SPWM逆变器的谐波分析
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解
三相SPWM逆变器的调制建模和仿真详解随着电力电子技术的发展，SPWM正弦脉宽调制法正逐渐被人们熟悉，这项技术的特点是通用性强，原理简单。
具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波，设计简单，是一种比较好的波形改善法。
它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。
由于大功率电力电子装置的结构复杂，若直接对装置进行实验，且代价高费时费力，故在研制过程中需要借助计算机仿真技术，对装置的运行机理与特性，控制方法的有效性进行试验，以预测并解决问题，缩短研制时间。
MATLAB软件具有强大的数值计算功能，方便直观的Simulink建模环境，使复杂电力电子装置的建模与仿真成为可能。
本文利用MATLAB／Simulink为SPWM逆变电路建立系统仿真模型，并对其输出特性进行仿真分析。
首先介绍的是三相电压型桥式逆变电路原理，其次阐述了SPWM逆变器的工作原理及特点，最后详细介绍了三相电压源SPWM逆变器的建模与仿真结构，具体的跟随小编一起了解一下。
一、三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路如图1所示，电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式也是180导电方式，即每个桥臂的导电角度为180，同一相上下2个桥臂交替导电，各相开始导电的角度依次相差120。
这样，在任一瞬间，将有3个桥臂同时导通。
可能是上面一个臂下面2个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。
因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行的，因此也被称为纵向换流。
当urU》uc时，给上桥V1臂以导通信号，给下桥臂V4以关断信号，则U相相对于电源假想中点N的输出电压uUN=Ud／2。
当urU《uc时，给V4导通，给V1关断，则uUN=Ud／2。
V1和V4的驱动信号始终是互补的。
当给V1（V4）加导通信号时，可能是V1（V4）导通，也可能是二极管VD1（VD4）续流导通。
二、SPWM逆变器的工作原理及特点SPWM，他是根据面积等效原理，PWM波形和正弦波是等效的，对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。
SVPWM逆变器谐波数值分析
电 压 空 问矢 量 ＳＶＰＷ Ｍ （Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ ＰＷ Ｍ ） 是一种 优 化 的 ＰＷＭ 方法 ，其通 过三 相 功率逆 变器 的 ６个功 率 开关管 组成 的特 定开 关状 态从 而产 生脉 宽调制 波形 。与 ＳＰｗＭ （ｓｉｎｕｓｏｉｄ ＰＷＭ）相 比较 ， ＳＶＰＷＭ 谐波 小 ，性 能优 ，使得 电动 机转 矩脉 动有 所 降低 ，旋转 磁场 更逼 近 圆形 ，较 ＳＰＷＭ 的直 流 电 压 利用 率有 所提 高 ，且 有利 于 实现 数字 化 。然 而不 管 什么 样 的 ＰＷＭ 控制 ，都 会有 谐波 的存 在 ， 目前 对 ＳＶＰＷＭ 的谐波 分析 大多 停 留在 理 论上 『１ ］。文献 ［１—３］通 过 变换 开关 顺序 方法 来 减少 偶次 谐波 ，用 仿 真 证 明该方 法 的有效 性 。文献 ［４］通过 仿真 研 究 了 ３ 种 主要 逼近 方法 下 的 ＳＶＰＷＭ 谐 波分 布情 况 ，根据
关键 词 ：ＳＶＰＷＭ；数 值计 算 ；谐 波；调 制度 ；全 电压
Ｎｕｍ ｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈａｒｍ ｏｎｉｃ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ ｖｅｃｔｏｒ ｍ ｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｌｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｒａｎｇｅ
Ｃｈｅｎ Ｚｈａｏｂｉｎｇ Ｗａｎｇ Ｒｏｎｇｓｈｅｎｇ
．
ｔｈｅ ｓａｍ ｅ ｃａｒｒｉｅｒ ｒａｔｉｏ Ｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｅｎ ＜ ０．３５．ＳＶ ＰＷ Ｍ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ ｒａｔｅ 刀以 ）ｖａｌｕｅ ｉＳ ｌａｒｇｅｒ ．
ａｎｄ ｔｈｅ Ｄ ｏｆ ＳＶＰＷ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｉＳ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＳＰＷ Ｍ ｗｈｅｎ ≥ ０．３５．Ｓｅｔ ｕｐ ｔｈｅ ＴＭ ￥３２０Ｆ２８１２ ＤＳＰ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ．ｔｈｅ ｍ ｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ＳＶＰＷ Ｍ ｈａｒｍ ｏｎｉｃｓ ａｒｅ
三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用
三相电压型SPWM逆变器仿真分析及应用三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置，用于将直流电能转换为交流电能。
它广泛应用于可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域。
本文将对三相电压型SPWM逆变器进行仿真分析，并讨论其在实际应用中的一些关键技术。
首先，我们来介绍一下三相电压型SPWM逆变器的工作原理。
该逆变器由六个开关管组成，三个开关管连接到每个电压型逆变器的输入端，三个开关管连接到中性点。
逆变器的输入是直流电压，输出是三相交流电压。
逆变器的工作原理是通过不同开关管的开关状态，控制直流电压经过逆变器的辅助电路，从而产生所需的交流电压。
在SPWM控制策略下，通过对开关管的PWM波形进行调制，可以实现对输出电压的调节。
接下来，我们进行三相电压型SPWM逆变器的仿真分析。
首先，我们需要建立逆变器的数学模型，并设计控制策略。
然后，利用数值计算软件进行仿真模拟，得到逆变器的输出波形和性能参数。
最后，对仿真结果进行分析和验证。
在仿真过程中，我们可以通过调节PWM波形的频率、幅值和相位等参数，观察输出电压的变化情况。
同时，可以对逆变器的效率、谐波含量、响应时间等性能指标进行评估和改进。
通过仿真分析，可以帮助我们更好地理解逆变器的工作原理和特性，并为实际应用中的设计和优化提供参考。
除了仿真分析，三相电压型SPWM逆变器还有一些关键技术需要注意。
首先是开关管的选择和驱动电路的设计，要保证开关管具有足够的电流和电压承受能力，并且能够快速开关。
其次是PWM控制策略的设计，包括调制波形的产生方法和控制方法的选择，以实现输出电压的精确控制。
此外，还需要考虑逆变器的过电流保护、温度保护、短路保护等安全措施。
综上所述，三相电压型SPWM逆变器是一种常见的电力电子装置，在可再生能源发电系统、电动汽车充电系统、UPS电源等领域有广泛应用。
通过仿真分析和关键技术的研究，可以提高逆变器的性能和可靠性，推动其在实际应用中的进一步发展。
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。
单极性全桥逆变SPWM控制方法以及解决过零点振荡的方案
单极性全桥逆变SPWM控制方法以及解决过零点振荡的方案引言当前众多电源应用领域对交流电源的要求越来越高，传统的电网直接供电方式在很多场合已无法满足要求，因此，需要对电网或者其他能源处理后逆变输出。
高质量的逆变电源已经成为电源技术的重要研究对象。
全桥架构又是逆变器中非常重要的架构。
全桥逆变控制方式主要分为双极性控制方式和单极性控制方式。
双极性控制是对角的一对开关为同步开关，桥臂上下管之间除死区时间外为互补开关，控制相对简单，但是它的开关损耗高，存在很大的开关谐波，电磁干扰大，而单极性控制可以很好地解决这些问题。
全桥逆变器单极性控制仅用一对高频开关，相对于双极性控制具有损耗低、电磁干扰小、无开关频率级谐波等优点，正在取代双极性逆变控制方式。
但由于控制环路的延时作用，单极性控制方式的逆变器仍然受一个问题的困扰，即在过零点存在一个明显的振荡。
单极性控制方式又包括单边方式和双边方式，双边方式相对于单边方式在抑止过零点振荡方面有一定优势，但仍然无法做到过零点的平滑过渡。
为了提高逆变器的输出波形质量，本文分析了，单极性双边控制方式，分析了其振荡产生原因，并介绍一种解决过零点振荡的方案。
1 主电路拓扑单极性SPWM逆变器如图1所示，由2组桥臂构成，一组桥臂（S3，S4）以高频开关工作频率工作，称为高频臂；另一组桥臂（S1，S2）以输出的正弦波频率进行切换，称为低频臂。
2 单极性双边SPWM控制方式单极性逆变有两种产生SPWM的方法，分为单极性单边SPWM控制方式和单极性双边SPWM控制方式，文献l对此有比较详尽的介绍，这里只介绍过零点特性较好的双边控制方式，这种方式对于单边控制方式仍然有效。
在单极性双边SPSM控制方式中，给定的载波信号按正弦方式变化，三角调制波信号，当输出电压为正时三角波为正，输出电压为负时三角波为负，如图2所示。
高频臂上管S3的开关由载波与调制波相比较决定，载波幅值大于调制波则开通，载波幅值小于调制波则关断，除去死区时间，高频臂上管S3与高频臂下管S4的开关完全互补。
svpwm三次谐波注入原理
svpwm三次谐波注入原理
SVPWM三次谐波注入原理是一种常用的电力电子调制技术，用于控制三相电压源逆变器的输出电压。
它通过注入三次谐波信号来改变输出电压波形，实现对电机转矩和转速的精确控制。
在SVPWM三次谐波注入原理中，通过改变逆变器的开关状态，控制输出电压的大小和相位。
三次谐波注入则是在正常的PWM调制基础上，加入一个具有特定频率和幅值的三次谐波信号。
这个谐波信号由一个三次谐波发生器产生，然后与基波信号叠加在一起，形成最终的PWM调制信号。
三次谐波信号的注入可以使得逆变器输出的电压波形更加接近正弦波，减小了电机运行时的谐波失真。
同时，通过调节三次谐波信号的幅值和相位，可以实现对电机转矩和转速的精确控制。
SVPWM三次谐波注入原理的关键在于对三次谐波信号的准确控制。
通过调节谐波信号的频率和幅值，可以实现对输出电压的精确调节。
此外，还需要考虑逆变器的开关状态以及开关时间的控制，确保输出电压的稳定性和可靠性。
SVPWM三次谐波注入原理是一种有效的电力电子调制技术，可用于控制三相电压源逆变器的输出电压。
通过注入三次谐波信号，可以改善电机运行时的谐波失真，并实现对电机转矩和转速的精确控制。
这一技术在工业控制领域中得到了广泛应用，为电力系统的稳
定运行和高效运转提供了重要支持。
SPWM高频全桥逆变-输出LC滤波c
最近开始做逆变了，现在正在对各电路各个参数计算，现在后面LC滤波这块理解不够透彻。
滤波器设计目标包括：输出电压的谐波含量小；滤波参数和体积较小；滤波器的阻频特性好；滤波系统消耗的功率小等等。
一、首先我们可以看到，高频逆变器输出通常有两种滤波方式：
我认为LC与LCL的滤波方式，效果应该一样的，LCL分为两块电感只将容量分到两个电感上，与变压器串并联相似。
二、截止频率设计
一般PWM逆变器采用LC低通滤波器，对于LC滤波器的设计，首先考虑的就是截止频率，以消除逆变器输出电压中高于截止频率中的低次谐波。
文献中描述：
10f1<FL<FHAR(MIN)< style="FONT-SIZE: 14px" jQuery1319813938750="21" P>
f1基波频率，fhar(min)最低次谐波频率，fL截止频率。
通常载波频率远大于10倍基波频率，fL可选载波频率的1/10~1/5。
老寿先生1KW逆变器中：采用LCL滤波。
L为1mH，C为4.7uF，载波频率20K,基波50HZ。
我们可以得到截止频率：1.6K 在设计范围之内。
最佳效果可能还不要实际调试。
三、绕线线径设计
线径设计时，我首先看的是过电流能力。
已载波20KHZ为例，趋肤深度0.5mm。
如果要求4A电流，铜线电流密度取6A/mm2。
因此可直接用1mm线绕。
还有很多问题不是太清楚，请大家指教！
磁环的功率容量，也就该选多大尺寸的磁环等等。
死区时间对三相SPWM逆变器输出电压低次谐波影响的分析
【 Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ 】 Ｄ ｅ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ ｔ ｉ ｍ ｅ ： Ｓ Ｐ ｗＭ： Ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ；Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
１ Ｓ Ｐ ＷＭ 技 术 及 三相 Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 逆 变 器 基 本 原 理 简 介
２ 三相 Ｓ Ｐ Ｗ Ｍ 逆 变 电 路 的 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 仿 真
２ ． １ 三相 Ｓ Ｐ ＷＭ逆 变器 的 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ／ ｓ Ｉ Ｍｕ Ｌ Ｉ Ｎ Ｋ仿真模型图 图 １为三相桥式 Ｓ Ｐ ＷＭ 逆变 器的仿真模型图 ． 图中 ｕ ｄ为直流侧 电源 ．载波信 号 由周期 为 ７ ５ ０ ０ Ｈ ｚ的三角波构 成 ．信 号波 由周期 为 ５ ０ ０ Ｈｚ ，相位互差 １ ２ ０ 。 的正弦波构成。逆变器主 电路通过六个 Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ ／ ３ 死区时间对 三相 Ｓ Ｐ ＷＭ逆变器低次谐波的影响 Ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ 开关构成 ． 由Ｓ Ｐ ＷＭ Ｐ Ｕ Ｌ Ｓ Ｅ提供驱动 信号 ． 最终通 过 电压测 量 在逆变器输 出中． 为了防止 同一 相的上下两个桥臂 直通 ． 需 加入 模 块 测 出 Ｕ、 Ｖ、 Ｗ 相 的 电压 。 几 微 秒 的 死 区 时 间 。 虽然 死 区 时 间很 短 ． 单 个 脉 冲不 足 以影 响 系 统 性 ｌ Ｉ 能， 但连续一个周期的死区效应 积累却会使输 出电压含有很 大谐 波分 量． 电流波形发生畸变。 对于逆变 电路 来说 ．注入死 区时间的方式采用 双边对称方 式设 ” ” 置． 使欲关断的功率管 比理想波形提前 Ｔ ｄ ／ ２关断 ． 欲 开通 的功率管 比 理想波形延迟 Ｔ （ Ｙ ２开通 ３ ． １ 死区时间对输 出谐波的影 响 ｛ １ １ 对理想 的 Ｓ Ｐ ＷＭ逆变器来说 ．其输 出电压 中几乎不存 在低次谐 波， 只有与载波 比有 关 的谐 波 ． 但 由于死 区的存在 ． 使 Ｓ Ｐ ＷＭ逆 变器 ｖ ７ 垤 输 出不 能精 确地复现控制信号 的波形 ． 必然 产生新的谐波 ． 带来一 系 上 列的谐波电压分量 ．低次谐 波的幅值会 随死 区时问的增 加而增加 ． 这 Ｍ 且 工 土 些将引起输 出电压波形发生较大的畸变 谐波 的存在 ． 不 仅造成功率 ” 因数降低 ． 影响效率而且还可能引起 逆变器 自身以及 其他设 备的工作 Ｉ Ｅ ‘ 失调 。 ｇ， Ｖ， Ｗ 将 线 电压 展 开 成 傅 里 叶级 数 得 ： ｕ Ｏｌ Ｉ ｌ
SPWM逆变原理及控制方法
确定a1的值，再令两个 不同的an=0 (n= 1, 3, 5 …)，就可建三个方 程，求得a1、a2和a3
O a 1
-U d
a2 a3
p
2p
wt
24
2.2 SPWM逆变及其控制方法
消去两种特定频率的谐波
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。 可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：
给定 a1 ，解方程可得 a1 、 a2 和 a3 。a1变，a1、a2和a3也相 应改变。
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2.2 SPWM逆变及其控制方法
一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考 虑到PWM波四分之一周期对称，k个开关时刻可控， 除用一个自由度控制基波幅值外，可消去k-1个频 率的特定谐波
k的取值越大，开关时刻的计算越复杂
u O uUN'
Ud
2 -
urU
uc urV
urW
t
Ud
2
O
t
fr很低时，fc也很低，由调制带来的 fr很高时，fc会过高，使开关器件难
uVN' O uWN' O
29t
t
2.2 SPWM逆变及其控制方法
3）分段同步调制——
异步调制和同步调制的综合应用
把整个fr范围划分成若干个频段， 每个频段内保持N恒定，不同频段 的N不同 在 fr 高的频段采用较低的 N ，使载 波频率不致过高；在fr低的频段采 用较高的N，使载波频率不致过低
与计算法及调制法相比相同开关频率时输出电流中高次谐波含量多闭环控制是各种跟踪型pwm变流电路的共同特点4722spwm逆变及其控制方法滞环比较方式电压跟踪控制把指令电压u和输出电压u进行比较滤除偏差信号中的谐波滤波器的输出送入滞环比较器由比较器输出控制开关器件的通断从而实现电压跟踪控制4822spwm逆变及其控制方法滞环比较方式电压跟踪控制和电流跟踪控制电路相比只是把指令和反馈信号从电流变为电压u0时输出电压u为频率较高的矩形波相当于一个自励振荡电路u为交流信号时只要其频率远低于上述自励振荡频率从u中滤除由器件通断产生的高次谐波后所得的波形就几乎和相同从而实现电压跟踪控制4922spwm逆变及其控制方法基本原理不是把指令信号和三角波直接进行比较而是通过闭环来进行控制把指令电流iuiv和iw和实际输出电流iuiviw进行比较求出偏差通过放大器a放大后再去和三角波进行比较产生pwm波形放大器a通常具有比例积分特性或比例特性其系数直接影响电流跟踪特性特点开关频率固定等于载波频率高频滤波器设计方便为改善输出电压波形三角波载波常用三相三角波载波和滞环比较控制方式相比这种控制方式输出电流所含的谐波少三相三角波发生电路5022spwm逆变及其控制方法120cos120cossincos三相交流相电压可以由一个空间电压矢量或其两个分量代替假定一个新的电压空间矢量120sin120cos120cos120sin120cos120cos可以推导出新电压空间矢量与三相交流相电压之间的关系5122spwm逆变及其控制方法cnbncnbn矩阵表示新电压空间矢量与三相交流相电压之间的关系即为
逆变器谐波抑制
逆变器谐波抑制电力系统中，逆变器是一种将直流电转换成交流电的装置。
逆变器广泛应用于太阳能发电、风能发电、电动汽车以及UPS等领域。
然而，逆变器在工作过程中会产生谐波，对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生不利影响。
因此，逆变器谐波抑制是一个重要的研究方向。
逆变器谐波的产生是由于逆变器工作时非线性元件的存在，例如晶闸管或MOSFET等。
这些非线性元件将直流电转换成交流电时，会产生非正弦波形的电压和电流。
这些非正弦波形包含了多个谐波成分，对电力系统造成谐波污染。
谐波污染会引起电力系统中电压失真、设备的过热和故障、通信干扰等问题。
为了抑制逆变器谐波，可以采取以下几种措施：1. 使用滤波器：通过在逆变器输出端添加滤波器，可以有效地减少谐波成分。
滤波器可以根据需要选择不同的类型，如L型滤波器、LC型滤波器和LCL型滤波器等。
滤波器的作用是通过阻抗匹配和谐振原理，将谐波成分滤除或减小，从而实现谐波抑制的目的。
2. 控制开关频率：逆变器的开关频率对谐波的产生有一定的影响。
通过调整开关频率，可以使谐波的频率与电力系统的基波频率不同，从而减小谐波对电力系统的影响。
通常情况下，逆变器的开关频率选择在几千赫兹以上，可以有效地抑制谐波。
3. 优化逆变器拓扑结构：不同的逆变器拓扑结构对谐波的产生和抑制有不同的影响。
研究人员可以通过优化逆变器的拓扑结构，减少非线性元件的使用，从而降低谐波的产生。
常见的优化方法包括使用多电平逆变器、多电平调制技术等。
4. 控制逆变器的调制方式：逆变器的调制方式对谐波的抑制也有一定的影响。
目前常见的调制方式有脉宽调制（PWM）和正弦波调制（SPWM）等。
这些调制方式可以通过调整脉冲宽度和频率，使逆变器输出的电压和电流接近正弦波形，从而减小谐波的产生。
5. 优化逆变器控制策略：逆变器的控制策略对谐波抑制也有重要作用。
通过优化控制策略，可以使逆变器输出的电压和电流更加接近正弦波形，减小谐波的含量。