SPWM逆变电源LC滤波器的研究与设计

合集下载

单相SPWM逆变器输出电压滤波效果研究

单相SPWM逆变器输出电压滤波效果研究
拉普拉斯变换算子 。
图1 : 单 相 电压 型 S P WM 逆 变 器 电 路 图
载波
单相 S P WM逆变器连接滤波器仿真 电路见 图 2 , 输 出滤 波效果见 图 3 、 图4 。滤波前后谐波含量对 比见表 1 。
表 1 : 滤 波 前 后 谐 波 含 量 对 比表
由于逆变器输 出 的 S P WM 波含 有 大量 的谐 波成 分 , 因 此需要设计合适 的输出滤波器滤掉高次谐波分量 , 使输 出 电
[ 参 考 文献 ]
【 1 ] 王兆安 , 刘进 军.电力 电子技 术 [ M] . 北京: 机械工 业 出
版社. 2 0 0 8 .
的一种设 计方法[ J ]. 电气传动 , 2 0 0 3 , ( 3 ) .
Re s e a r c h o f S i n g l e— — p h a s e S PW M I n v e r t e r Ou t p u t Vo l t a g e F i l t e r Ef fe c t s
收 稿 日期 : 2 0 1 3 ~l 1 — 0 4
作者简 介: 巩瑞春( 1 9 7 0一) , 内蒙古土默 特左旗人 , 副教授 , 研 究方向 : 电子技 术应用。
4 2
用 MA T L A B / S i m u l i n k对采用单极性 单相桥 式逆变 电路
[ 2 ] 陈坚. 电力 电子学 [ M] . 北京 : 高 等教育 出版社 , 2 0 0 4 .
同时输 出电压产生 的, 流过 , J 的谐 波 电流 , 因滤波 电容 c对
谐 波电流的阻抗很小而 使谐波 电流几乎 全部 流入滤波 电容 C , 负载中几乎没有什么谐波 电流。 对基波 , 电感 , J 的阻抗 很 小, 基波压 降不 大 , 可 以使滤波器对负载基波 电压影 响不 大。 对基 波电压而言 , c的阻抗大 , 流入 C的基 波电流不大 , 它对

SPWM逆变器输出端无源滤波器的研究与设计的开题报告

SPWM逆变器输出端无源滤波器的研究与设计的开题报告

SPWM逆变器输出端无源滤波器的研究与设计的开题报告一、研究背景和意义SPWM(正弦波脉冲宽度调制)逆变器广泛应用于交流驱动、光伏发电及风能发电等领域。

然而,SPWM逆变器的输出端存在高次谐波,因此需要进行滤波,以减小对负载的影响,并满足一定的输出电压品质要求。

在现有滤波器设计中,常用的是有源滤波器,但是其加大了整个系统的复杂度和成本,并且容易出现稳定性问题。

与之相比,无源滤波器具有结构简单、稳定性高等优点,因此值得研究。

因此,本文将着眼于SPWM逆变器输出端的无源滤波器研究和设计,通过理论计算和实验验证,寻求设计一种高性能且低成本的无源滤波器的方案。

二、研究内容和方法本研究将按照以下步骤进行:1.分析和研究无源滤波器的原理和适用范围,其中包括传统的LC滤波器、LCL滤波器以及LLCL滤波器等结构。

2.综合考虑无源滤波器的设计指标,包括滤波器频率响应、损耗和体积等,选取一种合适的无源滤波器结构;3.利用SPWM逆变器的数学模型,建立滤波器的数学模型,并进行仿真计算,分析滤波器的性能表现,寻找优化方案;4.基于计算结果,进行滤波器电路的实际设计和制作,并进行实验验证,验证其性能表现和可靠性;5.总结和分析设计结果,以期达到高性能和低成本的目标。

三、预期成果和意义本研究拟设计一种高性能且低成本的SPWM逆变器输出端无源滤波器,其具有以下预期成果:1.提出了一种实用性强的无源滤波器设计方案,能够有效地减少高次谐波的影响,保证输出电压的品质要求;2.通过理论分析和实验验证,得到了滤波器的性能表现和工作特性,具有参考价值;3.本研究采用无源滤波器,相较于有源滤波器,具有结构简单、性能稳定等优点,有望在实践中推广应用。

四、进度安排1.文献调研和理论研究(2021年6月-2021年7月);2.滤波器结构和性能分析(2021年8月-2021年9月);3.滤波器电路设计和仿真计算(2021年10月-2021年11月);4.滤波器实验制作和测试(2021年12月-2022年1月);5.论文撰写和总结(2022年2月-2022年4月)。

基于SPWM控制的正弦波逆变器的研究与设计_张彦兵

基于SPWM控制的正弦波逆变器的研究与设计_张彦兵

波在相应区间内的面积相等。如图 2 所示。通过改变调制波的频 率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。
图 1 系统设计框图 系 统 中 DC 升 压 部 分 的 设 计 ,采 用 有 体 积 小 、低 耗 能 ,兼 具 电气隔离作用,宽输入的电压范围等诸多优点的反激式变换器。 DC-AC 部 分 ,采 用 全 桥 电 路 ,相 比 于 半 桥 电 路 ,不 仅 具 有 更 高 的 功 率 驱 动 能 力 ,而 且 控 制 方 案 灵 活 多 变 ,为 SPWM 的 设 计 提 供 了 硬 件 基 础 。 主 控 板 选 用 一 款 16 位 的 芯 片 , 该 款 芯 片 具 有 PWM、AD、PIT、SCI、SPI、CAN 总线等诸多模块。 调试软件界面 操作简单,能够满足该系统的设计应用。 2 SPWM 2.1 SPWM 原理 SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种使用较广泛的 PWM 调 制方法,基于采样控制理论中的一个结论: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。 SPWM 法就是以该结论为理论基础, 用脉冲宽度按正弦规 律变化的等效于正弦波等幅 PWM 波形, 控 制 逆 变 电 路 中 开 关 器件的通断, 使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦
示波器:Tektronix TPS2012 ×1
直流电源:SK1731SL2A ×1
万用表:VC9205 ×1
5.2 检测方案及结果
1)用示波器测量 H 桥 SPWM 驱动波形,测试结果如图 9 所
示。
(下转第 144 页)
144
机载蓄电池地面维护系统自检方法研究
表 3 维护过程中实时自检结果表
3.3 定期计量实验结果 在使用过程中,通过定期对维护系统进行计量,以保证维护

三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法

三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法

三相PWM逆变器输出LC滤波器设计方法一、本文概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展,三相PWM(脉宽调制)逆变器在电力系统中得到了广泛应用。

为了改善逆变器的输出波形质量,降低谐波对电网的污染,LC滤波器被广泛应用于逆变器的输出端。

本文旨在探讨三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计方法,分析滤波器的主要参数对滤波效果的影响,为工程师提供一套实用的滤波器设计流程和指导原则。

本文将首先介绍三相PWM逆变器的基本工作原理和LC滤波器的功能特点,然后详细阐述LC滤波器的设计步骤,包括电感、电容参数的选取,滤波器截止频率的计算等。

接着,本文将通过仿真和实验验证所设计的LC滤波器的性能,分析滤波效果与滤波器参数之间的关系。

本文将总结滤波器设计的关键因素,并给出一些实用建议,以帮助工程师在实际应用中更好地设计和优化LC滤波器。

通过本文的阅读,读者可以全面了解三相PWM逆变器输出LC滤波器的设计原理和方法,掌握滤波器参数的选择和优化技巧,为提升逆变器输出波形质量和电网稳定性提供有力支持。

二、三相PWM逆变器基础知识三相PWM(脉冲宽度调制)逆变器是一种电力电子设备,用于将直流(DC)电源转换为三相交流(AC)电源。

它是许多现代电力系统中不可或缺的一部分,特别是在可再生能源领域,如太阳能和风能系统中。

了解三相PWM逆变器的基础知识是设计其输出LC滤波器的前提。

三相PWM逆变器的基本结构包括三个独立的半桥逆变器,每个半桥逆变器都连接到一个交流相线上。

每个半桥由两个开关设备(通常是绝缘栅双极晶体管IGBT或功率MOSFET)组成,它们以互补的方式工作,以产生所需的输出电压波形。

PWM控制是逆变器的核心。

它涉及快速切换开关设备,以便在平均意义上产生所需的输出电压。

通过调整每个开关设备的占空比(即它在任何给定时间内处于“开”状态的时间比例),可以精确地控制输出电压的大小和形状。

三相PWM逆变器的一个关键特性是它能够产生近似正弦波的输出电压。

SPWM高频全桥逆变-输出LC滤波c

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。

SPWM高频全桥逆变-输出LC滤波c

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。

大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计

大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计

大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计一、概述随着可再生能源和电力电子技术的快速发展,电力系统中逆变器的应用越来越广泛。

PWM(脉冲宽度调制)电压源逆变器以其高效、灵活的控制方式在各类电能转换场合中占据了重要地位。

PWM逆变器产生的谐波对电网的影响不容忽视,设计合适的LC滤波器以滤除这些谐波,提高电能质量,成为了当前研究的热点。

大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计涉及多个方面,包括滤波器的拓扑结构、参数优化、动态性能分析等。

本文首先介绍了PWM逆变器的基本原理及谐波产生的原因,然后详细阐述了LC滤波器的设计原则和方法,包括滤波器拓扑结构的选择、电感电容参数的计算与优化、以及滤波效果的评价指标等。

在此基础上,本文还讨论了滤波器设计中的一些关键问题,如滤波器的动态性能、热设计、电磁兼容性等。

通过案例分析,本文验证了所提设计方法的有效性和实用性。

通过本文的研究,旨在为大容量PWM电压源逆变器的LC滤波器设计提供理论支持和实用指导,促进电力电子技术的可持续发展。

1. 介绍PWM电压源逆变器的应用背景及其在电力系统中的重要地位。

在现代电力系统中,PWM(脉宽调制)电压源逆变器已成为一种重要的电能转换装置,广泛应用于各种电力电子设备中。

作为一种将直流电能转换为交流电能的电子设备,PWM电压源逆变器在机械传动控制、电动机调速、太阳能电池、风能发电等领域发挥着至关重要的作用。

特别是在可再生能源领域,PWM电压源逆变器是太阳能电池板和风力发电机与电网之间的关键接口,能够实现电能的稳定、高效转换,从而满足各种负载的需求。

PWM电压源逆变器的核心在于其独特的脉宽调制技术,该技术能够根据输入信号的特点,以一定规律调制输出信号的占空比,从而达到对输出电压的精确调节。

这种技术不仅可以实现输出电压的频率和幅值的灵活调节,还能够生成各种不同形状的波形,如正弦波、方波和三角波等,以满足不同负载的需求。

PWM电压源逆变器还具有高效率、高可靠性、低谐波污染等优点,因此在电力系统中得到了广泛应用。

实验51-DC-AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究

实验51-DC-AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究

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。

本实验中程序采用DSP 控制方式,载波频率固定为10KHZ ,调制波频率为50HZ 频率。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
波进行滤除 , 以得 到 较 好 的正 弦 波 形[ 3 1 。 本 次设 计 采 用 常 K 型 两元件低通滤波器 , 即L C滤 波 器 。
以得 到 比较标 准 的 正 弦波 形 输 出 。S P WM 逆 变 器 输 出滤 波 ห้องสมุดไป่ตู้
多采用 L C低 通 滤 波 器 ,设 计 L C滤 波 器 时 .首 先 要 确 定 L C 滤波器的截止频率 , 滤 除 逆 变 器 输 出 电 压 中高 于 截 止 频 率 的 大 多 数低 次谐 波 :其 次 考虑 负 载 在 L C滤 波 器通 带 内 对输 出 的 衰 耗 以及 谐 波 在 基 波 中 的含 量 . 以确 定 适 合 于 所 设 定 截 止 频率 的负载 ; 最 后 考 虑 负 载 与 滤 波 器 输 出功 率 的关 系 , 使 滤
目前 逆变 技 术 主要 采 用 S P WM 控 制 方 式 . 由于 S P WM 调 制 会 在 逆 变 器 的输 出 电压 中 产 生 较 多 和 载 波 有 关 的 谐 波 分 量 ,所 以必 须 在 逆 变 器 的输 出侧 加 低 通 滤 波器 来 滤 除 谐 波 ,
波分量 , 这 些 谐 波 分 量 的频 率 和 幅 值 影 响 着 S P WM 逆 变 电 路 的输 出 , 所 以要分 析计算各 次谐波含量 , 并 设 计 滤 波 器 对 谐
张立广 。刘 正 中
( 西t _ r - 业 大学 电子 信 息 工程 学 院 , 陕 西 西安 7 1 0 0 3 2 ) 摘 要 :为 了使 基 于 S P WM 的 逆 变 器输 出较 好 的 正 弦 波 形 , 针对 S P WM 逆 变 器的 谐 波 特 点 , 采用单级 L C低 通 交 流 输 出滤 波 网络 。 为 使 滤 波 器 传 送 较 多 的有 功功 率 , 而返 回 逆 变 器 的无 功 功 率较 少 , 同 时将 特 定 次谐 波含 量 控 制 在 设 定 的
文 献标 识 码 : A
文 章 编 号 :1 6 7 4 — 6 2 3 6 ( 2 0 1 4 ) 0 6 — 0 1 7 2 — 0 3
LC i f l t e r r e s e a r c h a n d d e s i g n i n t h e S P W M i n v e r t e r
范围内, 提 出了一种单级 L c滤波器的设计方 法, 根 据该方法选择滤波 器的 L 、 C参 数 , 可以有效控 制谐 波含 量和逆 变
器的无功功率 , 得 到 较 好 的 正 弦 波形 输 出 。
关键 词 : S P WM; 逆 变器: 谐 波: L C滤 波 器
中图 分 类 号 : T N 7 1 3
Z HANG L i - g u a n g,L I U Z h e n g — z h o n g
( S c h o o l o fE l e c t r o n i c I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g , Xi ’ a n T e c h n o l o ic g a l U n i v e r s i t y , Xi ’ 7 1 0 0 3 2 , C h i n a )
Ab s t r a c t : I n o r d e r t o g e t b e t t e r o u t p u t o f t h e s i n u s o i d a l wa v e or f i l l b a s e d o n S P WM i n v e r t e r . f o r t h e h a r mo n i c c h a r a c t e r i s t i c s o f S P W M i n v e r t e r .t h e L C l o w - p a s s f i l t e r n e t wo r k w a s u s e d . I n o r d e r t o s e n d mo r e a c t i v e p o we r a n d r e t u m l e S S r e a c t i v e p o we r t o t h e i n v e r t e r . A t t h e s a me t i me t o c o n t r o l t h e c o n t e n t o f t h e p a ti r c u l r a h a r mo n i c i n t h e r a n g e s s e t i n a d v a n c e . P u t s f o r w a r d a me t h o d t o s e l e c t t h e f i l t e r p a r a me t e r s L,C,i t c a n e f f e c t i v e l y c o n t r o l t h e h a r mo n i c c o n t e n t a n d t h e r e a c t i v e p o w e r o f t h e i n v e r t e r t o g e t b e t t e r o u t p u t o f t h e s i n u s o i d a l w a v e f o m. r Ke y wo r d s : S P W M ;i n v e r t e r ;h a r mo n i c ;L C f i l t e r
第2 2卷 第 6期
Vo 1 . 2 2
No . 6
电子设 计工 程
E l e c t r o n i c De s i g n E n g i n e e r i n g
2 0 1 4年 3月
Ma r . 2 01 4
S P W M 逆 变 电源 L C 滤 波器 的研 究 与设计
相关文档
最新文档