第12章脉宽调制逆变器

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简述脉宽调制逆变电路调压调频的原理

简述脉宽调制逆变电路调压调频的原理

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正弦脉宽调制SPWM逆变器原理图以及特点

正弦脉宽调制SPWM逆变器原理图以及特点

正弦脉宽调制SPWM逆变器原理图以及特点
将正弦波(调制波) 与高频载波(三角波) 相交生成的正弦脉宽调制信号用来控制驱动逆变桥功率开关, 便可得到脉宽宽度按正弦规律分布的SPWM 波uAB ,如图所示。

图(b) 为单极性正弦脉宽调制波, 图(c) 为双极性正弦脉宽调制波。

正弦脉宽调制SPWM 逆变器电路的特点为:
1) 变压器仍工作在工频, 体积大且笨重, 体积与重量仅和输出电压频率有关, 与逆变器开关频率无关, 提高逆变器开关频率并不能减小变压器体积和重量;
2) 输出滤波器体积、重量小;
3) 对于输入电压和负载的波动, 系统的动态响应特性好;
4) 变压器和输出滤波电感产生的音频噪音得到改善;
5) 功率器件开关频率高, 开关损耗增加, 降低了系统变换效率。

在低频环节DCöA C 逆变技术中, 由于工频变压器的体积和逆变器的开关频率无关, 只和输出电压的频率有关。

为克服此缺点, 必须采用高频环节逆变技术。

脉宽调节_中文

脉宽调节_中文

24.437电力电子正弦脉宽调制电压源逆变器的开关(见图1)可以按要求打开和关闭。

用最简单的方法,顶部的开关打开,如果每个周期打开和关闭,方波的波形结果只有一次。

但是,如果改进谐波的数据则在一个周期内可以形成多次打开关闭。

图1:简单的电压源逆变器在最直接的实现方式,所期望的输出电压生成是通过比较预期的参考波形与高频率三角“载体”波(调制信号)所描述的图 2.根据信号电压是否大于或小于载体波波形,无论是正还是负的直流母线电压施加在输出。

注意,在此期间一个三角波周期的平均电压加到负载型成正比(假定不变),信号的振幅。

注意,经过一段时期一个三角形波,平均电压的负荷是成正比的幅值的信号(假定常数)在这个时期。

由此产生的方波包含在它的低频率元件所需波形的复制,具有较高频率分量在一个载波频率接近的频率的福祉。

注意,均方根平方的交流电压波形值仍相等的直流母线电压,由于PWM使得总谐波不失真。

谐波成分只是转移到更高的频率范围,并且由于电感的交流系统自动地过滤。

当调制信号为正弦波的振幅Am,和三角载波的振幅Ac的比Am/Ac是已知的调制指数。

注意,控制调制指数为施加控制输出电压幅值。

具有足够高的载波频率(参见图3得出fc/fm=21 and t=L/R=T/3;T=基础时期),由于感性元件的存在高频成分明显不传播到交流网络(或负载)。

然而,由于较高的载波频率,开关较多从而在每个周期不增加功率损耗。

电力系统的应用通常在2-15kHz的开关频率范围被认为是足够的。

此外,在三相系统中,建议使用使所有三个波形对称。

图2:主要的脉宽调制图3:SPWM的 fc/fm=48,L/R=T/3注意,这个过程很适合。

因为在图4中有三角波其中有没有交际的载体作为信号周期。

然而,这种“过调制”在一定量往往是允许获得更大的交流电压,使电压频谱呈现稍差。

注意,fc/fm使用一个额外的比率,波形是反周期超过360度的对称。

随着偶数阶谐波,特别小的直流元件。

简述换逆变器工作时的换流方式及其特点

简述换逆变器工作时的换流方式及其特点

简述换逆变器工作时的换流方式及其特点换流方式是指逆变器在工作过程中,将直流电源转换为交流电源的方式。

根据不同的应用场景和需求,逆变器可以采用多种不同的换流方式。

常见的换流方式有脉宽调制(PWM)方式和多电平调制方式。

1. 脉宽调制(PWM)方式脉宽调制方式是逆变器最常用的换流方式之一。

它通过改变输出电压的脉冲宽度来实现对电压的调制。

具体来说,逆变器将直流电源转换为高频脉冲信号,然后通过控制脉冲的宽度和频率来调制输出电压的大小和形状。

脉宽调制方式具有以下特点:(1) 高效率:脉宽调制方式具有较高的转换效率,因为它可以通过调节脉冲宽度来实现电压的精确控制,减少能量的损失。

(2) 波形质量好:脉宽调制方式可以产生接近正弦波的输出电压,具有较低的谐波含量和较好的波形质量。

(3) 控制灵活:脉宽调制方式可以通过调节脉冲的宽度和频率来控制输出电压的大小和形状,具有较高的控制灵活性。

(4) 适用范围广:脉宽调制方式适用于各种功率和频率要求的应用场景,具有较大的适用范围。

2. 多电平调制方式多电平调制方式是逆变器另一种常用的换流方式。

它通过改变输出电压的多个电平值来实现对电压的调制。

具体来说,逆变器将直流电源转换为多个不同电平的脉冲信号,然后通过控制不同电平的脉冲信号的出现时间和持续时间来调制输出电压的大小和形状。

多电平调制方式具有以下特点:(1) 高精度:多电平调制方式可以实现对输出电压的高精度控制,因为它可以通过改变电平的数量和大小来调节输出电压的精确值。

(2) 波形质量好:多电平调制方式可以产生接近正弦波的输出电压,具有较低的谐波含量和较好的波形质量。

(3) 控制复杂:多电平调制方式的控制较为复杂,需要精确计算和调节多个不同电平的脉冲信号的出现时间和持续时间。

(4) 适用范围广:多电平调制方式适用于各种功率和频率要求的应用场景,具有较大的适用范围。

总结起来,脉宽调制方式和多电平调制方式是逆变器常用的换流方式。

逆变电源中脉宽调制比较器的作用

逆变电源中脉宽调制比较器的作用

一、概述逆变电源作为一种可以将直流电转换成交流电的电子设备,其在工业生产和生活中的应用日益广泛。

而其中脉宽调制比较器作为逆变电路中的重要组成部分,其作用至关重要。

本文将围绕逆变电源中脉宽调制比较器的作用展开阐述。

二、逆变电源的工作原理逆变电源是一种将直流电转换为交流电的电子设备。

其工作原理是通过控制器对直流电进行开关控制,使其经过高频变换器变换成交流电输出。

逆变电源具有输出电压稳定、功率因数高、效率高等特点,因此在各个领域均有广泛的应用。

三、脉宽调制技术脉宽调制技术(PWM)是一种通过改变脉冲宽度来控制电路开关元件工作时间的方法。

通过调节脉冲宽度,可以实现对输出电压的精确控制。

脉宽调制技术在电力电子领域和逆变电源中具有重要作用,其精准的输出控制使得逆变电源能够满足各种不同的电气设备对交流电的需求。

四、脉宽调制比较器的作用脉宽调制比较器是逆变电源中的关键部件,其主要作用是对控制器产生的调制信号进行比较并将其转换成适合给开关管的信号。

脉宽调制比较器可以根据输入信号来产生一系列的输出脉冲,从而实现对逆变电源输出波形的精确控制。

脉宽调制比较器与脉宽调制技术结合使用,可以实现对逆变电源输出波形的精确调控。

通过改变比较器的输出脉冲宽度,可以实现对输出电压的精确控制,从而满足不同负载的需求。

五、逆变电源中脉宽调制比较器的优势1. 精确控制输出波形:脉宽调制比较器可以根据输入信号精确地产生一系列输出脉冲,从而实现对输出波形的精确控制,满足各种负载对电压的需求。

2. 提高功率转换效率:逆变电源中脉宽调制比较器的使用可以大大提高功率转换效率,减小能源浪费,提高设备的工作效率。

3. 降低电磁干扰:脉宽调制比较器能够产生平滑的输出波形,从而减小了电磁干扰的产生,提高了逆变电源的稳定性和可靠性。

六、结论逆变电源中脉宽调制比较器是实现对输出波形精确控制的重要组成部分,其作用在逆变电路的工作中至关重要。

通过脉宽调制比较器的使用,可以提高逆变电源的功率转换效率,提高设备的可靠性,降低电磁干扰,使得逆变电源能够更好地满足电气设备对电源的需求。

逆变器工作原理

逆变器工作原理

逆变器工作原理逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力转换设备。

它在可再生能源发电系统、电动车辆和UPS(不间断电源)等领域得到广泛应用。

本文将详细介绍逆变器的工作原理。

一、逆变器的基本原理逆变器的基本原理是利用电子器件对直流电进行逆变,产生交流电。

逆变器通常由直流输入端、输出端和控制电路组成。

其工作流程如下:1. 直流输入:逆变器的直流输入端接收来自电池、太阳能电池板或者其他直流电源的电能。

直流电源经过滤波电路进行滤波处理,去除掉直流电中的脉动和噪声。

2. 逆变过程:滤波后的直流电进入逆变器的控制电路。

控制电路根据设定的参数,如输出电压、频率等,控制功率开关器件的开关状态。

逆变器中常用的功率开关器件有晶体管和功率MOSFET。

3. 输出交流电:通过控制功率开关器件的开关状态,逆变器将直流电转换为交流电。

交流电经过输出滤波电路后,去除掉交流电中的谐波和噪声,得到纯净的交流电输出。

二、逆变器的工作模式逆变器根据输入直流电的类型和输出交流电的特性,可以分为两种工作模式:单相逆变器和三相逆变器。

1. 单相逆变器:单相逆变器适合于家庭和小型商业应用。

它的输入直流电为单相直流电,输出交流电为单相交流电。

单相逆变器通常采用全桥逆变器拓扑结构,具有较高的效率和可靠性。

2. 三相逆变器:三相逆变器适合于大型商业和工业应用。

它的输入直流电为三相直流电,输出交流电为三相交流电。

三相逆变器通常采用多电平逆变器拓扑结构,能够提供更高的功率质量和效率。

三、逆变器的控制策略逆变器的控制策略对其性能和稳定性至关重要。

常见的逆变器控制策略有以下几种:1. 脉宽调制(PWM):脉宽调制是一种常用的逆变器控制策略。

通过改变逆变器输出电压的脉冲宽度,控制输出交流电的幅值和频率。

脉宽调制可以提供较高的输出质量和效率。

2. 多电平控制:多电平控制是一种高性能的逆变器控制策略。

通过在逆变器输出端采用多级电压波形,减小输出电压的谐波含量,提高输出电压的质量。

电力电子技术项目化教程配套课件5.2 知识点1:正弦脉宽调制逆变器

电力电子技术项目化教程配套课件5.2 知识点1:正弦脉宽调制逆变器

uo Ud
通态。
√当ur<uc时使V3导通,V4关断,
O
uo=-Ud。 √当ur>uc时使V3关断,V4导通,
-Ud
uo=0。
uc 载波信号
uc
ur
ur 调制信号
wt
uo uof
wt
单极性P图 W6M-5控制方式波形
18
2.调制法
◆双极性PWM控制方式
☞在调制信号ur和载波信号uc的交点 时刻控制各开关器件的通断。
◆电路工作过程
V1 VD1
V3 VD3
Ud +
RL
V2
uo
V4
VD2
VD4
信号波 ur 载波 uc
调制 电路
单相桥式PW图6M-4 逆变电路
● 工作时 V1 和 V2 通断互补,V3 和 V4 通断也互补;
● uo 正半周,V1 通,V2 断,V3 和
V4 交替通断;
● uo 负半周,V2 通,V1 断,V3 和
☞在ur的半个周期内,三角波载波有 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±Ud两种电平。
☞在ur的正负半周,对各开关器件的 控制规律相同。
√当ur>uc时,V1和V4导通,V2和V3 关断,这时如io>0,则V1和V4通,如 io<0,则VD1和VD4通,不管哪种情况都 是uo=Ud。
5
PWM控制基本原理
u (t)-电压窄脉冲,是电路的输入
f (t)
f (t) i (t)-输f出(t) 电流,是电f (t)路的响应
d (t)
O a)矩形脉冲
tO
tO
tO
t

第十二章脉宽调制PWM逆变器

第十二章脉宽调制PWM逆变器
1)逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
12.2 电压型逆变电路
2)电压型逆变电路的特点
(1)直流侧为电压源或 并联大电容,直流侧电压 基本无脉动。 (2)输出电压为矩形波, 输出电流因负载阻抗不同 而不同。
(3)阻感负载时需提供 无功功率。为了给交流侧 向直流侧反馈的无功能量 提供通道,逆变桥各臂并 联反馈二极管。
图5-5 电压型全桥逆变电路
单相桥式逆变器的电压控制
S1~S4是桥式电路的4个臂,由电力电子器件及辅 助电路组成。
uo
Ud S1 io 负载 S3 uo S 4 io t1 t2 t
S2 a)
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
12.3 逆变电路的基本工作原理
S1、S4闭合,S2、S3断开时,负载电压uo为正。 S1、S4断开,S2、S3闭合时,负载电压uo为负。
单脉冲宽度调制 多脉动冲宽度调制 正弦脉宽调制 改进型正弦脉宽调制 相位移控制
5.2.1 单相电压型逆变电路
阻感负载时,还可采用移 相得方式来调节输出电压 -移相调压。
V3的基极信号比V1落后q (0< q <180 °)。V3、 V4的栅极信号分别比V2、 V1的前移180°-q。输 出电压是正负各为q的脉 冲。 改变q就可调节输出电压。
图5-7 单相全桥逆变 电路的移相调压方式
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O a)

脉宽调制逆变的基本原理

脉宽调制逆变的基本原理

脉宽调制逆变的基本原理脉宽调制逆变(Pulse Width Modulation,简称PWM)是一种将直流电源转换为交流电源的技术,它的基本原理是通过控制开关器件的导通时间来调节输出电压的脉宽比,从而实现输出电压的控制。

下面将详细介绍PWM逆变的基本原理。

PWM逆变的原理主要包括以下几个方面:开关器件、脉宽调制器、滤波器和输出负载。

1. 开关器件:PWM逆变电路通常由开关管控制电源的导通和截止,常见的开关器件有MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)和IGBT(绝缘栅双极性晶体管)等。

开关器件的导通和截止通过脉宽调制器产生的PWM信号控制。

2. 脉宽调制器:脉宽调制器主要用于产生PWM信号,它根据输入的控制信号和参考信号进行比较,然后通过比较结果控制开关器件的导通和截止时间,从而改变输出电压的脉宽比。

脉宽调制器常用的方法包括:基于模拟比较的PWM调制法和基于数字控制的PWM调制法。

2.1 基于模拟比较的PWM调制法:基于模拟比较的PWM调制法是将输入的控制信号与参考信号进行比较,通过比较结果操控开关器件的导通和截止。

比较器的输出信号可以通过RC滤波电路等方式滤掉高频噪声,得到平滑的PWM信号。

2.2 基于数字控制的PWM调制法:基于数字控制的PWM调制法是将输入的控制信号和参考信号转换成数字信号,通过数字控制器进行比较和处理,并通过数字-模拟转换器(Digital-to-Analog Converter,DAC)将数字信号转换为模拟PWM信号。

3. 滤波器:滤波器用于平滑PWM信号,将其转换为连续的电压波形。

PWM信号的脉冲宽度改变频率很高,如果不经过滤波处理,输出电压会出现很大的纹波。

常见的滤波器包括:RL滤波器和LC滤波器。

RL滤波器由电阻和电感构成,主要用于去除PWM信号的高频成分;LC滤波器由电感和电容构成,可以实现更好的滤波效果,用于去除PWM信号的高频成分和低频成分,使输出电压更加平滑。

最新-单相正弦脉宽调制逆变器的设计 精品

最新-单相正弦脉宽调制逆变器的设计 精品

单相正弦脉宽调制逆变器的设计摘要论述了单相正弦波逆变器的工作原理,介绍了3524的功能及产生波的方法,对逆变器的控制及保护电路作了详细的介绍,给出了输出电压波形的实验结果。

关键词逆变器;正弦波脉宽调制;场效应管引言当铁路、冶金等行业的一些大功率非线性用电设备运行时,将给电网注入大量的谐波,导致电网电压波形畸变。

根据我们的实验观察,在发生严重畸变时,电压会出现正负半波不对称,频率也会发生变化。

这样的供电电压波形,即使是一般的电力用户,也难以接受,更无法用其作为检修、测试的电源。

同时,在这种情况下,一般的稳压电源也难以达到满意的稳压效果。

为此,我们设计了该逆变电源。

其控制电路采用了2片集成脉宽调制电路芯片3524,一片用来产生波,另一片与正弦函数发生芯片8038做适当的连接来产生波。

集成芯片比分立元器件控制电路具有更简单、更可靠的特点和易于调试的优点。

图1系统主电路和控制电路框图1系统结构及框图图1示出了系统主电路和控制电路框图。

交流输入电压经过共模抑制环节后,再经工频变压器降压,然后整流得到一个直流电压,此电压经过电路进行升压,在直流环上得到一个符合要求的直流电压35050220交流输出时。

变换采用全桥变换电路。

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。

过流保护电路采用电流互感器作为电流检测元件,其具有足够快的响应速度,能够在管允许的过流时间内将其关断。

2控制及保护电路为了降低成本,使用两块集成脉冲产生芯片3524和一块函数芯片8038,使得控制电路简洁,易于调试。

213524的功能及引脚图2所示为3524的结构框图和引脚图。

3524工作过程是这样的直流电源从脚15接入后分两路,一路加到或非门;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生稳定的+5基准电压。

+5再送到内部或外部电路的其他元器件作为电源。

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流电压。改变触发脉冲f1频率 就改变输出u0的频率
若f1> f0 , 即在导通晶闸管电流未下降到零时,要触发另一晶 闸管导通,那么就必须采用强迫关断法。
f1触发脉冲频率, f0 RLC串联电路的固有频率。
2、桥式串联逆变电路
当VT1VT4导通时,电源Ud供电,在RLC电路中产生振荡电流, 当i0=0时, VT1VT4自然关断。当VT2VT3导通时,在RLC电路中 产生的振荡电流其方向相反,当ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0=0时, VT2VT3自然关断。
2、电流源型:在直流回路中串入大电感以吸收无功 功率。故直流电源呈高阻抗,输出电流接近矩形波, 属于电流强制方式。由于直流中间回路电流Id的方向 是不变的,因此无需设反馈二极管。
12.2 晶闸管逆变器
一、串联逆变器 1、串联逆变器电路 组成及工作原理
触发VT1,L1、C、R振荡充电。 当振荡至iT1=0时,VT1管自然关 断。然后触发VT2管导通,电 容C通过L2和R振荡放电,当放 电电流等于0时,VT2管自然关 断。由于L1=L2,在VT1和VT2 分别导通时的振荡频率是相同 的,则负载电阻上获得的是交 换向电感 换向电容与R串联
t2
t3
t4
U AB U d
t1 t2 t3
t4
2 T0

T0 / 2
0
2 u AB dt
D1、 D4 输出矩形波交流电压有效值
二、单相桥式逆变器的电压控制 1、单脉冲宽度调制:在单脉冲宽度调制控制中,每半 周中只有一个脉冲且改变脉冲宽度控制逆变器输出电压。
三角波与基准信号比较产生脉冲驱动信号
为了限制瞬时过 电流di/dt,在四 个晶闸管回路中 分别串联了四个 小电感。
工作波形如图12.2-5
3、半桥式串联 逆变电路(略)
二、并联逆变器 — 单相桥式并联逆变电路(了解)
其工作实质,仍是电容C的一个振荡充电、放电的过程。
12.3 单相桥式PWM逆变器
一、单相桥式逆变器的工作原理
t1
t1触发V1、V4导通, UAB=Ud , t2关断V1、 V4此时还未触发V2、 V3,则电流经D3、 Ud 、D2反馈能量给 电源,电流减小,当 电流为零时, t3触发 V2、V3, UAB=-Ud 。
PWM逆变器
定压定频
VVVF 变压变频
二、逆变器按直流电源的性质分类: 1、电压源型:中间直流环节并联大电容以缓冲无功 功率。从直流输出端看,电源具有低阻抗,理想情况 是一种电压源,输出交流电压是正负矩形波或梯形波。 所有电压型逆变器都应设反馈二极管,这是为滞后的 负载电流提供反馈到电源的通路所必须的。
第12章 脉宽调制(PWM)逆变器
将直流电变为频率、电压可调的交流电的变换器称为逆变器。 如果把变成的交流电能回送到交流电网,叫有源逆变。若把 变成的交流电能供给负载使用,则叫做无源逆变。 先把工频交流 通过整流器变 成直流,然后 再把直流变换 成频率、电压 可控制的交流 电供负载。这 种变频器通常 称为交-直-交 变频器。
当VT1VT4和VT2VT3 轮流导通时,负载上 得到交流电流i0。
为了使晶闸管可靠关断, 应使f1<f0,而不能工作 在f1=f0。因为当i0刚过 零时就使VT2VT3导通, 这时VT1和VT4还没有 恢复正向阻断,电源将 通过VT1和VT3而直接 短路。
为了在f1<f0时 电流i0也能连续, 电路增加了四 个续流二极管。 VT1、VT4关断 后,经D1、Ud、 D4续流(i0电流 反向)。
fc
f0
利用三角波底部输出脉冲 利用三角波顶部输出脉冲
N
3、正弦脉冲宽度调制
4、改进型正弦脉宽调制 5、相位移控制
略 不 讲
12.4 三相桥式PWM逆变器
12.5 逆变器输出电压的谐波 12.7 PWM逆变器的数字和微处理器控制
12.6 PWM逆变器的同步调制和异步调制
改变urm从0到ucm,脉冲宽度可以从0变化到180O 。 urm与ucm的比值定义为幅值调制系数,用M表示。
M urm / ucm
2、多脉冲宽度调制:靠基准信号与三角载波信号的比 较产生。基准信号的输出频率f0和载波频率决定每半周 期的脉冲数N(载波比),调制系数M改变时,脉冲宽 度随之变化,从而调节输出电压。
一、同步调制:在同步调制方式中,载波比N=常数。 变频时载波频率与基准波频率同步变化,因而在逆 变器输出电压的半个周期内的调制脉冲数是固定的。 二、异步调制:在异步调制方式中,载波比N常数。 当改变基准信号频率f0时,保持载波频率fc不变,从 而改变载波比。若 f0 则 T0 N ,因此逆 变器输出电压半周内的脉冲数可随f0频率的降低而增 加,这样可改变电机低速运行性能。 三、分段同步调制:把逆变器整个变频范围划分成 若干个频段,每个频段内都维持载波比恒定。
本章小结(略)
12.1 脉宽调制(PWM)逆变器
一、逆变器按输出电压调节方式分类:PAM脉冲幅值 调制方式和PWM脉冲宽度调制方式。 1、PAM方式:通过改变直流电压的幅值进行交流电 压大小的调节。在变频器中,逆变器只用来调节输出 频率,而输出电压大小的调节由相控整流器完成。
2、PWM方式:输出电压是一系列脉冲,调节脉冲宽 度就可改变输出交流电压有效值,改变逆变器中器件 的换流速度,从而调节输出交流电压的频率。频率和 电压的控制都在逆变器中进行。
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