求。
五、电压源型逆变器的发展趋势随着科技的不断进步，电压源型逆变器的性能也在不断提高。
三相逆变器的工作原理
三相逆变器的工作原理
三相逆变器是将直流电能转换为交流电能的装置。
其工作原理如下：
1. 输入直流电源：将直流电源连接到逆变器的输入端，提供输入直流电能。
通常，该直流电源可以是太阳能电池组、风力发电机等。
2. 控制电路：逆变器内部设有控制电路，用于监测输入直流电源的电压和电流，并根据需要进行调整和控制。
3. 桥式整流器：直流电能通过桥式整流器转换为脉冲直流电压。
桥式整流器通常由四个开关管组成，通过控制不同的开关状态，可以实现输入直流电能的整流和控制。
4. 滤波器：通过滤波器，将脉冲直流电压转换为平滑的直流电压，去除其中的脉冲成分，使得输出电流更加稳定。
5. 逆变器桥：将平滑的直流电压经过逆变器桥转换为交流电压。
逆变器桥通常由四个开关管组成，根据不同的开关状态，可以实现直流电压到交流电压的转换。
6. 输出滤波器：逆变器桥输出的交流电压可能存在一些噪声和谐波成分，通过输出滤波器对其进行滤波和去除，使得输出电压更加纯净。
7. 输出交流电源：经过上述步骤后，逆变器将直流电能转换为
稳定的交流电能，输出到负载端供电使用。
负载可以是家庭电器、电动机等。
需要注意的是，三相逆变器的工作过程需要通过控制电路对开关管的状态进行精确控制，以实现稳定的输出。
同时，逆变器内部还要考虑电流、电压等保护措施，以确保安全和稳定性。
5kW三相电压源型逆变电路设计 - 副本 - 副本
辽宁工业大学交流调速控制系统课程设计（论文）题目：5kW三相电压源型逆变电路设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化104学号： 100300111学生姓名：张飞指导教师：（签字）起止时间： 6.24-7.7课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号 100300111学生姓名张飞专业班级自动化104课程设计（论文）题目5kW 三相电压源型逆变电路设计课程设计（论文）任务课题完成的功能：本课程设计是完成微机控制下的三相电压源型逆变电路，该逆变电路中以绝缘栅双极晶管IGBT 作为开关器件，采用单片机作为微机控制核心，实现IGBT 驱动信号的设计。
设计任务及要求：（1）完成电压源型逆变电路主电路设计，包括直流电压源输入、分立搭建IGBT 器件、三相逆变电路输出及相关辅助电路。
（2）完成IGBT 驱动电路设计，要求选择东芝公司的TLP 系列、（如三菱公司的M597系列、富士公司的EXB 系列、东芝公司的TLP 系列、法国汤姆森公司的UA4002系列等），完成驱动电路与主电路的接口设计及相关保护电路的设计。
（3）完成控制电路设计，包括单片机最小系统、与上面驱动电路的控制接口及软件流程图设计。
（4）撰写课程设计说明书（论文）。
技术参数：额定输入电压：直流DC220V ；输入电压范围：±15%；输入最大电流值：30A ；连续工作功率输出：5kW ；逆变输出电压：三相380VAC±2%；逆变输出波形：全正弦波；逆变输出频率值：50Hz±0.5%；转换效率：93%；功率因数：0.99 进度计划（1）布置任务，查阅资料，确定系统的组成（2天） （2）对系统各组成部件进行功能分析（3天） （3）系统电气电路设计及调试设计（3天） （4）撰写、打印设计说明书及答辩（2天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要三项电压源逆变电路从出现到发展已经有很多年了，它的应用也已经不只是普通的应急设备了，它在节能、变频调速以及改善电源质量等很多方面被广泛利用。
三相SVPWM
三相逆变器SVPWM一．前言牵引逆变器可以分为电压源型和电流源型两种，为同步电机供电的大多采用电流源型逆变器，为异步电机供电的大多采用电压源型逆变器，我国交流传动电力机车和高速动车组全部采用电压源型逆变器。
根据列车的牵引/再生制动特性曲线可知，机车工作分为恒牵引动力起动和恒功率运行两个阶段。
由于起动阶段电机工作在低频率区，为了减少谐波，逆变器采用PWM控制技术；恒功率运行时由于电机工作效率较高，逆变器采用方波控制。
本文针对机车牵引常用的两电平电压源型逆变器就SVPWM控制方式进行一些相关讨论。
二．理论分析传统的SPWM控制技术主要着眼于使逆变器输出电压尽量接近正弦波，对电流波形一般只能采取间接控制。
而在实际应用中，异步电机需要输入电流尽量接近正弦波，从而在空间上形成圆形旋转磁场，产生稳定的电磁转矩。
如果对准这一目标，按照跟踪圆形磁场来控制PWM电压，那么控制效果就会更直接;这就是“磁链跟踪控制”的基本思想。
磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以这种方法又叫做“电压空间矢量调制”，即SVPWM。
SVPWM技术最初是应用在电机调速领域的，后来扩展成为一种在整流/逆变领域应用广泛的PWM 方法。
2.1 电压空间矢量的概念电压空间矢量是按照电压所加在绕组的空间位置来定义的。
电动机的三相定子绕组可以定义一个三相平面静止坐标系，如图2-1图2-1 电压空间矢量这是一个特殊的坐标系，A 、B 、C 分别表示在空间静止不动的电机定子三相绕组的轴线，它们在空间互差120度，三相定子相电压A U 、B U 、C U 分别加在三相绕组上，可以定义三个电压空间矢量AO U 、BO U 、CO U 它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120度。
假设为相电压有效值，f 为电源频率，则有:()()ft U t U A πφ2cos 2=()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=322cos 2ππφft U t U B()⎪⎭⎫ ⎝⎛+=322cos 2ππφft U t U C假设单位方向矢量π32j p =，则三相电压空间矢量相加的合成空间矢量()t U 就可以表示为：()()()()[]ft f C B A e U t U p t U p t U t U πφ22232⋅=⋅+⋅+=可见()t U 是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，为相电压峰值;当频率不变时，以电源角频率w=2为电气角速度做恒速同步旋转，哪一相电压为最大值时，合成电压矢量就落在该相的轴线上。
三相SPWM逆变器仿真
三相SPWM逆变器仿真一、原理分析1、基本原理按照输出交流电压半周期内的脉冲数，脉宽调制（PWM）可分为单脉冲调制和多脉冲调制；按照输出电压脉冲宽度变化规律，PWM可分为等脉宽调制和正弦脉宽调制（SPWM）。
等脉宽调制产生的电压波形中谐波含量仍然很高，为了使输出电压波形中基波含量增大，应选用正弦波作为调制信号u R。
这是因为等腰三角形的载波u T上、下宽度线性变化，任何一条光滑曲线与三角波相交时，都会得到一组脉冲宽度正比于该函数值的矩形脉冲。
而且在三角载波u T不变条件下，改变正弦调制波u R的周期就可以改变输出脉冲宽度变化的周期；改变正弦调制波u R的幅值，就可改变输出脉冲的宽度，进而改变u D中基波u D1的大小。
这就是正弦脉宽调制（sine pulse width modulated,SPWM）。
2、正弦脉宽调制方法（此处仅介绍了采样法）SPWM是以获得正弦电压输出为目标的一种脉宽调制方式。
这里就以应用最普遍的三相电压源型逆变电路来讨论SPWM具体实现方法。
下图就是三相电压源型PWM逆变器主电路结构图：图—1上图为一三相电压源型PWM逆变器，VT1~VT6为高频自关断器件，VD1~VD6为与之反并联的快速恢复二极管，为负载感性无功电流提供通路。
两个直流滤波电容C串联接地，中点O’可以认为与三相Y接负载中点O等电位。
逆变器输出A、B、C三相PWM电压波形取决于开关器件VT1~VT6上的驱动信号波行，即PWM的调制方式。
假设逆变电路采用双极性SPWM控制，三相公用一个三角形载波u T,三相正弦调制信号u RA、u RB、u RC互差120o,可用A相来说明功率开关器件的控制规律，正如下图中所示。
当u RA>u T时，在两电压的交点处，给A相上桥臂元件VT1导通信号、下桥臂元件VT4关断信号，则A相与电源中点O’间的电压u AO’=E/2。
当u RA<u T时，在两电压的交点处给VT4导通信号、VT1关断信号，则u AO’=-E/2。
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负载中点与直流电源中点连接时逆变器输 出波形（三相负载星型接法） 出波形（三相负载星型接法）
考虑到直流电压源中性点与负载中点o联接，负载为星型联接， 考虑到直流电压源中性点与负载中点 联接，负载为星型联接，输出电压波形上图 联接 ）、（b）、（ 中（a）、（ ）、（ ）所示，相电压可以用傅立叶级数表示如下： ）、（ ）、（c）所示，相电压可以用傅立叶级数表示如下：
式中 Ud—— 直流电压源电 压，V。 。
线电压为
式中
ua0——A相相电压，V。 相相电压， 。 相相电压 ub0——B相相电压，V。 相相电压， 。 相相电压 uc0——C相相电压，V。 相相电压， 。 相相电压
线电压的傅立叶级数表达式为
线电压基波有效值为
线电压平均值
若负载采用星形联接，且星形负载的中点 不与直流电源 若负载采用星形联接，且星形负载的中点o不与直流电源 中点联接。 区段， 导通， 中点联接。在0<ψt<=π/3区段，开关 、S5和S6导通， 区段 开关S1、 和 导通 其等效电路如图所示。 其等效电路如图所示。
三相电压源型方波逆变器
第五组：胡鹏展 倪晨晓 李 渊 支峥峥
提纲：
1.三相逆变器的特点及注意事项 三相逆变器的特点及注意事项 2.三相电压源型逆变器的基本电路 三相电压源型逆变器的基本电路 3.三相电压源型方波逆变器的导通型及其特征 三相电压源型方波逆变器的导通型及其特征 4.三相负载星形接法 三相负载星形接法
三相逆变器的特点： 三相逆变器的特点：
效率高、模块化、MPPT效率 > 99%、无功功率自动调节、传送设备参数无需数 据记录器、三角形或星形交流电接法、内含交直流保事项：
（1）如果连接线太小， 将会导致火灾。无论是输入线、输出线、地线，还是电 池线。尤其是地线必须是接线径足，否则会造成生命危险。 （2）连接方式 A．将输出线直接入输出端子台，这个连接方式令逆变器能支持更大的负载。 B．将输入线直接入输入端子台，也就是说，商业用电通过端子台输进逆变器， 并且负载也是通过端子台输出。这个方式的好处就是能令逆变器工作达到150%标定功 率。 （3）电池的外在连接：首先认清电池的正负极，将由我们公司专业人士提供的黑 线缆连接电池的负极，红色的连接正极。 注意：不要使用太细的线，否则会造成逆变器损坏，甚至造成火灾。不可用压铆 螺母柱进行紧固。
电压源型逆 变器： 变器：当直流
回路采用大电 容滤波时，逆 变器输入电压 Ud波动很小， 具有电压源的 性质，故称为 电压源型逆变 器
三相电压源型逆变基本电路
TI~S6采用 采用GTO、GTR、IGBT、MOSFET等自关断器件，D1~D6是 等自关断器件， 采用 、 、 、 等自关断器件 是 反并联的二极管， 与S1~S6反并联的二极管，其作用是为感性负载提供续流回路。图 反并联的二极管 其作用是为感性负载提供续流回路。 为负载相电感和相电阻。 中L和R为负载相电感和相电阻。 和 为负载相电感和相电阻
120 °导电型
采用120°导电型时，每个开关元器件通角 120°，S₁~S₂一次以间隔60°导通。逆变 桥中任何时候中有两个功率管导通，工作 安全可靠，不会发生同一桥臂两元件直通 现象。此时输出相电压波形（负载星形联 接）为120°方波，其幅值为Ud/2，合成线 电压波形，不同的是其台阶分别为Ud/2和 Ud。相电压和线电压有效值分别为Ud/ 6 和Ud/ 2 ，比180°导电型有效值低。
三相电压源型方波逆变器驱动波形
如图为在0<ψt<=π/3期间，开关器件S1和S5及S6被施加正向 期间，开关器件 和 及 被施加正向 如图为在 期间 驱动脉冲而导通。 驱动脉冲而导通。 Ψt= π2/3,S6关断 关断
注意点
• 当S5被关断时，不能立即导通S2，以防止 S5没完全没完全关断而出现同一桥臂的两 个元件S5、S2同时导通造成短路，必须保 证一段时间t,在该时间内同一桥臂放两个元 件都不通，称为死区时间或互锁延迟时间。
导电型
• 电路中当控制信号为三相互差120 °的方波 信号时，可以控制每个开关导通180 ° （180 °导电型）或120 ° （120 °导电 型）。 • 相邻两个功率元件的导通时间互差60 °.
180 °导电型
如图所示，逆变桥中 个桥臂上部和下部开关元件以 个桥臂上部和下部开关元件以180度间隔交替 如图所示，逆变桥中3个桥臂上部和下部开关元件以 度间隔交替 开通和关断， 度的要位差依次开通和关断， 开通和关断，S1~S6以60度的要位差依次开通和关断，在逆变器输 以 度的要位差依次开通和关断 出端形成a， ， 三相电压 三相电压。 出端形成 ，b，c三相电压。在逆变输出电压波形与电路接法和 导通型”有关，但不受负载影响。 “导通型”有关，但不受负载影响。
假设负载为阻性负载且三相且三相平衡，在此期间a 相负载和c相负载处于并联状态，由于Ra=Rb=Rc=R,所以 a相和c相负载上电压为Ud/3，而b相负载上电压为2Ud/3。 同理，可以分析在π/3<ψt<=2π/3期间，a相负载上电压为 2Ud/3，而b和c相负载上电压为Ud/3;当2π/3<ψt<=π期间， a、b相负载上电压为Ud/3，而c相负载上电压为2Ud/3。 因此中点不连接是输出a相电压波形如图所示。b和c相电 压与此相同，仅相位滞后120°和240°。其合成线电压 波形与星形负载的中点o与直流电源中点联接图中（d）、 （e）、（f）相同。