逆变器开题报告

逆变器波形质量分析

1课题来源

本课题为逆变器波形质量分析，旨在寻求高质量的脉宽波形，提高逆变器性能，来源于实际应用。

2 研究的目的和意义

2.1促进新能源的开发和利用

随着电力电子技术的迅猛发展，逆变技术广泛应用于航空、航天、航海等国防领域和电力系统，交通运输、邮电通信、工业控制等民用领域。特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。利用新能源的关键技术----逆变技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。

2.2提高供电质量

国民经济的高速发展和国内外能源供应日益紧张，电能的开发和利用显得更为重要。目前，国内外都在大力开发新能源，如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。一般情况下，这些新型发电装置输出不稳定的直流电，不能直接供给需要交流电的用户使用。为此，需要将直流电变换成交流电，需要时可并入市电电网。这种DC-AC变换需要逆变技术来完成。

用电设备对市电电网造成严重的污染，反过来，被污染的市电电网也会使用电设备工作不正常，用电设备之间通过市电电网相互干扰。为解决此问题，必须提高市电电网的供电质量，以逆变技术为基础的电力有源滤波器和电能质量综合补偿器可以净化市电电网，使其为用电设备提供高质量电能。

逆变器是一种重要的DC/AC变换装置，而衡量其性能的一个重要指标就是输出电压波形质量，通过本项目的研究与实践，研究逆变器波形产生的方法、调制规律、以及其波形的评价指标，寻求高质量的脉宽波形的获得方法，对所学知识进行纵深挖掘，加深相关知识的理解。

3 国内外的研究现状和发展趋势

逆变技术的发展可以分为如下两个阶段：

1956-1980年为传统发展阶段，这个阶段的特点是，开关器件以低速器件为主，逆变器的开关频率较低，波形改善以多重叠加法为主，体积重量较大，逆变

效率低。

1980年到现在为高频化新技术阶段，开关器件以高速器件为主，逆变器开关频率高，波形改善以脉宽调制为主，体积重量小，逆变效率高。

在PWM逆变器中，为了减小其体积重量，提高其功率密度，高频化是主要发展方向之一，但高频化也存在一些问题，如增加开关损耗和电磁干扰。为此提出两个解决办法，一是提高开关器件的速度，二是使逆变开关工作在软开关状态。20世纪80年代初，美国弗吉尼亚电力电子技术中心提出了准谐振变换技术，使软开关与PWM技术的结合成为可能。它的研究对于逆变器性能的提高和进一步推广应用，以及电力电子学技术的发展，都有十分重要的意义，是当前逆变器的发展方向之一。

高频软开关逆变技术产生的背景是为了克服传统逆变器的输出波形差，开关应力和EMI较大的缺点。在相同背景下，D.A.Nabae于1981年提出了多电平逆变技术，成为当前高压大功率逆变器的发展方向。它通过主电路改进，使所有逆变开关都工作在基频或低频，以达到减小开关应力，改善输出电压或电流波形的目的。

总之，逆变技术的发展是在提高波形质量的背景下，随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展而发展，进入二十一世纪，逆变技术正朝着高功率密度、高变换效率、高可靠性、无污染、智能化和集成化的方向发展。

4 研究的主要内容及设计成果的应用价值

4.1脉宽调制的原理与实际应用

脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。其理论依据是惯性对象脉冲响应的“冲量等效”原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量，作用于惯性系统时,只要它们的冲量对时间的积分相等,则它们所形成的电流响应就相同。因此只要对逆变器的开关器件进行适当的控制，使得每个脉波的平均电压、脉波宽或占空比按一定的规律变化，则逆变电路输出的多脉波电压就能与正弦电压等效。

PWM控制技术主要应用在电力电子技术行业,包括风力发电、电机调速、直流供电等领域，由于其四象限变流的特点，可以反馈再生制动的能量，对于目前国家提出的节能减排具有积极意义。其发展主要集中在：如何提高逆变器直流侧电压利用率；在输出基波电压不变的前提下，如何尽可能消除谐波；如何改善控制性能；如何改变谐波频谱分布。

4.2逆变器波形控制方法

通过进一步理解逆变器工作原理，研究其波形产生的方法、调制规律，以及其波形的评价指标。从逆变器波形畸变的原因（死区效应、非线性负载、不平衡负载）出发，分析两种常见的波形控制方法（重复控制和瞬时控制）的优缺点，对逆变器波形控制的方法进行仿真和分析。

4.3比较各种脉宽波形的优缺点

PWM波形分为等幅PWM波和不等幅PWM波。由直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波，如直流斩波电路产生的等效直流波；而由交流电源产生的是不等幅PWM波。两种波形都是基于面积等效原理控制的。通过比较各种脉宽调制波形的优缺点，寻求高质量的脉宽波形，提高逆变器性能。

4.4寻求高质量脉宽波形的获得方法

通过全面、系统地将各种脉宽波形的优缺点进行比较，在充分理解脉宽调制的原理与实际应用的基础上，深刻理解脉宽波形质量的评价标准，寻求高质量的脉宽波形的获得方法。

4.5应用价值

通过课题的研究与实践，研究逆变器波形产生的方法、调制规律，以及其波形的评价指标，对逆变器波形控制的方法进行仿真和分析。

通过课题的研究与实践，充分理解脉宽调制的原理与实际应用，加深对脉宽调制波形质量的评价标准的认识，寻求高质量的脉宽波形的获得方法。

通过课题的研究与实践，全面、系统地将各种脉宽波形的优缺点进行比较，得出规律性的认识。

通过课题的研究与实践，对所学知识进行纵深挖掘，加深相关知识的理解，对逆变器的输出电压的波形、动态响应速度和技术性能的提高作一定的分析和了解。

5工作的主要阶段、进度

（1）2010年秋季学期第8周

接受毕业设计任务书，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。

（2）2010年秋季学期第9~20周

阅读指定的参考资料及文献（包括10万个印刷符号外文资料），基本完成开题报告、外文翻译等任务。

（3）2010年秋季学期第21周

进一步修订完善开题报告、外文翻译，使其在内容及格式上符合毕业设计（论文）规范要求并上交指导教师批阅。

（4）2011年春季学期第1周～第12周