摘要
逆变器是将原来的直流电转换成所需交流电的一种装置，其应用范围十分广泛，而随着高频逆变技术的发展，逆变器性能和逆变技术的应用都进入了崭新的发展阶段。作为逆变装置中最为简单的一种，单相电压型逆变器也在电力电子领域发挥着极其重要的作用。
本课程设计简单地介绍了当前逆变技术的应用，分析了单相逆变器的结构和工作原理，讨论了用PWM 调制技术实现逆变的方法。构建了基于开关模型的单相电压型逆变电路的单极性和双极性SPWM调制，以及电流跟踪逆变电路和双环控制逆变电路，并进行了MATLAB/SIMULINK的仿真，对仿真结果进行了分析，并得出相关结论。
关键词：逆变器；PWM调制；MATLAB/SIMULINK仿真
目录
第1章单相逆变电路 (1)
1.1 概述 (1)
1.2 逆变技术的应用 (1)
1.3 单相逆变电路 (2)
1.3.1 单相电压型逆变结构及工作原理 (2)
1.3.2单相电流型逆变结构及工作原理 (4)
1.3.3单相电流型和单相电压型的比较 (5)
第2章PWM调制技术 (7)
2.1 概述 (7)
2.2 PWM调制基本原理 (7)
2.3 PWM调制的实现 (8)
2.3.1 载波比和调制深度 (9)
2.3.2 开关频率和开关损耗 (9)
2.3.3 调制方式 (10)
2.3.4 采样方式 (10)
2.3.5控制方式 (12)
2.4 逆变电路的PWM控制技术 (12)
第3章基于MATLAB仿真及建模 (14)
3.1 单相电压型逆变电路双极性SPWM仿真 (14)
3.2 单相电压型逆变电路单极性SPWM仿真 (15)
3.3 单相跟踪控制逆变器仿真 (17)
3.4 单相全桥逆变电路仿真 (19)
3.5 仿真结果分析 (23)
总结 (24)
参考文献 (25)
第1章单相逆变电路
1.1 概述
所谓“逆变”就是将直流电能变换成交流电能，逆变技术作为现代电力电子技术的重要组成部分，正成为电力电子技术中发展最为活跃的领域之一，其应用极其广泛。特别是在近些年，随着高频逆变技术的发展，逆变器性能和逆变技术的应用都进入了崭新的发展阶段[1-2]。
随着各个领域对产品性能要求的不断提高，以及越来越多的用电设备对供电电源要求的多元化，由交流电网提供工频交流电源的单一供电方式已经不能满足产品和生产的实际需要。很多产品和电气设备都要求将不同形式的原始输入电能进行变换，以得到幅值和频率等参数符合各自要求的电能形式，如通信电源、弧焊电源、医用电源、感应加热电源、化工电源、汽车电源和电动机调速电源等。目前，这些电能的变换一般都是采用电力电子技术来实现，其中，应用最多的是通过整流和逆变相组合的方式实现电能转换。
逆变技术的种类很多，分类方式也各有不同，常用分类有如下几种：
1）按输入电量的形式：电压型逆变；电流型逆变。
2）按输出电平的数目：两电平逆变；三电平逆变；多电平逆变。
3）按输出交流的相数：单相逆变；三相逆变；多相逆变。
4）按输出交流电量的波形：正弦波逆变；非非正弦波逆变。
5）按输出电能流向：有源逆变；无源逆变。
6）按输出交流电的频率：工频逆变；中频逆变；高频逆变。
各种形式的逆变技术都各具特点和适合其应用的领域，因此，针对特定的需求，研发出与其相适用的变频装置，显得尤为关键。
1.2 逆变技术的应用
逆变电路时将原来的直流电转换成所需交流电的一种电力电子电路，其应用范围十分广泛，在许多的领域发挥着重要作用[3]。
1）交流电机的变频调速
通过控制交流电机的电压、电流和频率来调节交流电机转速的变频调速技术和产品，广泛应用于风机、水泵、机床、轧机等场合。在轨道交通牵引领域上，变频调速技术解决了以往交流电机调速性能不够好等问题，使其在成本、功率质量比维护性等方面优于直流电机，使得交流牵引技术成为轨道交通牵引动力的重要发展方向。
2）不间断电源系统
为了保证给用户可靠的、优质的、持续不断地供电，常使用不间断电源。不间断电源的核心技术就是将蓄电池中的直流电能逆变为交流电能的逆变技术。
3）感应加热
由于逆变器通过控制开关管，能够产生很高频率的交流电，利用涡流效应使金属被感应
加热，达到加热的目的，其典型的应用有中频炉、高频炉及电磁炉等。
4）开关电源
由一种直流电获得其他形式的直流电，包括各种体积小重量轻的高频开关电源，其中绝大多数包含了DC—AC高频内调制的中间过程。
5）变频电源
变频电源输出不同于电网频率的的恒压、恒频交流电，它们为从电网向采用不同制式的设备供电提供了方便。比如飞机上设备供电制式为400HZ 的交流电，为了在地面对这些设备进行调试、实验等工作，就必须采用输出频率为400HZ 的变频电源。
6）电子整流器
普通日光灯整流器由于工作在工频电压下，不但功率因数差，效率低，而且体积大、重量重。采用逆变技术设计的电子整流器，能有效地提高效率和功率因数，并可以大幅度降低体积和重量，实现了绿色照明。
7）家用电器
为了节能和改善使用性能，在现代的家用电器中，无不渗透着电力电子技术的最新成就，一些技术含量很高的新产品不断上市，如变频空调、微波炉等。
8）有源滤波和无功补偿
为了消除电网的谐波污染，抑制谐波电流，提高供电系统的功率因数，对工频交流电网进行有源滤波和无功补偿技术的核心是逆变技术。
除此之外，逆变电路还有许多的应用，如风力发电机的变速恒频励磁、太阳能发电控制系统以及高压直流输电技术。
逆变技术除了完成将交流电转换成交流电最为简单的任务外，更为重要的在于其节能、高效和低耗的优势，在能源短缺的今天，逆变技术显示出其强大的生命力和不容置疑的发展前景。
1.3 单相逆变电路
1.3.1 单相电压型逆变结构及工作原理
单相电压型逆变电路有单相半桥、单相桥式以及带中心抽头变压器的逆变电路。单相半桥逆变电路由一对桥臂和一个带中点的直流电源构成。负载连接在直流电源中点与两个桥臂连接点之间，T1与T2两个开关管在导通和关断控制上互补。如图1-1所示，负载为感性负载，负载电流为近似正弦波，工作波形如图1-2所示[2-3]：
图1-1 单相半桥逆变电路结构 图1-2 半桥电路工作波形
工作原理：在t ωπ=时刻前，T1通、T2断，o i 经T1和直流电源流动，输出电压o u 为正。在t ωπ=时刻时，关断T1并给T2导通信号，由于感性负载不能立刻改变电流流动方向，于是D2导通，o i 经D2与直流电源续流，直到o i 衰减到零T2才真正导通，o i 开始反向。在2ππ期间，无论是D2导通还是T2导通，输出电压o u 均为负。同理，在2t ωπ=时，关断T2并给T1导通信号，则o i 先经D1续流，直到o i 变到零并改变方向后T1才真正导通，在此期间o u 为正。
单相半桥逆变电路的优点是结构简单，使用的器件少；但是输出电压的幅值很低，直流电压利用率很低，且需要两个直流电源若采用电容器，还必须控制中点的平衡。因此单相半桥逆变电路只适用于小功率的场合。
由两个单相半桥逆变电路组合，形成了单相桥式逆变电路，假设其负载仍是感性负载电流近似正弦波，电路结构和工作波形分别如图1-3和1-4。
图1-3 单相全桥逆变电路结构图图1-4 全桥电路工作波形
工作原理：与单相半空桥逆变电路类似，只是电路中T1与T4、T2与T3的通、断控制信号相同并且互补，二极管用于续流作用。在阻感负载时，可以采用移相方式调节逆变电路的输出电压，这称为移相调压，移相调压实际上是调节输出电压脉冲的宽度，从而调节输出电压的有效值。
全桥型电路的开关器件电压不高，输出功率大，但使用的开关器件多，驱动比较的复杂，一般适用于大功率的逆变器。若逆变电路输出地功率较大时，可采用P—MOSFET，IGBT等高频自关断器件；若输出功率特别大时，气开关器件GTO，IGCT等。
带中心抽头变压器（零式电路）的逆变电路结构图如图1-5所示。
图1-5 带中心抽头变压器逆变电路
其输出变压器原边绕组有中心抽头，副边输出接负载，交替驱动两个开关器件，经变压器耦合给负载
U和负载相同，变压器匝数比为加上矩形波交流电压，两个二极管的作用是提供无功能量的反馈通道。在d
1：1：1时，o u和o i波形及幅值与全桥电路的完全相同。该逆变电路只用了两个开关器件，是全桥电路的一半，且降低了对直流电源的要求，但是开关管在关断时所承受的电压应力是全桥逆变电路的两倍，而且必须采用有一个中心抽头的变压器，这种逆变电路适用于低压小功率而又必须将直流电源与负载电气隔离的场合。
1.3.2单相电流型逆变结构及工作原理
电流型逆变电路时在电压型逆变电路之后出现的，随着晶闸管耐压水平的提高，电流型逆变电路得到了较快的发展。电流型逆变电路的结构比较简单，用于交流电动机调速时可以不附加其他电路而实现再生制动，发生短路时危险较小，对晶闸管关断时间要求不高。电流型逆变电路对晶闸管的耐压要求比较高，适用于对动态特性要求较高，调速范围较大的交流调速系统。电流型逆变电路一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似看成直流电流源。
电流型逆变电路突出的特点是直流侧串大电感，电流基本没有脉动，相当于恒流源；可以直接确定交流侧输出的电流波形，与负载无关；直流侧电感起缓冲无功能量的作用因此无需反并联二极管。电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多，器换流方式有负载换流、强迫换流。
与单相电压型逆变电路相比，单相电流型逆变电路可控开关上不需要反并联无功反馈二极管，这是因为电流源的强制作用，电流不可能反向流动之故。单相电流型逆变电路采用较多的是桥式电路。
单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路结构原理图如1-6所示：
图1-6 单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路
工作原理：此电流型逆变电路由4个桥臂组成，每个桥臂的晶闸管各串一个电抗器T L 以限制晶闸管开通时的/di dt ，使桥臂1、4和2、3以1000~2500HZ 的中频轮流导通，可得到中频交流电。它采用负载换相方式工作，要求负载电流超前于电压。
因为是电流型逆变电路，输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。因基波频率接近负载电路谐振频率，故负载对基波呈高阻抗，对谐波呈低阻抗，谐波在负载上产生的压降很小，因此负载电压波形接近正弦波。
工作波形如图1—7所示。在一个周期内，有两个稳定导通阶段和两个换流阶段。
12t t 时段为晶闸管T1和T4稳定导通时段，负载电流o d i I =，在2t 时刻前电容C 上建立了左正右负的电压。
24t t 时段为换流阶段。时刻触发晶闸管T2和T3开通，进入换流阶段。换流电抗器T L 使T1、T4不能立刻关断，其电流由d I 逐渐减小，T2、T3电流也由零逐渐增大。2t 时刻后，4个晶闸管全部导通，负载电压经两个并联的放电回路同时放电。一个回路是经1T L 、1T 、3T 、3T L 到C ；另一个回路是经2T L 、2T 、4T 、1T L 到C 。当4t t =时，T1、T4上的电流减小至零关断，直流侧电流全部从T1、T4移到T2、T3，换流阶段结束。其中42t t -称为换流时间。
晶闸管在电流减小到零时，还需要一段时间才能恢复正向阻断能力。因此，为了保证晶闸管的可靠关断，在换流结束后还要使T1、T4承受一段反压时间t β，54t t t β=-应大于晶闸管的关断时间q t 。如果T1、T4尚未恢复阻断能力就被加上正向电压，会重新导通，这样4个晶闸管同时稳态导通，逆变电路处于短路
状态，造成逆变失败。
图1-7 并联谐振式逆变电路工作波形
单相并联谐振电路常用于感应加热，而电路中等效的L、R值都在不断变化，为使电路始终保持并联谐振，控制电路必须跟随主电路参数的变化调节逆变频率。当逆变电路频率不变时，通过调节直流侧电流可以调节逆变电路的输出功率。有时也可以通过调节逆变频率，使其略偏离谐振频率，从而实现其输出功率的调节。
1.3.3单相电流型和单相电压型的比较
单相电压型和单相电流型逆变电路主电路的拓扑结构不同，它们的应用领域也有较大的区别，总结几点如下[3]：
1）电压源型逆变器采用大电容作储能（滤波）元件，逆变器呈现低内阻特性，直流电压大小和极性不能改变，能将负载电压箝在电源电压水平上，浪涌过电压低，适合于稳频稳压电源，不可逆电力拖动系统、多台电机协同调速和快速性要求不高的应用场合。
电流源型逆变器电流方向不变，可通过逆变器和整流器的工作状态变化，实现能量流向改变，实现电力拖动系统的电动、制动运行，故可应用于频繁加、减速，正、反转的单机拖动系统。
2）电流源型逆变器因用大电感储能（滤波），主电路抗电流冲击能力强，能有效抑制电流突变、延缓故障电流上升速率，过电流保护容易。电压源型逆变器输出电压稳定，一旦出现短路电流上升极快，难以
获得保护处理所需时间，过电流保护困难。
3）采用晶闸管元件的电流源型逆变器依靠电容与负载电感的谐振来实现换流，负载构成换流回路的一部分，不接入负载系统不能运行。
4）电压源型逆变器必须设置反馈（无功）二极管来给负载提供感性无功电流通路，主电路结构较电流源逆变器复杂。电流源型逆变器无功功率由滤波电感储存，无需二极管续流，主电路结构更简单。
第2章 PWM 调制技术
2.1 概述
在许多应用领域中，都要求逆变器的输出电压与频率能够同时、连续、平滑地调节。过去由于受电力半导体开关的限制，逆变器主要为方波逆变器。电压控制多采用脉冲幅值调制（PAM ）控制方式，即电压控制与频率控制分开进行，通过调节直流测电源电压来改变逆变器的输出电压的大小。PAM 控制的主要问题：一是输出电压是方波，其谐波成分大；二是由于是通过改变直流侧电压来改变输出的交流电压的大小，而中间直流电路中有大的电容，其电压的改变需要较长的时间，故动态响应特性较差；三是由于有两个功率调节环节，所以系统的结构与控制比较复杂，效率低。
脉冲宽度调制（PWM 调制）完全不同于PAM ，它将电压控制与频率控制集中在逆变器上同时完成。其主要的特点是：通过对逆变器开关器件的通、断控制，使逆变器输出一系列幅值相等而宽度不同的脉冲，用它来代替正弦波；利用一定的规则控制各脉冲的宽度，可实现逆变器输出电压与频率的同时调节；系统简单，动态响应好。在脉冲宽度调(SPWM)的谐波分量最少，应用最广。
1964年，德国的A.Schonung 等人吧通信系统中的调制概念推广应用于变频调速系统，为现代逆变技术的实用化和发展开辟了崭新的道路。经过几十年的发展，PWM 就似乎日益成熟并被广泛应用于各种逆变装置中。近年来，随着微处理器技术的飞速发展，数字化PWM 技术又为传统的PWM 技术注入了新的内涵，使得PWM 方法和实现不断优化和翻新，从早期的追求电压波形正弦，到电流波形正弦，再到电流波形正弦，再到控制负载电机的磁通正弦，并进而发展到提高系统效率、降低电机转矩脉动和减小谐波噪声等，PWM 技术正处于一个不断创新、不断发展的阶段，在该领域的研究和发展也方兴未艾[3]。
2.2 PWM 调制基本原理
利用半导体器件将直流输入变换成交流输出的方法，根据半导体器件的工作模式可以分为两类：线性工作模式和开关工作模式。
线性工作模式中，半导体器件必须长期同时承受较高的电压和负载电流，从而产生较大的功耗，不但使得设备的效率低下，而且对于如何散热也是一个非常难解决的问题，因此在逆变装置中应用较少。但工作在线性模式中时，其输出信号的失真很小、动态响应速度非常的快，因此在一些对输出波形畸变和动态响应要求较高的场合也得到了应用，最典型的应用就是音响设备中的功放。
工作在线性区的半导体之所以没得到广泛的应用，其主要是因为同时承受较高的电压和电流，使得功耗较大，不适合在大功率逆变装置中应用，但开关工作模式却很好的避免了这个问题，因此也得到了更广泛的应用。
现以单相电压型半桥式逆变电路的正弦脉宽调制为例，其拓扑结构图和工作波形分别如图2-1、2-2所示。在断态时，由于器件中电流为零，损耗也就等于零，而通态时损耗的大小则取决于开关器件通态压降和通态电流，由于开关器件的通态压降一般较小，再加上开关过程中的开关损耗，开关模式的损耗也远远小于线性工作模式的损耗，因此，包括逆变装置在内的各种电力电子装置基本都会采用开关模式。 正弦波脉宽调制的控制思想是利用逆变器的开关元件，由控制线路按一定的规律控制开关元件是否通断，从而在逆变器的输出端获得一组等幅、等距而不等宽的脉冲序列。其脉宽基本上按正弦分布，可以此脉冲列来等效正弦电压波形，图2-2a 所示的sin o om u U t ω=即正弦波的的波形图. 而电压型逆变电路的输出
电压是方波，如果将一个正弦半波电压分成N等份，并把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形的脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应正弦等份的中点重合，得到如图2-2b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办法来等效。可以看出，该PWM 波形的脉冲宽度是按正弦规律变化，称为SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)波形。根据采样控制理论，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。脉冲频率越高，SPWM波形越接近正弦波。逆变电路输出电压为SPWM波形时，其低次谐波得到很好的抑制和消除，高次谐波又能很容易滤去，从而可获得畸变率很低的正弦输出电压。
图2-1 电压型单相半桥逆变电路
图2-2 脉冲宽度调制的脉冲波形
由上述分析可知，半导体器件工作在开关状态，避免了器件同时承受高电压和大电流，因此其损耗要比线性模式小很多，设备的利用率得以提高，但也会发生波形失真现象。进一步分析可知，通过选取不同的调制波形（参考波形），可以改变输出波形的变化规律，而通过按比例改变脉冲宽度的方法则可以改变输出电压的大小。
2.3 PWM调制的实现
湖南文理学院 课程设计报告 三相PWM逆变器的设计 课程名称：专业综合课程设计 专业班级：自动化10102班
摘要 本次课程设计题目要求为三相PWM逆变器的设计。设计过程从原理分析、元器件的选取，到方案的确定以及Matlab仿真等，巩固了理论知识，基本达到设计要求。 本文将按照设计思路对过程进行剖析，并进行相应的原理讲解，包括逆变电路的理论基础以及Matlab仿真软件的简介、运用等，此外，还会清晰的介绍各个环节的设计，比如触发电路、控制电路、主电路等，其中部分电路的绘制采用Proteus软件，最后结合Matlab Simulink仿真，建立了三相全控桥式电压源型逆变电路的仿真模型，进而通过软件得到较为理想的实验结果。 关键词：三相PWM 逆变电路Matlab 仿真
Abstract The curriculum design subject requirements for the design of the three-phase PWM inverter. Design process from the principle of analysis, selection of components, to scheme and the Mat-lab simulation, etc., to consolidate the theoretical knowledge, basic meet the design requirements. This article will be carried out in accordance with the design of process analysis, and the corresponding principles, including the theoretical foundation of the inverter circuit and introduction, using Matlab simulation software, etc., in addition, will also clearly introduces the design of every link, such as trigger circuit, control circuit, main circuit, etc., some of the drawing of the circuit using Proteus software, finally combined with Matlab Simulink, established a three-phase fully-controlled bridge voltage source type inverter circuit simulation model, and then through the software to get the ideal results. Keywords: Matlab simulation, three-phase ,PWM, inverter circuit
第1章概述 任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整正弦波逆变电源是连续控制的线性正弦波逆变电源。这种传统正弦波逆变电源技术比较成熟,并且已有大量集成化的线性正弦波逆变电源模块,具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点、但其通常都需要体积大且笨重的工频变压器与体积和重量都不得和很大的滤波器。由于调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射极之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右。另外,由于调整管上消耗较大的功率,所以需要采用大功率调节器整管并装有体积很大的散热器,很难满足现代电子设备发展的要求。在近半个多世纪的发展过程中，正弦波逆变电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛的应用，正弦波逆变电源技术进入快速发展期。 正弦波逆变电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。它的功耗小，效率高，正弦波逆变电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器，此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此正弦波逆变电源具有重量轻、体积小等优点。另外，于功耗小，机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高，一般串联稳压电源允许电网波动范围为220V±10%,而正弦波逆变电源在电网电压在110～260V范围变化时,都可获得稳定的输出阻抗电压。正弦波逆变电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使正弦波逆变电源装置空前的小型化,并使正弦波逆变电源进入更广泛的领域,特别是在高新技术领域的应用,扒动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外正弦波逆变电源的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具
三相无源逆变器的构建及其MATLAB仿真1逆变器 1.1逆变器的概念 逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。 1.3逆变器的分类 现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。 2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。 3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。 4)……………. 2 三相逆变电路 三相逆变电路，是将直流电转换为频率相同、振幅相等、相位依次互差为120°交流电的一种逆变网络。 图 1 三相逆变电路
日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生。 4MATLAB仿真 Matlab软件作为教学、科研和工程设计的重要方针工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。该软件的应用可以解决电机电器自动化领域的诸多问题。利用其中的Simulink模块可以完成对三相无源电压型SPWM逆变器的仿真，并通过仿真获取逆变器的一些特性图等数据。 图 2 系统Simulink 仿真 所示为一套利用三相逆变器进行供电的系统的Matlab仿真。系统由一个380v的直流电源供电，经过三相整流桥整流为三相交流电,并进行SPWM正弦脉宽调制。输出经过一个三相变压器隔离后通入一个三相的RLC负载模块（Three phase parallel RLC）。加入了两个电压测量单元voltage measurement和voltage measurement1，并将结果输出到示波器模块Scope1.
电力电子技术课程设计 班级 学号 姓名 电气工程及其自动化 二零一五年一月
目录 1 绪论 (2) 1.1 电力电子简介 (2) 1.2 课程设计的目的与要求 (2) 1.3 课程设计题目 (3) 1.4 仿真软件的使用 (3) 2 工作原理 (4) 2.1 逆变电路原理 (4) 2.1.1 电压型逆变电路 (4) 2.1.2 电流型逆变电路 (6) 2.2单相桥式PWM逆变电路的基本原理 (10) 2.2.1 单极调制法 (11) 2.2.2 双极调制法 (12) 3 电路的设计过程 (13) 3.1 逆变控制电路的设计 (13) 3.2 正弦波输出变压变频电源调制方式 (14) 3.2.1 正弦脉宽调制技术 (14) 3.2.2单极性调制方式 (15) 3.2.3 双极性调制方式 (15) 3.2.4 单极性倍频调制方式 (15) 3.3 3种调制方式下逆变器输出电压谐波分析 (16) 4 仿真实验与结果 (17) 4.1 单相桥式PWM逆变主电路原理图 (17) 4.2 仿真所得波形 (17) 5 仿真结果分析 (19) 6 心得体会 (20) 7 参考文献 (21)
1 绪论 1.1 电力电子简介 随着电力电子技术的飞速发展，正弦波输出变压变频电源已被广泛应用在各个领域中，与此同时对变压变频电源的输出电压波形质量也提出了越来越高的要求。对逆变器输出波形质量的要求主要包括两个方面：一是稳态精度高；二是动态性能好。因此，研究开发既简单又具有优良动、静态性能的逆变器控制策略，已成为电力电子领域的研究热点之一。电力电子器件的发展经历了晶闸管（SCR）、可关断晶闸管（GTO）、晶体管（BJT）、绝缘栅晶体管（IGBT）等阶段。目前正向着大容量、高频率、易驱动、低损耗、模块化、复合化方向发展，与其他电力电子器件相比，IGBT具有高可靠性、驱动简单、保护容易、不用缓冲电路和开关频率高等特点，为了达到这些高性能，采用了许多用于集成电路的工艺技术，如外延技术、离子注入、精细光刻等。IGBT最大的优点是无论在导通状态还是短路状态都可以承受电流冲击。它的并联不成问题，由于本身的关断延迟很短，其串联也容易。尽管IGBT模块在大功率应用中非常广泛，但其有限的负载循环次数使其可靠性成了问题，其主要失效机理是阴极引线焊点开路和焊点较低的疲劳强度，另外绝缘材料的缺陷也是一个问题。在现有的正弦波输出变压变频电源产品中，为了得到SPWM波，一般都采用双极性调制技术。该调制方法的最大缺点是它的4个功率管都工作在较高频率(载波频率)，从而产生了较大的开关损耗，开关频率越高，损耗越大。本次课程设计研究单相桥式PWM逆变电路，通过该电路实现逆变电源变压、变频输出。 1.2 课程设计的目的与要求 1. 进一步熟悉和掌握电力电子原器件的特性； 2. 进一步熟悉和掌握电力电子电路的拓扑结构和工作原理； 3. 掌握电力电子电路设计的基本方法和技术，掌握有关电路参数的计算方 法；
单相正弦波变频电源 摘要：本设计是通过模拟和数字的方法来产生SPWM信号。采用89C51单片机产生正弦波基波，采用NE555芯片产生高度线性等腰三角波载波。基波和载波通过高速电压比较器LM311比较产生与之对应的SPWM驱动信号。SPWM驱动信号经整形电路、死区电路、驱动功放隔离电路完成对全桥场效应管的开通和关断,从而完成将直流电压逆变成所需频率的正弦交流电。而调压电路采用前级DC-DC独立调压来实现，实现直流稳压。改变单片机正弦波输出频率来实现逆变输出SPWM 交流调频的功能。采用芯片AD637对输出电压、电流进行真有效值变换，经A/DTLC549变换后送单片机处理，实时对逆变输出进行监控，保证输出电压的稳定性。输出电压波形为正弦波，输出频率可变，能够测量和显示电源输出电压、电流、具有过流保护、过压保护电路、空载报警电路等。同时基于UC3845多路隔离反击式开关电源为系统供电。 在研究和设计的基础上制作了样机，完成了大部分的调试工作，达到了预期的目的。 关键词：升压；场效应管；检测电路；逆变
Abstract:The SPWM signal is produced by the way of analog and digita in the design.The fundamental wave is produced by 89C51 chip,and the sine t riangle carrier wave is produced by NE555 chip.SPWM drive signal is generated by the high-speed voltage comparator LM311. The turn-on and turn-off of mosfet are controlled by SPWM drive signal from the shaping circuit, the dead zone circuit, the power am plifier circuit to bring out the required frequency of the sinusoidal alternating current in DC/AC convertion.The voltage regulating circuit uses DC-DC independent voltage regulating to realize, Change the frequence of the sine wave that is the output of the MCU will realize the function of inverse output SPWM AC frequency modulation .Use AD637 to complete voltage and current true effective value transform and then send the result to A/DTLC549. Through AD exchange the output will be send to the MCU to be processed,according to the result to monitor the inverse output and to ensure the stability of the output voltage. The waveform of the output voltage is sine-wave,its frequence can be changed.The voltage and current of the Power source can be e over-current and over-voltage protection circuit, an o-load alarm circuit and smeasured and the result can be displayed on the LCD.The power source include tho on. At the same time use multi-channel isolate Counter type switch power as system power supply. On the basis of research and design,a prototype of principle is produced.the most of debugging of the whole system is completed. Keyword:boost；mosfet；detection circuit；inverter
基于电压空间矢量控制的三相逆变器的研究 1、SVPWM逆变电路的基本原理及控制算法 图1.1中所示的三相逆变器有6个开关，其中每个桥臂上的开关工作在互补状态，三相桥臂的上下开关模式得到八个电压矢量，包括6个非零矢量(001)、(010)、(011)、(100)、(101)、(110)和两个零矢量(000)、(111). 图1.-1 三相桥式电压型有源逆变器拓扑结构 在平面上绘出不同的开关状态对应的电压矢量，如图1.2所示。由于逆变器能够产生的电压矢量只有8个，对与任意给定的参考电压矢量，都可以运用这8个已知的参考电压矢量来控制逆变器开关来合成。 3 U(011) 1 U(001)5 U(101) 4 U(100) 6 U(110) 2 U(010) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ U(000) 7 U(111) β c U θ β u α u 1 sv U2 sv U 3 sv U 图1.2 空间电压矢量分区 图1.2中，当参考电压矢量在1扇区时，用1扇区对应的三个空间矢量U sv1、U sv2、U sv3 来等效参考电压矢量。若1.2 合成矢量 ref U所处扇区N的判断 三相坐标变换到两相β α-坐标： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ) ( ) ( ) ( 2 3 - 2 3 2 1 - 2 1 - 1 3 2 ) ( ) ( t t t t t u u u u u co bo ao β α （1.1）
根据u α、u β的正负及大小关系就很容易判断参考电压矢量所处的扇区位置。如表1.1所示。 表1.1 参考电压矢量扇区位置的判断条件 可以发现，扇区的位置是与u β、 u u βα-3及u u βα--3的正负有关。为判断方便，我们设空间电压矢量所在的扇区N N=A+2B+3C （1.2） 其中，如果u β ＞0，那么A=1,否则A=0 如果u u βα-3 ＞0，那么B=1,否则B=0 如果u u βα--3 ＞0，那么C=1,否则C=0 1.3 每个扇区中基本矢量作用时间的计算 在确定参考电压矢量的扇区位置后，根据伏秒特性等效原理，采用该扇区三个顶点所对应的三个电压空间矢量来逼近参考电压矢量。以参考电压矢量位于3扇区为例，如图1.3所示，参考电压U ref 与U 4的夹角为γ。 β 1 4 图1.3 电压空间矢量合成示意图 根据伏秒特性等效原理算出 () ???? ? ? ? ?? ????--==-=T T T T V T u T V T u u T s dc s ref dc s ref ref 21021 33321 β β α （1.3）
单相逆变器的软件设计
摘要 随着电力电子技术的迅猛发展，逆变技术广泛应用于航空、航海等国防领域和电力系统，交通运输、邮电通信、工业控制等民用领域。特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。利用新能源的关键技术--逆变技术，能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的直流电能变换成交流电能与电网并网发电。因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。理论联系实际，将书本上所学到的知识与实际设计结合起来，学习电力电子基本理论，掌握单相电压型逆变器的工作原理和SPWM原理，并进行详细的设计分析，掌握其控制方式及在电力系统中的重要作用。 关键词：逆变技术，单相电压型逆变器，SPWM原理
ABSTRACT With the rapid development of power electronics technology, the inverter technology is widely used in aviation, navigation and other fields of national defense and the electric power system, transportation, telecommunications, industrial control and other civilian areas. Especially with the oil, coal and natural gas and other major energy shortage, the development and utilization of new energy has been paid more and more attention. The key technology of new energy, inverter technology, the battery, DC can be converted into AC power grid connected power generation solar cell and fuel cell and other new energy conversion. Therefore, inverter technology plays a very important role in the field of new energy development and utilization. The theory with practice, apply on the books knowledge and practical design combine learning power electronics basic theory, master the working principle and the principle of SPWM single-phase voltage type inverter, and design a detailed analysis, palm Hold the control mode and the important role in the power system. Keywords: Inverter technology ，Single phase voltage source inverter ，SPWM principle
电气与电子信息工程学院计算机控制课程设计
单相半桥无源逆变电路设计设计题目：（专升本）班专业班级：电气工程及其自动化2010 学号： 2 勇姓名：朱 组人：严康孙希凯同黄松柏指导教师：南光群 2011/11/21 设计时间：2011/11/13～ 电力电子室设计地点：课程设计成绩评定表电力电子 学勇 2 姓名朱单相半桥无源逆变电路设计课程设计题 26 / 1
26 / 2 指导教师签字： 日20 12 月2011年 《电力电子课程设计》课程设计任务书 1学期2012 学年第～2011 2010电气工程及其自动化勇专业班级学生姓名：朱
专升本 工作部门：电气学院电气自动化教指导教师：南光群、黄松柏研室 一、课程设计题目： 单相桥式晶闸管整流电路设计1. 2. 三相半波晶闸管整流电路设计 3. 三相桥式晶闸管整流电路设计降压斩波电路设计 4. 升压斩波电路设计5. 单相半桥无源逆变电路设计6. 7. 单相桥式无源逆变电路设计单相交流调压电路设计8. 逆变器设计SPWM9. 三相桥式26 / 3 二、课程设计内容 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数； 3. 编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告（5000字以上）。
注：详细要求和技术指标见附录。 三、进度安排 1．时间安排 ．执行要求2电力电子课程设计共9个选题，每组不得超过6人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的系统主电路、控制电路等详细的设计（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告基本相同，甚至完全一样。 四、基本要求 （1）参考毕业设计论文要求的格式书写，所有的内容一律打印；
单相光伏并网逆变器的研究
轮机工程学院
摘要 能源危机和环境问题的不断加剧，推动了清洁能源的发展进程。太阳能作为一种清洁无污染且可大规模开发利用的可再生能源，具有广阔应用前景。并且伴随“智能电网”理论的兴起，分布式电力系统正日益受到关注，光伏逆变系统作为分布式电力系统的一种重要形式，使得对该领域的研究具有重要的理论与现实意义。 论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上，探讨了光伏逆变系统的主要关键技术，对直接影响光伏逆变系统的工作效率以及工作状态的最大功率点跟踪控制、光伏逆变器控制等技术进行了详细研究。 为研究光伏逆变系统，本文建立了一套完整的光伏逆变系统模型，主要包括光伏电池模块，前级DCDC变换器，后级DCAC逆变器，以及相应的控制模块。为了提高系统模型的准确性及稳定性，论文设计了一种输出电压随温度光照改变的光伏电池模型，提出了一种基于Boost 升压变换器的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并且将正弦脉冲宽度调制技术（SPWM）应用于逆变器控制。最后在MatlabSimulink软件环境下搭建了光伏逆变系统的整体模型，完成系统性的实验验证。 经过仿真实验验证，所提出的光伏逆变系统设计方案正确可行，且输出达到了设计要求，为进一步实现并网功能提供了条件，具有较高的实用参考价值。 关键词：光伏电池；最大功率点跟踪；光伏逆变系统；正弦脉冲调制技术
ABSTRACT With intensify of the energy crisis and environmental problems, the development of clean energy . The solar energy because of its friendly-environmental advantage and renewable property. With the proposition of the Smart Grid, Distributed Power System . As an important form of Distributed Power System, photovoltaic inverter system is the key of the research in this field. This paper discusses the key techniques of photovoltaic inverter system on the basis of analysis of development and research techniques such as maximum power point tracking (MPPT) which work efficiency and work condition and technology of PV inverter. In order to research PV inverter system, this paper builds an integral model, including PV battery model and DCDC converter and DCAC single phase inverter as well as corresponding control models. In order to improve the validity and the stability of the system, the paper
德州职业技术学院 毕业设计（论文） （2012届毕业生） 题目小功率单相逆变电源的设计制作 指导教师张洪宝 系部电子与新能源工程技术系 专业应用电子技术 班级09级应用电子技术 学号 200902050124 姓名张艳霞 2011年 9月 19 日至 2011年 11月 18日共 9 周
该设计主要应用电力电子电路技术和开关电源电路技术有关知识。涉及模拟集成电路、电源集成电路、直流稳压电路、开关稳压电路等原理，充分运用芯片KA7500B的固定频率脉冲宽度调制电路及场效应管（N沟道增强型MOSFET）的开关速度快、无二次击穿、热稳定性好的优点而组合设计的电路。该逆变电源的主要组成部分为：DC/DC电路、输入过压保护电路、输出过压保护电路、过热保护电路、DC/AC变换电路、振荡电路、全桥电路。 在工作时的持续输出功率为150W，具有工作正常指示灯、输出过压保护、输入过压保护以及过热保护等功能。该电源的制造成本较为低廉，实用性强，可作为多种便携式电器通用的电源。 关键词：过热保护；过压保护；集成电路；振荡频率；脉宽调制
The main application of power electronic circuit design technology and switching power supply circuit technology knowledge. Involves analog integrated circuits, power supply integrated circuits, DC circuit, the switching regulator circuit theory, make full use of the chip KA7500B fixed frequency pulse width modulation circuit and FET (N-channel enhancement mode MOSFET) switching speed, no second breakdown, thermal stability, good benefits and the modular design of the circuit. The inverter main components: DC / DC circuit, input over-voltageprotection circuit, output over-voltage protection circuit, overheat protection circuit, DC / AC conversion circuit, oscillation circuit, full-bridge circuit. In the work of continuous output power of 150W, with a normal light work, output overvoltage protection, input over-voltage protection and thermal overload protection. The power of the relatively low manufacturing cost, practical, and a variety of portable electronic devices can be used as a common power supply. Keywords: thermal protection; over-voltage protection; integrated circuits; oscillation frequency; pulse width modulation
PWM逆变器MATLAB仿真 1设计方案的选择与论证 从题目的要求可知，输入电压为110V直流电，而输出是有效值为220V的交流电，所以这里涉及到一个升压的问题，基于此有两种设计思路第一种是进行DC-DC升压变换再进行逆变，另一种是先进行逆变再进行升压。除此之外，要得到正弦交流电压还要考虑滤波等问题，所以这两种方案的设计框图分别如下图所示： 图1-1方案一：先升压再逆变 图1-2方案二：先逆变，再升压 方案选择： 方案一：采用DC-DC升压斩波电路其可靠性高、响应速度、噪声性能好，效率高，但不适用于升压倍率较高的场合，另外升压斩波电路在初期会产生超调趋势(这一点将在后文予以讨论)，在与后面的逆变电路相连时必须予以考虑，我们可以采用附加控制策略的办法来减小超调量同时达到较短的调节时间，但这将增加逆变器的复杂度和设计成本。 方案二：采用变压器对逆变电路输出的交流电进行升压，这种方法效率一般可达90%以上、可靠性较高、抗输出短路的能力较强，但响应速度较慢，体积大，波形畸变较重。 从以上的分析可以看出两种方案有各自的优缺点，但由于方案二设计较为简便，因此本论文选择方案二作为最终的设计方案，但对于方案一的相关容也会在后文予以讨论。 2逆变主电路设计 2.1逆变电路原理及相关概念
逆变与整流是相对应的，把直流电变为交流电的过程称为逆变。根据交流侧是否与交流电网相连可将逆变电路分为有源逆变和无源逆变，在不加说明时，逆变一般指无源逆变，本论文针对的就是无源逆变的情况；根据直流侧是恒流源还是恒压源又将逆变电路分为电压型逆变电路和电流型逆变电路，电压型逆变电路输出电压的波形为方波而电流型逆变电路输出电流波形为方波，由于题目要求对输出电压进行调节，所以本论文只讨论电压型逆变电路；根据输出电压电流的相数又将逆变电路分为单相逆变电路和三相逆变电路，由于题目要求输出单相交流电，所以本论文将只讨论单相逆变电路。 2.2逆变电路的方案论证及选择 从上面的讨论可以看出本论文主要讨论单相电压型无源逆变电路，电压型逆变电路的特点除了前文所提及的之外，还有一个特点即开关器件普遍选择全控型器件如IGBT，电力MOSFET等，有三种方案可供选择，下面分别予以讨论： 方案一：半桥逆变电路，如下图所示，其特点是有两个桥臂，每个桥臂有一个可控器件和一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足够大的电容，两个电容的连接点为直流电源的中点。反并联二极管为反馈电感中储存的无功能量提供通路，直流侧电容正起着缓冲无功能量的作用。其优点为简单，使用器件少，缺点为输出交流电压的幅值仅为直流电源电压的一半，且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器电压的均衡，因此它只适用于几千瓦以下的小功率逆变电路。 VD2 图2-1 半桥逆变电路 方案二：全桥逆变电路，如下图所示：其特点是有四个桥臂，相当于两个半桥电路的组合，其中桥臂1和4作为一对，桥臂2和3作为一对，成对的两个桥臂同时导通，两对
2008级应用电子技术 毕业设计报告 设计题目单相电压型全桥逆变电路设计姓名及 学号 学院 专业应用电子技术 班级2008级3班 指导教师老师 2011年05月1日
题目：单相电压型全桥逆变电路设计
目录 第一章绪论 1.1整流技术的发展概况 (4) 第二章设计方案及其原理 2.1电压型逆变器的原理图 (5) 2.2电压型单相全桥逆变电路 (6) 第三章仿真概念及其原理简述 3.1 系统仿真概述 (6) 3.2 整流电路的概述 (8) 3.3 有源逆变的概述 (8) 3.4逆变失败原因及消除方法 (9) 第四章参数计算 4.1实验电路原理及结果图 (10) 第五章心得与总结 (14) 参考文献 (15)
第一章绪论 1.1整流技术的发展概况 正电路广泛应用于工业中。整流与逆变一直都是电力电子技术的热点之一。桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。常用来将交流电转化为直流电。从整流状态变到有源逆变状态，对于特定的实验电路需要恰到好处的时机和条件。基本原理和方法已成熟十几年了，随着我国交直流变换器市场迅猛发展，与之相应的核型技术应用于发展比较将成为业内企业关注的焦点。 目前，整流设备的发展具有下列特点：传统的相控整流设备已经被先进的高频开关整流设备所取代。系统的设计已经由固定式演化成模块化，以适应各种等级、各种模块通信设备的要求。加上阀控式密封铅酸蓄电池的广泛应用，为分散供电创造了条件。从而大大提高了通信网运行可靠和通信质量。高频开关整流器采用模块化设计、N1配置和热插拨技术，方便了系统的扩展，有利于设备的维护。由于整流设备和配电设备等配备了微机监控器，使系统设备具有了智能化管理功能和故障保护及自保护功能。新旗舰、新技术、新材料的应用，使高频开关整流器跃上了一个新台阶。
题目：18KV A 单相逆变器设计与仿真 院系：电气与电子工程学院 专业年级：电气工程及其自动化2010级 姓名：郑海强 学号：1010200224 同组同学：钟祥锣王敢方骞 2013年11月20号
单相逆变器设计一.设计的内容及要求 0.8 1.0,滞后
方案简述 将直流电变成交流电的电路叫做逆变电路。根据交流侧接在电网和负载相接可分为有源逆变和无源逆变，所以本次设计的逆变器设计为无源逆变。换流是实现逆变的基础。通过控制开关器件的开通和关断，来控制电流通过的支路这是实现换流的方法。 直流侧是电压源的为电压型逆变器，直流侧是电流源的为电流型逆变器，综上本次设计为电压型无源逆变器。 三.主电路原理图及主要参数设计 3.1 主电路原理图如图1所示 图1 3.2输出电路和负载计算 3.2.1 负载侧参数设计计算 负载侧的电路结构图如图2所示，根据图2相关经计算结果如下：
图2 负载侧电路结构图 1. 负载电阻最小值： cos ?=1.0时，R=2o V /23 300/(1810)5o P =?W ； cos ?=0.8时，R=2 o V /(o P ?23cos )300/(18100.8) 6.25j =创=W 2. 负载电感最小值： 'L ='L Z /(2f π)=8.3/(2100p 创)=0.0132H μ 3. 滤波电容： 取滤波电容的容抗等于负载电感感抗的2倍，则： C =1/(2πf c Z )=1/(2?π′100′32)=95.92F μ 取电容为100F μ,将10个10F μ的AC 电容进行并联， c() Z 实= 1/(2πf C )=1/6(210010010)p -创创=15.9 W 4.滤波电抗L 的计算 选取主开关器件工作频率K f =N ?O f =32′100=3200Hz 由于移相原因，输出线电压的开关频率变为：2K f =6400HZ 取滤波电路固有谐振频率 'f =1/(2πK f /6=533.3Hz 则：L = 1/（42π2'f C ）= 1/(4?2π?2533?100610-?)=880H μ 实选用 L=900uH 由此 特征阻抗 3.2.2 逆变电路输出电压 3 T Z =
等级: 湖南工程学院 课程设计 课程名称电力电子技术 课题名称 SG3525正弦波逆变电源设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师 2013年12 月16 日
湖南工程学院 课程设计任务书 课程名称单片机原理及应用 课题智能密码锁设计 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2013 年12 月16 日 设计完成日期2013 年12 月27 日
设计内容与设计要求 一．设计内容： 1．电路功能： 1）逆变就是将直流变为交流。由波形发生器产生50Hz、幅度可变的正弦波，与锯齿波比较后，再通过PWM电路，输出SPWM波，经 过驱动电路驱动逆变电路进行逆变，再经过高频变压器与滤波电 路输出-50Hz的正弦波。 2）电路由主电路与控制电路组成，主电路主要环节：高频逆变电路、滤波环节。控制电路主要环节：正弦信号发生电路、脉宽调制PWM、 电压电流检测单元、驱动电路。 3）功率变换电路中的高频开关器件采用IGBT或MOSFET。 4）系统具有完善的保护 2. 系统总体方案确定 3. 主电路设计与分析 1）确定主电路方案 2）主电路元器件的计算及选型 3）主电路保护环节设计 4. 控制电路设计与分析 1）检测电路设计 2）功能单元电路设计 3）触发电路设计 4）控制电路参数确定 二．设计要求： 1．要求输出正弦波的幅度可调。 2．用SG3525产生脉冲。 3．设计思路清晰，给出整体设计框图； 4．单元电路设计，给出具体设计思路和电路； 5．分析所有单元电路与总电路的工作原理，并给出必要的波形分析。 6．绘制总电路图 7．写出设计报告；
主要设计条件 1．设计依据主要参数 1）输入输出电压：输入（DC）+15V、10V（AC） 2）输出电流：1A 3）电压调整率：≤1% 4）负载调整率：≤1% 5）效率：≥0.8 2. 可提供实验与仿真条件 说明书格式 1．课程设计封面； 2．任务书； 3．说明书目录； 4．设计总体思路，基本原理和框图（总电路图）； 5．单元电路设计（各单元电路图）； 6．故障分析与电路改进、实验及仿真等。 7．总结与体会； 8．附录（完整的总电路图）； 9．参考文献； 11、课程设计成绩评分表 进度安排 第一周星期一:课题内容介绍和查找资料； 星期二:总体电路方案确定 星期三:主电路设计 星期四:控制电路设计 星期五:控制电路设计； 第二周星期一: 控制电路设计 星期二：电路原理及波形分析、实验调试及仿真等 星期四~五:写设计报告，打印相关图纸； 星期五下午:答辩及资料整理
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: PWM逆变器Matlab仿真 初始条件： 输入110V直流电压； 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、得到输出为220V、50Hz单相交流电； 2、采用PWM斩波控制技术； 3、建立Matlab仿真模型； 4、得到实验结果。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (1) 1设计方案的选择与论证 (2) 2逆变主电路设计 (2) 2.1逆变电路原理及相关概念 (2) 2.2逆变电路的方案论证及选择 (3) 2.3建立单相桥式逆变电路的S IMULINK的仿真模型 (4) 2.3.1模型假设 (5) 2.3.2利用MATLAB/Simulink进行电路仿真 (5) 3正弦脉宽调制(SPWM)原理及控制方法的SIMULINK仿真 (6) 3.1正弦脉冲宽度调制(SPWM)原理 (6) 3.2SPWM波的控制方法 (7) 3.2.1双极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (7) 3.2.2单极性SPWM控制原理及Simulink仿真 (9) 4升压电路的分析论证及仿真 (11) 4.1B OOST电路工作原理 (11) 4.2B OOST电路的S IMULINK仿真 (12) 5滤波器设计 (13) 6 PWM逆变器总体模型 (15) 7心得体会 (18) 参考文献 (19)
单相恒压恒频逆变器的设计 学生姓名: **** 学号: ********* 系别:电气工程系专业: 电气工程及其自动化 指导教师: ****** 评阅教师: 论文答辩日期 答辩委员会主席 摘要 随着现代科学技术的迅速发展，逆变电源的应用越来越广泛，各行各业对其性能的要求也越来越高。单相正弦逆变电源是将直流电逆变成单相交流电的装置，它可将蓄电池逆变成交流电，为用电器提供交流电，也可作为计算机的UPS电源等。 本文首先介绍了逆变电源技术的应用与发展，分类与性能，及其控制技术。并在此基础上进行了方案论证，选取了合理的方案，以实现将12V直流电源升压为320V/50kHz的高频交流电，再经过整流滤波将高频交流电整流为高压直流电，然后采用正弦波脉宽调制法，通过脉冲控制IGBT的导通时间及顺序生成PWM波形，最后经过LC工频滤波电路，输出稳定的220V/50Hz标准正弦波电压，以达到供负载使用的目的。 本文基于已选定方案为前提进行了各部分电路的设计与分析，完成了主电路及相应的输入输出保护电路的设计，并进行了参数计算，分别简要介绍了各部分的原理，阐述了产生SPWM波的实现办法，以及基于DSP的系统软件设计和实现方案。 同时利用MATLAB 建立了单相逆变器的仿真模型，对其进行了仿真和实验，从各种情况下的试验结果可以看出，通过该逆变电路而得到的单相正弦波稳定性高且失真度小，设计成功。 关键词:逆变电源，整流，滤波，正弦脉宽调制
I Abstract With the rapid development of modern science and technology, the application of inverter power supply is more and more extensive, and the requirement of all walks of life on it is higher and higher. Single-phase sine inverter power supply is the device which can reverse DC into single-phase AC power. It can reverse the battery into AC which can be used by appliances, and it can also be used as the computer UPS power supply etc. This paper first introduces the application and development of the inverter power supply technology, its classification and performance, and its control technology. On this basis, the demonstration program has been done. It selects the reasonable solution to achieve the 12V DC power supply boosting for 320V/50kHz high frequency alternating current, which the rectifier filter will rectify it for high voltage DC. Then use the SPWM method to control the conduction time and sequence of the IGBT by outputting PWM waves generated, finally, after LC industrial frequency filtering, the output of the stable 220V/50Hz quasi-sine wave of voltage will achieve the purpose of load use. Based on the selected program, this paper has done the design and analysis of each circuit and has completed the design of the main circuit and the corresponding input and output protection circuits and parameter calculation. The principle of each part has been briefly