单相正弦波(SPWM)逆变电源研究
单相正弦波逆变电源设计原理
单相正弦波逆变电源设计原理逆变拓扑结构主要有全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑和H桥逆变拓扑等。
其中，全桥逆变拓扑是应用最广泛的一种结构。
其基本原理是通过四个功率开关器件（IGBT、MOSFET等）将直流电源分别与交流负载的两端相连，通过对这四个开关器件进行不同的控制，实现正负半周期交替地对交流负载端进行开关切换，从而输出正弦波形的交流电信号。
控制策略是逆变电源设计中的关键，其主要目标是根据输入直流电源电压的大小和方向，调整开关器件的通断时间，使输出交流电信号能够呈现出正弦波形。
常见的控制策略包括PWM控制策略和SPWM控制策略。
其中，PWM（脉宽调制）控制策略通过对比输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间比例，以保证输出电压信号的波形准确度。
SPWM（正弦PWM）控制策略则通过比较输入直流电压与参考正弦波形的大小关系，调整开关器件的通断时间点，以保证输出电压信号的谐波失真程度较小。
滤波电路是为了进一步提高逆变电源输出电压信号的波形质量，减小谐波失真。
其主要由电感、电容等元件组成。
一般而言，设计中采用LC滤波器结构来实现对输出正弦波形谐波成分的滤除。
滤波器的参数选择与设计是设计过程中的关键环节，通过合理选择滤波器的参数可以实现输出电压稳定，谐波失真小的效果。
此外，逆变电源设计中还需要考虑过温保护、过压保护、过流保护等安全措施，以保证电源的稳定性和可靠性。
这些保护功能通过在逆变电源系统中加入温度传感器、电流传感器以及相应的控制电路来实现。
总之，单相正弦波逆变电源的设计基于逆变拓扑结构、控制策略和滤波电路的原理，通过合理的参数选择和安全措施的设计，可实现稳定、可靠、高质量的正弦波形交流电信号输出。
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
单相SPWM逆变电源的一种新型控制策略研究
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驱动控制电路
ＺＨＥＮＧ ｈ ｏｈ ｎ Ｚ ａ － ｏ ｇ，Ｓ ＵＮ ａ Ｑｉｎ，ＺＨＡＮＧ ｉｒ ｎ Ｄａ—ｕ
（ ｉ ｈ ａ ｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ ５ Ｃｈ ｎ ） Ｓ Ｃ ｕ ｎ Ｕ ｉ ｅ ｓｔ ， ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ ， ｉ ａ Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ａ ｎ ｖ ｌ ｏ ｔ ｏ ｔａ ｅ ｙ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｏ ｅ ｎ ｒ ｌｓ ｒ ｔ ｇ ，ｗｈ ｃ ｓ ｔ ｅ ｒ ｐ ｔｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔｄ ｆ ｒ ａ ｓｎ ｌ － ｈ ｓ Ｐ ｃ ｉ ｉ ｈ ｅ ｅ ｉｉ ｏ ｔｏ ，ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｉ ｇ ｅ ｐ ａ ｅ Ｓ — ｈ ｖ
频 （ ＶＣ ） Ｃ Ｆ 逆变 电源 。Ｓ Ｗ Ｍ 技术 可 以大大 提高 逆 变 Ｐ 器输 出 电压波形 的质量 ， 并且 ， 由于该技 术 易于 实现 和 实现 成本 低 ， Ｐ Ｓ ＷＭ 技 术 已被 广 泛 应 用 于 逆 变 电 源 。 但是 ， Ｐ Ｍ 技术 最大 的缺 点是 ， ＳＷ 由于 非线 性 负 载 、 开
Ｗ Ｍ ｎ ｅ ｔｒ ｎ ｓｄ ｔｉ ｄ ｙ ｒｓａ ｃ ｄ ｉｖ ｒｅ ，ａ ｄ ｉ ｅａｌ ｌ ｅ ｅ ｒｈｅ ．Ａｔｔ ｅ ｓｍｅｔ ，ｔ ｅ ｓｍｕａｉｎ ｉ ｔａ ／ ｉ ｌ ｋ ｉ ｇｖ ｎ ｅ ｈ ａ ｉ ｍｅ ｈ ｉ ｌｔ ｎ Ｍａｌｂ Ｓｍｕ ｉ ｓ ｉｅ ．Ａ ｏ ｕ ｔａ ｄ ｏ ｎ ｒｂ ｓ ｎ １ 系统 数 学模 型
本 文 所设 计 的 系统 主要 由三 相 全 桥 整 流 滤 波 电 路 、 相全 桥逆 变 电路 和驱动 控制 电路 三部 分构 成 ， 单 图 １为 系统硬 件设 计框 图。
实验五十一DCACSPWM单相全桥逆变电路设计及研究
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书 实验五十一DC/AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究（信号与系统—自动控制理论—检测技术－电力电子学综合实验）一、实验原理SPWM单相全桥逆变电路的主要工作原理是依靠四个开关管的通、断状态配合，利用冲量等效原理，采用正弦脉宽调制（SPWM）策略将输入的直流电压变换成正弦波电压输出。
SPWM的调制原理是通过对每个周期内输出的脉冲个数和每个脉冲宽度来调节逆变器输出电压的频率和幅值。
要使输出的电压波形接近标准的正弦波，就要尽量保证SPWM电压波在每一时间段都与该时段中正弦电压等效。
除要求每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲宽度还必须很窄，这就需要在一个正弦波形内脉冲的数量很多。
脉波数量越多，不连续的按正弦规律改变宽度的多脉冲电压就越等效于正弦电压。
目前，在电力电子控制技术中，SPWM技术应用极为广泛，SPWM波形的形成一般有自然采样法、规则采样法等等。
前者主要用于模拟控制中，后者适用数字控制。
本实验采用的是DSP控制的单相全桥逆变电路，采用对称规则采样法。
对称规则采样的基本思想是使SPWM波的每个脉冲均以三角载波中心线为轴线对称，因此在每个载波周期内只需一个采样点就可确定两个开关切换点时刻。
具体算法是过三角波的对称轴与正弦波的交点，做平行于时间轴的平行线，该平行线与三角波的两个腰的交点作为SPWM波“开通”和“关断”的时刻。
由于在每个三角载波周期中只需要进行一次采样，因此使得计算公式得到简化，并且可以根据脉宽计算公式实时计算出SPWM波的脉宽时间，可以实现数字化控制。
图51-1 对称规则采样法生成SPWM波根据相似三角形定理，可以分析出图1对称规则采样法生成的SPWM波脉宽时间T n华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书为：()21sin n n T T MN Nπ−= (51-1) 式中，M 为调制度，T 为正弦调制波周期，N 为载波比。
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。
6单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路实验报告
实验报告课程名称：现代电力电子技术实验项目：单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路验实验时间：实验班级：总份数：指导教师：朱鹰屏自动化学院电力电子实验室二〇〇年月日广东技术师范学院实验报告学院：自动化学院专业：电气工程及其自动化班级：成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：电力电子实验室实验日期：指导教师签名：实验（六）项目名称：单相正弦波脉宽调制（SPWM）逆变电路实验1.实验目的和要求(1)熟悉单相交直交变频电路原理及电路组成。
(2)熟悉ICL8038的功能。
(3)掌握SPWM波产生的基理。
(4)分析交直交变频电路在不同负载时的工作情况和波形，并研究工作频率对电路工作波形的影响。
2.实验原理采用SPWM正弦波脉宽调制，通过改变调制频率，实现交直交变频的目的。
实验电路由三部分组成：即主电路, 驱动电路和控制电路。
主电路部分:AC/DC (整流) DC/AC (逆变)图4-1 主电路结构原理图如图4-1所示, 交直流变换部分（AC/DC）为不可控整流电路（由实验挂箱DJK09提供）；逆变部分（DC/AC）由四只IGBT管组成单相桥式逆变电路，采用双极性调制方式。
输出经LC低通滤波器，滤除高次谐波，得到频率可调的正弦波（基波）交流输出。
本实验设计的负载为电阻性或电阻电感性负载，在满足一定条件下,可接电阻启动式单相鼠笼式异步电动机。
(2)驱动电路:如图4-2（以其中一路为例）所示，采用IGBT管专用驱动芯片M57962L，其输入端接控制电路产生的SPWM信号，其输出可用以直接驱动IGBT管。
其特点如下：①采用快速型的光藕实现电气隔离。
②具有过流保护功能，通过检测IGBT管的饱和压降来判断IGBT是否过流,过流时IGBT 管CE结之间的饱和压降升到某一定值，使8脚输出低电平，在光藕TLP521的输出端OC1呈现高电平，经过流保护电路（见图4-3），使4013的输出Q端呈现低电平，送控制电路，起到了封锁保护作用。