pwm逆变电路的应用要点
pwm和单向逆变电路的相关知识
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如何提高PWM逆变电路的直流电压利用率？
如何提高PWM逆变电路的直流电压利用率？
要提高PWM逆变电路的直流电压利用率，可以采取以下几种方法：
1.提高开关器件的工作电压：选择高电压耐受能力的开关器
件，使其能够承受更高的直流电压。
这样可以减少开关器
件的串联数，降低开关器件的开关损耗，提高直流电压利
用率。
2.优化输出滤波电路：逆变电路的输出滤波电路用于滤除谐
波成分。
通过合理设计输出滤波电路，可以降低滤波电路
的损耗，减少谐波损耗，提高直流电压利用率。
3.优化PWM调制策略：采用合适的PWM调制策略，使得
开关器件在合适的时刻进行开通和关断，减小开关器件的
功率损耗。
常见的优化PWM调制策略包括最小功率损耗
PWM（Minimum Loss PWM）和最小谐波失真PWM
（Minimum Harmonic Distortion PWM）等。
4.降低开关损耗：通过选择具有快速开关速度和低导通和关
断损耗的开关器件，可以减小开关损耗，提高直流电压利
用率。
5.提高控制精度：通过精确的PWM控制算法和高速控制器，
可以实现更精确的控制和调节，减少功率损耗，提高直流
电压利用率。
6.选择高效输入电源：选择高效的输入电源，例如直流电源，
能够减少输入功率的损耗，提高直流电压利用率。
综合以上方法，可以继续提高PWM逆变电路的直流电压利用率，减少能量损耗，提高电路的效率。
实际应用中，根据具体的需求和系统要求，选择合适的优化策略和控制技术，以实现最佳的电压利用率。
pwm逆变电路的控制方法
pwm逆变电路的控制方法
PWM（脉宽调制）逆变电路是将直流电转换为交流电的一种常用电路，其控制方法主要分为以下几种：
1. 三相全桥PWM逆变控制方法：该方法采用三相全桥电路进行控制，通过改变脉冲的宽度和频率来控制输出电压的大小和波形，从而实现对直流电的转换。
2. 三相半桥PWM逆变控制方法：该方法利用三相半桥电路进行控制，具有体积小、效率高等优点，但需要较高的开关功率器件，应用范围较窄。
3. 单相PWM逆变控制方法：该方法适用于小功率电源转换，其控制方法与三相全桥PWM逆变控制方法类似，但只需使用单相电路即可。
控制方法一般采用微处理器等芯片进行控制，通过控制芯片输出PWM信号的占空比和频率来控制输出电压。
在具体控制过程中，需要注意电路参数的选择和设置，以及保护措施的实施，确保电路稳定、安全地工作。
总之，PWM逆变电路的控制方法多种多样，具体选择何种方法取决于具体的应用场景和要求，需要根据实际情况进行选择和优化。
第二节：PWM逆变电路及其控制方法.ppt
uc ur
● 当 ur > uc 时使 V4 通， O
t
V3 断，uo＝ 0 ● 当 ur < uc 时使 V4 断， uo
Ud
V3 通， uo＝ －Ud
uo uof
● 虚线 uof
O
t
表示 uo 的基波分量
-Ud
图7-5 单极性图P6W-5M控制方式波形
四．控制规律：双极性 PWM 控制方式控制
●三相的PWM控制公用三角波载波uc ●三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°
Ud 2
+ V1 C U
VD1 V3
VD3 V5
VD5
N'
V
N
Ud 2
+ C
V4
VD4 V6
VD6 V2W
VD2
uuuurrrUVWc
调制 电路
图6-7
图6-7 三相桥式PWM型逆变电 路
U相的控制规律
●当urU>uc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN’=Ud/2 ●当urU<uc时，给V4导通信号，给V1关断信号，uUN’=-Ud/2 ● 当 给 V1(V4) 加 导 通 信 号 时 ， 可 能 是 V1(V4) 导 通 ， 也 可 能 是 VD1(VD4)导通
周期以π/2为轴线对称
u(t) u( t)
（6－2）
同时满足式（6-1）、（6-2）的波形称为四分之一周期对称波 形，用傅里叶级数表示为
u( t ) an sin nt n1,3,5 ,
（6－3）
式中，an为
an
4
2 u(t)sin ntdt
0
➢图6-9a，n 能 独4 立 0控1 U制2d as1i、n na2t和dat3共31个2 (时U刻2d 。sin该n波t形)d的t
PWM技术在逆变器中应用的优点解析
PWM技术在逆变器中应用的优点解析
逆变器的脉宽调制技术PWM是一种参考波为“调制波”，而以N倍于调制波频率的正三角波为“载波”。
由于正三角波或锯齿波的上下宽度是线性变化的波形，因此，它与调制波相交时，就可以得到一组幅值相等，而宽度正比于调制波函数值的矩形脉冲序列用来等效调制波。
用开关量取代模拟量，并通过对逆变器开关管的通断控制，把直流电变交流电，这种技术叫做脉宽调制技术。
当调制波为正弦波时，输出矩形脉冲序列的脉冲宽度按照正弦函数规律变化，这种调制技术通常又称为正弦波脉宽调制技术。
PWM技术从打的方面可以分为三大类，即波形调制PWM技术、优化PWM技术和随机PWM技术。
PWm技术可以用于电压型逆变器，也可以用于电流型逆变器，它对于逆变器技术的发展起到了很大的推动作用。
它与多重叠加法比较，有以下一些优点：
1.电路简单，只用一个功率控制级就既可以调节输出电压，又可以调节输出频率。
2.可以使用不可控整流桥，使系统对电网的功率因数与逆变器输出电压值无关。
3.可以同时进行调频、调压，与中间直流环节的元件参
数无关，系统的动态响应速度快。
4.可以获得更好的波形改善效果。
由于PWM技术应用于逆变器有以上显着优点，故PWM 技术在逆变器中的运用越来越普遍。
PWM逆变电路及其控制方法
PWM逆变电路及其控制方法PWM（Pulse Width Modulation）逆变电路是一种通过改变电压或电流波形的占空比来实现电能转换的技术。
它广泛应用于各种电源逆变器、交流电机驱动器、太阳能逆变器、UPS（不间断电源系统）等领域。
本文将介绍PWM逆变电路的基本原理、常见的控制方法以及应用实例。
PWM逆变电路的基本原理是通过将直流电压转换为交流电压，使得输出波形的频率和幅值可以根据需求进行调节。
其核心部件是逆变器，通常由开关元件（如功率开关管）和输出变压器组成。
逆变器通过快速开关开关闭合，产生一系列电压脉冲，然后经过输出变压器将直流电压转换为交流电压。
PWM逆变电路的控制方法有多种，常见的包括：固定频率脉宽调制（Fixed Frequency Pulse Width Modulation，FFPWM）、固定频率电压脉宽调制（Constant Frequency Voltage Pulse Width Modulation，CFVPWM）、固定频率电流脉宽调制（Constant Frequency Current Pulse Width Modulation，CFCPWM）以及多重脉冲脉宽调制（Multiple Pulse Width Modulation，MPWM）等。
固定频率脉宽调制是PWM逆变电路中最简单的控制方法之一，其特点是输出频率和开关频率固定，可以通过调节脉宽来实现输出波形的幅值控制。
固定频率电压脉宽调制在固定频率脉宽调制的基础上增加了电压控制环节，通过反馈控制使输出电压达到设定值。
固定频率电流脉宽调制则在固定频率脉宽调制的基础上增加了电流控制环节，通过反馈控制使输出电流达到设定值。
多重脉冲脉宽调制是在固定频率脉宽调制的基础上引入多个脉冲周期，通过交错控制来改善输出波形的谐波含量。
1.电力电子逆变器：将直流电能转换为交流电能。
通过控制PWM逆变电路的开关元件，可以实现交流电压的频率和幅值的调节，广泛应用于电力系统、电动机驱动器及电力调速系统等。
单相桥式PWM逆变电路设计
单相桥式PWM逆变电路设计介绍单相桥式PWM逆变电路的背景和重要性单相桥式PWM逆变电路是一种常见的电力电子技术应用，广泛用于交流电能转换为直流电能的场合。
由于其高效、可靠的特点，被广泛运用于电力系统中的UPS（不间断电源）、电机驱动和太阳能逆变器等领域。
在现代电力系统中，交流电能的应用日益增多，而很多电子设备却需要使用直流电能。
因此，采用桥式PWM逆变电路来实现交流电与直流电的转换是非常必要和重要的。
本文将详细讨论单相桥式PWM逆变电路的设计原理和关键技术。
首先，将介绍PWM技术的基本原理，并解释为什么选择桥式逆变器。
其次，将详细讲解桥式逆变器的工作原理和电路结构。
最后，将给出一种基于控制策略的桥式逆变器设计方案。
通过本文的研究，读者将能够深入了解单相桥式PWM逆变电路的设计原理和实践应用，为电力系统和电子设备的设计提供有益的参考。
单相桥式PWM逆变电路是一种常用的电力电子变换器。
它通过控制开关器件的开关周期和占空比，将直流电源转换为交流电源，实现电能的变换和调节。
该逆变电路的基本组成包括：单相桥式整流电路：它由四个可控开关器件组成，通常使用MOSFET或IGBT等器件，用于将交流电源转换为直流电源。
PWM调制电路：PWM调制电路通过控制开关器件的开关周期和工作占空比，可以实现输出电压的调节和波形控制。
滤波电路：滤波电路用于平滑输出电压，去除输出电压中的高频噪声和谐波。
输出变压器：输出变压器用于将逆变电路的输出电压变换为所需的电压等级。
单相桥式PWM逆变电路的工作原理是：首先，经过单相桥式整流电路的整流，将交流电源转换为直流电源；然后，通过PWM 调制电路控制开关器件的开关周期和工作占空比，将直流电源转换为交流电源；最后，经过滤波电路的处理，输出平滑的交流电压。
这样，单相桥式PWM逆变电路实现了将直流电源转换为交流电源的功能，可以广泛应用于电力电子变换器、逆变电源、变频调速等领域。
本文讨论了单相桥式PWM逆变电路的设计步骤和注意事项。
PWM逆变电路及其控制方法
PWM逆变电路及其控制方法PWM逆变电路是一种将直流电能转换为交流电能的电路。
它通过以一定的频率和变化占空比的脉冲宽度调制信号，使得输入的直流电压经过逆变器变换后，输出成为一定频率和幅值可调的交流电压。
PWM逆变电路主要用于交流传动，太阳能发电系统，UPS等领域。
PWM逆变电路的基本结构包括直流输入电源、逆变器和输出滤波电路。
其中，直流输入电源将直流电压提供给逆变器，逆变器利用PWM技术将直流电压转换为交流电压，输出滤波电路对逆变器输出的脉冲波进行滤波，得到平滑的交流电压输出。
脉宽调制控制是最常用的PWM逆变电路控制方法。
它通过改变逆变器输入脉冲信号的占空比，控制逆变器输出交流电压的幅值。
具体实现方法是利用比较器将一个三角波信号与一个参考电压进行比较，产生一个PWM波形信号。
这个PWM波形信号的脉宽由比较器输出的高低电平确定，通过改变三角波信号的频率和参考电压的大小，可以改变脉冲宽度从而控制逆变器输出电压的幅值。
频率调制控制是通过改变逆变器输入脉冲信号的频率，控制逆变器输出交流电压的频率。
与脉宽调制控制不同，频率调制控制中，逆变器输出的脉冲宽度保持不变。
具体实现方法是通过改变比较器的阈值电压，或者改变三角波信号的频率，从而改变逆变器输出信号的频率。
值得注意的是，PWM逆变电路的控制方法还可以根据需要，对脉宽调制控制和频率调制控制进行组合，以实现更复杂的控制策略。
总结起来，PWM逆变电路是一种将直流电能转换为交流电能的电路，其控制方法主要有脉宽调制控制和频率调制控制两种。
通过调整脉宽和频率，可以实现对逆变器输出交流电压幅值和频率的精确控制。
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《电力电子技术》课程大作业设计题目： PWM电路的应用学生所在系部：电子工程系学生所在专业：自动化学生所在班级：学生姓名： #### 学生学号： #####任课教师姓名：大作业成绩：PWM逆变电路的应用一、摘要随着控制技术的发展和对设备性能要求的不断提高，许多行业的用电设备不再直接接入交流电网，而是通过电力电子功率变换得到电能，它们的幅值、频率、稳定度及变化形式因用电设备的不同而不尽相同。
如通信电源、电弧焊电源、电动机变频调速器、加热电源、绿色照明电源、不间断电源、充电器等等，它们所使用的电能都是通过对电网能进行整流和逆变变换后所得到的。
因此，高质量的逆变电路已成为电源技术的重要研究对象。
采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。
直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。
随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展。
PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。
现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM逆变电路。
可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才发展得比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。
二、基本设计指标：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
冲量指窄脉冲的面积。
效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。
低频段非常接近，仅在高频段略有差异。
图1-1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲1. 面积等效原理分别将如图1-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图1-2a所示。
其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图1-2b所示。
从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。
脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。
如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。
用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。
用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。
上述原理可以称为面积等效原理，它是PWM控制技术的重要理论基础。
下面分析用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波。
图1-3可以看到把半波分成N等份，就可以把正弦半波看成N个彼此相连的脉冲序列组成的波形，然后把脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使它们面积相等，就可以得到脉冲序列。
根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。
图1-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形图1-3 用PWM 波代替正弦半波要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。
2.PWM 逆变电路及其控制方法目前中小功率的逆变电路几乎都采用PWM 技术。
逆变电路是PWM 控制技术最为重要的应用场合。
PWM 逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实用的几乎都是电压型。
2.1 计算法和调制法2.1.1 计算法根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM 波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM 波形。
缺点：繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化2.1.2 调制法输出波形作调制信号，进行调制得到期望的PWM 波；通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波；等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称；与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM 的要求。
调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM 波；调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也能得到等效的PWM 波。
结合IGBT 单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明：设负载为阻感负载，工作时V 1和V 2通断互补，V 3和V 4通断也互补。
控制规律：0u 正半周，1V 通，2V 断，3V 和4V 交替通断，负载电流比电压滞后，在电压u 正半周，电流有一段为正，一段为负，负载电流为正区间，1V 和4V 导通时，0u 等于d U ，4V 关断时，负载电流通过1V 和3D V 续流，0u =0，负载电流为负区间，0i 为负，实际上从1D V 和4D V 流过，仍有0u =d U ，4V 断，3V 通后，0i 从3V 和1D V 续流，0u =0，0u 总可得到d U 和零两种电平。
0u 负半周，让2V 保持通，1V 保持断，3V 和4V 交替通断，0u 可得-d U 和零两种电平。
图2-1单相桥式PWM 逆变电路单极性PWM 控制方式（单相桥逆变）：在r u 和c u 的交点时刻控制IGBT 的通断。
r u 正半周，1V 保持通，2V 保持断，当r u >c u 时使4V 通，3V 断，0u =d U ，当r u <c u 时使4V 断，3V 通，0u =0。
r u 负半周，1V 保持断，2V 保持通，当r u <c u 时使3V 通，4V 断，0u =-d U ，当r u >c u 时使3V 断，4V 通，0u =0，虚线f u 0表示0u 的基波分量。
波形见图2-2。
图2-2 单极性PWM 控制方式波形防直通死区时间：同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。
死区时间的长短主要由器件关断时间决定。
死区时间会给输出PWM 波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。
特定谐波消去法(Selected Harmonic Elimination PWM —SHEPWM)：计算法中一种较有代表性的方法，图2-3。
输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和π），共6个开关时刻可控。
为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。
首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，即：)()(πωω+-=t u t u(2-1) 其次，为消除谐波中余弦项，使波形在半周期内前后1/4周期以π/2为轴线对称。
)()(t u t u ωπω-= (2-2) 四分之一周期对称波形，用傅里叶级数表示为：∑∞==,...5,3,1n sin )(n t n a t u ωω图2-3 特定谐波消去法的输出PWM 波形式中，a n 为 ⎰=20n sin )(4πωωωπt td n t u a图2-3，能独立控制1a 、2a 和3a 共3个时刻。
该波形的n a 为 )cos 2cos 2cos 21(2])sin 2(sin 2)sin 2(sin 2[4321d23d 0n 32211αααπωωωωωωωωππn n n n U t d t n U t td n U t d t n Ut td n U a a d a a da a a d -+-=-++-+=⎰⎰⎰⎰式中n=1,3,5,…确定1a 的值，再令两个不同的n a =0，就可建三个方程，求得1a 、2a 和3a 。
(2-4)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：)cos 2cos 2cos 21(2321d 1αααπ-+-=U a （2-5） 0)5cos 25cos 25cos 21(52321d 5=-+-=αααπU a （2-6） 0)7cos 27cos 27cos 21(72321d 7=-+-=αααπU a （2-7） 给定1a ，解方程可得1a 、2a 和3a 。
1a 变，1a 、2a 和3a 也相应改变。
一般，在输出电压半周期内器件通、断各k 次，考虑PWM 波四分之一周期对称，k 个开关时刻可控，除用一个控制基波幅值，可消去k －1个频率的特定谐波，k 越大，开关时刻的计算越复杂。
3.调制方式载波比——载波频率c f 与调制信号频率r f 之比，N=r c f f 。
根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM 调制方式分为异步调制和同步调制：3.1 异步调制异步调制——载波信号和调制信号不同步的调制方式。
通常保持c f 固定不变，当r f 变化时，载波比N 是变化的。
在信号波的半周期内，PWM 波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。
当r f 较低时，N 较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称的不利影响都较小，当r f 增高时，N 减小，一周期内的脉冲数减少，PWM 脉冲不对称的影响就变大。
因此，在采用异步调制方式时，希望采用较高的载波频率，以使在信号波频率较高时仍能保持较大的载波比。
3.2 同步调制同步调制——N 等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步。
基本同步调制方式，r f 变化时N 不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。
三相，公用一个三角波载波，且取N 为3的整数倍，使三相输出对称。
为使一相的PWM 波正负半周镜对称，N 应取奇数。
当N =9时的同步调制三相PWM 波形如图3-1所示。
r f很低时，c f 也很低，由调制带来的谐波不易滤除，r f 很高时，c f 会过高，使开关器难以承受。
为了克服上述缺点，可以采用分段同步调制的方法。
把r f 范围划分成若干个频段，每个频段内保持N 恒定，不同频段N 不同。
在r f 高的频段采用较低的N ，使载波频率不致过高，在r f 低的频段采用较高的N ，使载波频率不致过低。
图3-2分段同步调制一例,为防止c f 在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法。
同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现。
可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近。
图 3-1同步调制三相PWM波形图3-2分段同步调制方式举例4.PWM逆变电路的谐波分析使用载波对正弦信号波调制，产生了和载波有关的谐波分量。
谐波频率和幅值是衡量PWM逆变电路性能的重要指标之一。
分析方法：不同信号波周期的PWM波不同，无法直接以信号波周期为基准分析，以载波周期为基础，再利用贝塞尔函数推导出PWM波的傅里叶级数表达式，分析过程相当复杂，结论却简单而直观。