实验四单相正弦波(SPWM)逆变电源研究
SPWM实现单相正弦波变频电源设计
关键词 ： 单相 ； 变频 ；Ｐ Ｓ ＷＭ； ． －计 ￣
中图分类号 ：Ｍ３４１ Ｔ ４．
一
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ １８ ８ （ ０ ０ ０ — ０ ６ ０ １７ — ０ ９ ２ １ ）３ ０ ３ —２ 流输出 ， 所以逆变 电路是技术核心 。
的子程序判断是否超过额定值 ，从而判断是否做断电保护操作 ；
测频模块功能是 ： 取输 出电压信号经过单稳 电路形成与输 出电压
… 《 国大学生电子设计竞赛获奖作品选编》 １ 全 第一届—— 第
五届． 北京理 工大学 出版社
频率相同的方波信号 ， 然后 由“ Ｃ Ｕ” 主 Ｐ 中的测频子程序对其进行
法》 将维修基金定位成 以业主大会 为受益人 的信托基金 。哒 种信 托管理模式不失为专项维修资金保值增值的较好途径。
（ ） 一 保障物业共用部分得到及 时充分维修 。 如何保障物业共
用部分得到及时充分维修 ，专项维修资金 的管理模 式至关 重要 ，
特别要看 由什么机构掌握维修资金 的使用权 、 审批权 。有人提 出
择。
［］星波 ． 专项维修资金 管理构 想【． ４ 房屋 Ｊ 现代 物业，０９（ ： 】 ２０；） ９
５￣３ ２ ５
（ ） 二 保障专项维修资金安全 ， 实现保值增值 。我 国住宅专项
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（ 上接 第 ３ ６页）３ 控制 系统设计 。 、 控制系统部分是由“ Ｃ Ｕ” 主 Ｐ 来 完成工作的 ， 其功能模块 主要包括 用于人 机对话 功能的键盘与显
SPWM逆变电路原理
对于大多数应用场合需要的是工频电源，例如我们的电冰箱，洗衣机，电风扇等都需要正弦波的220伏、50赫兹电源，各种动力设备，远距离输电也都需要正弦波的交流电。
更多的太阳能光伏发电装置输出的是正弦波交流电，目前生成正弦波仍采用前面介绍的全桥电路，只是对开关晶体管的控制采用PWM脉宽调制或移相控制或调频控制等方式。
这里仅介绍最常用的PWM脉宽调制方式。
面积等效原理转换把直流电转换成正弦波交流电是根据根据面积等效原理，在图1上图中的正弦半波（红线）分成n等份，把正弦半波看成是由n个彼此相连的矩形脉冲组成的波形，为简单清晰，划分为7等份。
7个脉冲的幅值按正弦规律变化，每个脉冲面积与相对应的正弦波部分面积相同，这一连续脉冲就等效正弦波。
图1 用面积等效原理转换为SPWM波形如果把上述脉冲序列改为相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲（图1下图），脉冲中心位置不变，并且使该矩形脉冲面积和上图对应的矩形脉冲相同，得到图1下图所示的脉冲序列，脉冲宽度按正弦波规律变化，这就是PWM波形。
根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的，图中红线就是该序列波形的平均值。
对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM 波形。
这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。
要改变等效输出的正弦波的幅值时，只需按照同一比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。
SPWM波形的生成输出SPWM波形仍需全桥逆变电路，在“光伏用DC-DC变换器”课件中已介绍过这种电路，通过控制开关晶体管的通与断在负载上产生交变电压，见图2。
s图2 全桥逆变电路的工作状态输出SPWM波形的矩形波必须生成序列的控制信号来控制桥式电路中开关晶体管的通与断，普遍使用的是调制法来生成控制信号，可采取单极性调制也可采用双极性调制来生成控制信号，下面介绍常用的单极性调制方式。
图3上部分是SPWM波形控制信号生成的原理图，下部分是生成的SPWM波形。
基于SG3525设计单相正弦波SPWM逆变电源
摘要本论文所需单相正弦波SPWM逆变电源的设计采用了运算放大器、二极管、功率场效应管、电容和电阻等器件来组成电路。
逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变换的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。
通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合的方案。
输出频率由电压控制，波形幅值由电阻确定。
本论文以SG3525驱动芯片为核心，完成了单相正弦波SPWM逆变电源的参数设计，并利用所得结果，完成了实际电路的连接，通过调试与分析，验证了设计的正确性。
关键词: SPWM,SG3525IIITitle: Design of Sine Wave Inverter Power Supply By SG3525Applicant: Cao LeiSpeciality: Electrical Engineering And AutomationABSTRACTDesign of sine wave inverter power supply by SG3525 was designed using operational amplifier,diodes,transistors,zener diodes,the capacitor and resistor voltage devices such as to constitute circuit.Inverter power supply is one kind of power electronics process transformation of electrical energy device.It alternating voltage or volts d.c input to acquire voltage stabilization constant amplitude the alternating voltage output.Get through the circuit analytical.To ensure the parameter to chose one kind of best fit program.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect.The thesis use SG3525 as a core to achieve design of sine wave inverter power supply.Take the advantage of the result to achieve circuit ligature.Get through the debug to check the validity.KEY WORDS：SPWM，SG3525IIIIV目录1绪论 (1)1.1逆变电源的发展背景 (1)1.2逆变电源的研究现状 (1)1.3设计的主要工作和难点 (3)1.3.1 设计的主要工作 (3)1.3.2 论文的主要难点 (5)2 SPWM逆变电源原理与应用 (7)2.1SPWM控制原理 (7)2.2SPWM控制的发展前景 (8)2.3本章小结 (8)3 硬件电路的设计 (9)3.1SG3525介绍 (9)3.2 文氏电桥振荡电路 (11)3.3移位电路分析 (13)3.4 逆变电路的工作原理分析 (13)3.5 本章小结 (14)4 系统的检测与分析 (15)4.1正弦发生器部分的调试 (15)4.2逆变部分及整体运行结果 (16)5结论与展望 (19)致谢 (21)参考文献 (23)III1绪论1.1逆变电源的发展背景逆变电源是一种采用电力电子技术进行电能变幻的装置，它从交流或直流输入获得稳压恒频的交流输出。
单相正弦波逆变电源波形控制技术的研究
1 引言
为了使正弦波逆变电源在整流桥等非线性负载情况下 仍有接近正弦波的输出电压 ,逆变电源波形控制技术成为研 究的热点 。目前国内外研究的比较多的主要有数字 P ID 控 制 ,无差拍控制 ,状态反馈控制 ,重复控制 ,滑模变结构控制 , 模糊控制以及神经网络控制等 [8 ] 。重复控制 [1 ] [2 ]是一种十 分有效的波形校正技术 ,是改善非线性负载下逆变电源输出 电压波形的一种有效手段 ;但它却有一个致命的弱点 ,重复 控制得到的控制指令不是立即输出 ,而是滞后一个参考周期 后才输出 。因此 ,如何解决重复控制动态响应速度慢的问 题 ,是重复控制系统设计中的一个关键 。模糊自整定 P I控 制是通过提高系统的动态性能的方法抑制干扰 ,对给定及负 载突加突卸时的波形控制效果显著 ,但对于周期性扰动抑制
调增益 Kr 设定为小于 1的正常数 , Kr 越小稳定裕度越大 , Kr 越大 ,误差收敛速度越快 ,稳定裕度越小 。
3. 2 模糊自整定 P I控制器
模糊自整定 P I控制器的结构框图见图 3,它是在 P I算法
基础上 ,通过分析系统的稳定性 、响应速度 、超调量等特性 ,
得出 P I参数对系统输出特性的影响 ,然后建立 P I参数与误
系统能够无静差地跟随输入信号 。因此
,含有
s2
ω +ω2
环节的
闭环系统可以无静差地跟踪角频率为 ω的正弦信号 。带整流
桥负载时 ,系统不仅包含基波角频率为 ω的参考正弦信号 ,
而且也包含了基波整数倍的谐波 ,扰动信号的频率尽管多种
多样 ,但它们都服从一个共同特征 , 即 :在每一个基波周期都 以完全相同的波形重复出现 。基于以上原因 , 设计这样一个
“重复信号发生器 ”内模 ,它产生周期为 L 的周期信号 , 并且
实验四-单相交直交变频电路的性能研究
实验四-单相交直交变频电路的性能研究————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：北京信息科技大学电力电子技术实验报告实验项目：单相交直交变频电路的性能研究学院：自动化专业：自动化（信息与控制系统）姓名/学号：贾鑫玉/2012010541班级：自控1205班指导老师：白雪峰学期：2014-2015学年第一学期实验四单相交直交变频电路的性能研究一．实验目的熟悉单相交直交变频电路的组成，重点熟悉其中的单相桥式PWM 逆变电路中元器件的作用，工作原理，对单相交直交变频电路在电阻负载、电阻电感负载时的工作情况及其波形作全面分析，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
二．实验内容1．测量SPWM 波形产生过程中的各点波形。
2．观察变频电路输出在不同的负载下的波形。
三．实验设备及仪器1．电力电子及电气传动主控制屏。
2．NMCL-16组件。
3．电阻、电感元件(NMEL-03、700mH 电感)。
4．双踪示波器。
5．万用表。
四．实验原理单相交直交变频电路的主电路如图2—8所示。
本实验中主电路中间直流电压u d 由交流电整流而得，而逆变部分别采用单相桥式PWM 逆变电路。
逆变电路中功率器件采用600V8A 的IGBT 单管（含反向二极管，型号为ITH08C06），IGBT 的驱动电路采用美国国际整流器公司生产的大规模MOSFET 和IGBT 专用驱动集成电路1R2110，控制电路如图2—9所示，以单片集成函数发生器ICL8038为核心组成，生成两路PWM 信号，分别用于控制VT 1、VT 4和VT 2、VT 3两对IGBT 。
ICL8038仅需很小的外部元件就可以正常工作，用于发生正弦波、三角波、方波等，频率范围0.001到500kHz 。
五．实验方法45L1G3VT33E3VT4CG4E2图2—8 单相交直交变频电路G11E1G22VT1VT21．SPWM 波形的观察（1）观察正弦波发生电路输出的正弦信号Ur 波形（“2”端与“地”端），改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。
基于SG3525设计单相正弦波SPWM逆变电源 毕业设计(论文)
1.3.2
我在做设计时候遇到难题是由于选择正弦波振荡电路的电阻参数错误和SPWM逆变电路调节RP在SG3525的9号管脚和SG3525芯片的5号管脚得不到相应的信号输出。最后在指导老师的帮助下经过更换电阻参数和负载R5从而得到应该得到的输出。
2 SPWM
2.1
逆变电路理想的输出电压是图2-1（a）正弦波u0=Uo1sinωt。而电压型逆变电路的输出电压是方波，如果将一个正弦波半波电压分成N等分，并把正弦曲线每一等分所包围的面积都用一个与其面积相等的等副矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应正弦等分的中重合，得到如图2-1（b）所示的脉冲列这就是PWM波形。正弦波的另外一个半波可以用相同的方法来等效。可以看出，该PWM波形的脉冲宽度按正弦规律变化，称为SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）波形。
第二代逆变电源是采用自关断器件作为逆变器的开关器件。自20世纪70年代后期，各种自关断器件想运而生，它们包括可关断晶闸管（GTO）、电力晶闸管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）等。自关断器件在逆变器中的应用大大提高了逆变电源的性能
第三代逆变电源实时反馈控制技术，使逆变电源性能得到提高。实时反馈控制技术是针对第二代逆变电源非线性负载适应性不强及动态特性不好的的缺点提出来的，它是最近十年发展起来的的新型电源控制技术，目前仍在不断完善和发展之中，实时反馈控制技术的采用使逆变电源的性能有了质的飞跃。
analytical.To ensure the parameterto chose one kind of best fit program.The output frequence is confirmed by voltage and resistance ect.
单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验结果
单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验结果(1)控制信号的观测①观察正弦调制波信号U r的波形，测试其频率可调范围；U r频率最小时波形图，由图可知最小频率小于10HzU r频率最大波形图，由图可知最大频率等于62Hz②观察三角载波U c的波形，测试其频率，由图可知最大频率等于178.9Hz③改变正弦调制波信号U r的频率，再测量三角载波U c的频率改变正弦调制波信号U r的频率三角载波U c的频率是同步变化④比较“PWM+”，“PWM-”和“SPWM1”，“SPWM2”的区别PWM+”，“PWM-的区别：同一相上下两管驱动信号之间无死区SPWM1”，“SPWM2的区别：同一相上下两管驱动信号之间死区延迟时间是30ms(2)带电阻及电阻电感性负载①输出接灯泡负载，然后将主电路接通由控制屏左下侧的直流电源(通过调节单相交流自藕调压器，使整流后输出直流电压保持为200V)接入主电路，由小到大调节正弦调制波U r 的频率，观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）。
U O(V) 82.2 82.4 82.5 波形F(Hz) 13.56 28.23 29.59 U O(V) 82 82 82波形F(Hz) 34.63 42.73 55.81U O(V) 82 82 82波形②接入DJK06给定及实验器件和DJK02上的100mH电感串联组成的电阻电感性负载，然后将主电路接通由DJK09提供的直流电源，由小到大调节正弦调制波信号U r的频率观测负载电压的波形，记录其波形参数（幅值、频率）。
F(Hz) 17.67 20.53 22.67U O(V) 83 83 83波形U O(V) 83 83 83 波形F(Hz) 49.61 53.78 161.15 U O(V) 83 83 83波形。
Word 文档
实验报告课程名称：___电力电子技术1___指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：_单相正弦波逆变电路研究 实验类型：_ ___________同组学生姓名：____一、实验目的1、理解单相正弦波（SPWM ）逆变电路的工作原理。
2、掌握单相正弦波（SPWM ）逆变电路的调试方法。
3、对单相正弦波（SPWM ）逆变电路的特性进行分析。
二、实验原理及线路通常把直流电转变为交流电的过程称为逆变。
为了得到某一频率的正弦输出电压波形，可以利用该频率的正弦控制信号与一个频率较高的三角波相比较，从而得到各晶体管的控制信号，这种方法称为SPWM 法，它可以有效提高逆变器输出电压质量。
定义幅度调制比：ma = 正弦波电压峰值 / 三角波电压峰值 = Usm / Uc定义频率调制比：mf = 三角波频率 / 基波（正弦波）频率 = fc / f1在本实验中，开关管 VT1 ~ VT4的工作状态是由正弦电压 us 和三角波电压 uc 的比较结果来分别控制的。
当us > uc ，VT1和VT4导通，VT2和 VT3关断，输出电压uo = +Ud ；当 us< uc ，VT2和VT3导通，VT1和 VT4关断，输出电压 uo = -Ud 。
由于输出电压有正负两种极性，故称双极性。
在SPWM 法控制下，输出电压中的谐波可大幅度减少且容易控制。
SPWM 的实验线路如下图所示：三、实验内容1、正弦波及三角波发生电路测试研究。
2、正弦波与三角波合成波形测试研究。
专业：电气自动化0801 姓名：_ 李彦哲_____学号：_3080100811___ 日期：_2011/3/28__ 地点： 教二1253、SPWM波形及分相驱动波形、死区时间等测试研究。
4、幅度调制比和输出电压的关系测试研究。
5、频率调制比和输出电压的纹波电压（即ΔUo）的关系测试研究。
6、负载对SPWM 输出电压波形、电流波形的影响研究（纯阻性、阻感性负载）。
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四．实验设备和仪器
1．MCL-22实验挂箱
2．万用表
3．双踪示波器
三．实验系统组成及工作原理
能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路，或称逆变器。单相逆变器的结构可分为半桥逆变器、全桥逆变器和推挽逆变器等形式。本实验系统对单相全桥逆变电路进行研究。
全桥逆变器的主要优点是可以实现双极性的电压输出，对输入电源的利用率比较高，同时可以输出较高的电压，因此，特别适用于适合高压输出的场合。。
五．实验方法
1．SPWM波形的M波形发生"电路输出的正弦信号Ur波形(2端与地端)，改变正弦波频率调节电位器，测试其频率可调范围。
(2)观察三角形载波Uc的波形(1端与地端)，测出其频率,并观察Uc和Ur的对应关系。
(3)观察经过三角波和正弦波比较后得到的SPWM(3端与地端)。
2．逻辑延时时间的测试
将"SPWM波形发生"电路的3端与"DLD"的1端相连，用双踪示波器同时观察"DLD"的1和3端波形,并记录延时时间Td.。
3．不同负载时波形的观察
按图5-19接线。将三相调压器的U、V、W接主电路的相应处，，将主电路的1、3端相连，
（1）当负载为电阻时（6、7端接一电阻），观察负载电压的波形，记录其波形、幅值、频率。在正弦波Ur的频率可调范围内，改变Ur的频率多组，记录相应的负载电压、波形、幅值和频率。
逆变器主电路开关管采用功率MOSFET管，具有开关频率高、驱动电路简单、系统效率较高的特点。当开关其间VT1、VT3和VT2、VT4轮流导通，再经推挽变压器升压后，即可在负载端得到所需频率与幅值的交流电源。
脉宽调制信号由三角波和正弦波进行比较获得。
图5—6
为此，正弦波信号必须如图5—6所示，即其峰—峰值必须在小于三角波德幅值。正弦波发生电路如图5—7所示。
六．思考题
1．实验系统中SG3525采用单端输出，能否改用双端输出？为什么？
2．当调制度M＞1后系统能否正常工作？与M＜1相比较有何不同？
实验四
一．实验目的
1．掌握单相正弦波（SPWM）逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。
2．熟悉正弦波发生电路的工作原理与使用方法。
二．实验内容
1．正弦波发生电路调试。
2．带与不带滤波环节时的负载两端，MOS管两端以及变压器原边两端电压波形测试。
3．滤波环节性能测试。
4．不同调制度M时的负载端电压测试。
（2）当负载为电阻电感时（6与NMCL-331电感黑色端相联，700mH与7端之间连900欧电阻），观察负载电压和负载电流的波形。
(3)将“单相交直交变频电路”的“7”、“9”端分别串联MEL-03电阻箱（将一组900Ω/0.41A并联，然后顺时针旋转调至阻值最大约450Ω）和直流安培表（将量程切换到2A挡）。8和6连接，8与NMCL-331电感黑色端相联，700mH与9端连接。将经检查无误后，合上主电源（调节负载电阻阻值使输出负载电压波形达到最佳值，电阻负载阻值在90Ω~360Ω时波形最好）。用示波器的表笔同时监测9和7的电压，利用示波器“数学减运算”功能观测9和7之间的正弦电压波形。