三相PWM逆变器的设计_毕业设计

毕业设计（论文）题目PWM整流器的设计学院（系）：自动化学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名覃峰专业班级电气0702指导教师袁佑新教授胡红明讲师工作单位自动化学院设计(论文)题目: PWM整流器的设计设计（论文）主要内容：熟悉整流的原理，对整流技术进行综述、比较，并设计出整流器硬件电路和软件程序。

要求完成的主要任务:（1）外文资料翻译不少于20000印刷符；（2）查阅相关文献资料（中文15篇，英文3篇）；（3）掌握整流的原理；（4）撰写开题报告；（5）熟悉整流技术国内外的研究现状、目的意义；（6）对整流技术进行综述、比较；（7）计出整流器硬件电路和软件程序。

；（8）绘制的电气图纸符合国标；（9）撰写的毕业设计（论文）不少于10000汉字。

必读参考书：[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术.第4版.北京：机械工业大学出版社，2007[2] 杨荫福，段善旭，朝泽云.电力电子装置及系统.北京：清华大学出版社，2006[3] 张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制.北京：机械工业大学出版社，2003指导教师签名系主任签名院长签名(章)武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告序中主要有以下几个模块构成：直流电压检测模块、交流电压检测模块、电压外环调节器计算模块、电流指令计算模块、电网频率检测模块、电流检测模块、电流内环调节器计算模块，指针计算模块。

湖南文理学院课程设计报告课程名称：专业综合课程设计专业班级：自动化10102班学生姓名：指导教师：完成时间：2013年6 月15 日报告成绩：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AbstractThe 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前言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。

湖南工学院电力电子技术课程设计课程名称: 三相PWM逆变器控制电路设计姓名：专业名称：自动化班级：学号：指导老师：课程设计的目的及要求一、设计要求及技术指标主要技术数据输入交流电源：三相380V，f=50Hz交直变换采用二极管整流桥电容滤波电路，无源逆变桥采用三相桥式电压型逆变主电路，控制方法为SPWM控制原理输出交流：电流为正弦交流波形，输出频率可调，输出负载为三相异步电动机，P=5kW等效为星形RL电路，R=20Ω，L=15mH二、课程设计背景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，和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。

目录第一章整流和逆变电路原理及路图.................................................................................... - 0 -1.1．电容滤波的三相不可控整流电路原理..................................................................... - 0 - 第二章三相无源PWM逆变电路及原理................................................................................ - 2 -2.1 三相无源逆变电路及原理......................................................................................... - 2 - 第三章驱动电路........................................................................................................................ - 3 - 第四章保护电路设计.............................................................................................................. - 4 -4.1 过电流保护电路........................................................................................................ - 4 -4.2 过电压保护电路........................................................................................................ - 4 - 第五章仿真电路和波形.......................................................................................................... - 4 -5.1 三相桥式整流仿真电路及波形................................................................................. - 4 - 参考文献 .................................................................................................................................... - 6 - 课程设计的心得.......................................................................................................................... - 6 -第一章整流和逆变电路原理及路图1.1．电容滤波的三相不可控整流电路原理三相桥式不可控整流电路是由三相半波不可控整流电路演变而来的阴极连接在一起的3个二极管（VD1，VD3，VD5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VD4，VD6，VD2）称为共阳极组。

无源三相PWM逆变器控制电路设计无源三相PWM逆变器的基本原理是通过将直流电源经过逆变器电路转换为交流电源。

逆变器电路通常由三相桥式整流器和逆变器两部分组成。

其中，桥式整流器将直流电源转换为三相交流电压，逆变器部分则通过PWM技术控制输出电压的大小和频率。

在PWM控制中，通过改变逆变器的开关状态和开关频率来控制输出电压的大小和频率。

通常采用三边交换桥输出电路结构，输出电压由六个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和和六个反并联二极管组成。

控制电路的设计可以分为信号获取和信号处理两个部分。

信号获取部分包括测量输入电流、电压信号以及逆变器输出电流等参数的传感器电路；信号处理部分包括功率电流控制、PWM信号产生等电路。

在无源三相PWM逆变器的控制电路设计中，首先需要进行电路参数的选择和计算。

电路参数包括逆变器电路元件的选型和电压、电流换算公式的推导等。

其次，需要设计适合的信号获取电路，以获取输入输出电流、电压的实时测量值。

常用的测量电路包括霍尔元件、电流互感器等。

然后，对得到的电流、电压信号进行滤波和放大处理，以适应控制系统的要求。

在信号处理部分，需要设计适合的控制算法，来实现对逆变器的控制。

常用的控制算法有电流控制和PWM生成控制。

电流控制包括PI控制、PID控制等，以控制逆变器输出电流的大小。

PWM生成控制则通过改变逆变器的开关状态和频率，来控制输出电压的大小和频率。

常见的PWM控制算法有SPWM（正弦PWM）、SCPWM（三角PWM）等。

此外，还需要进行保护电路的设计，以保证逆变器的安全运行。

常见的保护电路包括过电流保护、过压保护、过温保护等，以防止逆变器的故障和损坏。

综上所述，无源三相PWM逆变器控制电路的设计需要考虑到电路参数的选择和计算、信号获取电路的设计、信号处理和控制算法的选择和设计，以及保护电路的设计等方面。

通过合理的设计，可以实现对逆变器输出电流和电压的精确控制，提高逆变器的工作效率和稳定性。

单片机控制三相pwm产生器的逆变电源设计
单片机控制三相PWM产生器逆变电源设计的主要步骤如下：
1. 确定系统需求：确定逆变电源的输入电压、输出电压和输出功率等参数。

2. 选取逆变电路拓扑结构：根据系统需求和应用场景选择逆变电路的拓扑结构，常见的有全桥逆变电路、半桥逆变电路等。

3. 设计逆变器电路：根据所选拓扑结构设计逆变器电路，包括功率开关器件（如MOSFET、IGBT等）、滤波电路（如输出滤波电感、滤波电容等）以及保护电路等。

4. 设计PWM控制器电路：根据系统需求，选取适当的单片机作为PWM控制器，并设计相应的控制电路，如电源电压检测电路、电流传感器电路等。

5. 编写单片机程序：根据控制策略和PWM控制器的特性编写单片机程序，实现对逆变器的控制。

6. 调试和验证：完成硬件电路和软件程序的设计后进行调试和验证，确保逆变电源能按照设计要求正常工作。

需要注意的是，在设计过程中需要考虑电路的稳定性、效率、保护和可靠性等因素，并进行必要的电路仿真和实验验证。

摘要近年来，一些清洁高效的能源，如太阳能，风能，地热，核能等得到了较为广泛的应用和关注，其发电系统产生的是直流电流和电压，而许多负载都使用交流电，因此需要通过逆变器把直流电变成交流电。

随着这些新能源发电系统的日益推广，逆变器的使用也越来越多。

如何获得高质量的电流成为研究的焦点。

由于对高频谐波的抑制效果明显好于L型滤波器，因此LCL滤波器在并网逆变器中应用越来越广泛，与传统的L滤波器相比，LCL滤波器可以降低电感量，提高系统动态性能，降低成本，在中大功率应用场合，其优势更为明显。

文章首先对PWM 逆变器的工作原理做了详细的介绍，并对基于LCL的滤波器，在ABC 静止坐标系，αβ静止坐标系和dq 旋转坐标系中建立了数学模型。

其次，文章讨论了LCL 滤波器的参数设计方法，给出了系统LCL 滤波器参数的设计步骤。

最后，在详细阐述各元件的取值原则与计算步骤的基础上，给出了设计实例，并对所设计的逆变器进行了仿真验证，结果表明，根据该方案设计的控制器参数能够使三相并网逆变器安全、可靠运行且具有较快的动态响应速度。

关键词：并网逆变器LCL滤波器有源阻尼无源阻尼，双闭环控制AbstractIn recent years, clean and efficient energy sources, such as solar energy, wind energy, geothermal energy, nuclear energy has been widely used and has gained widespread attention .The power system produce the DC current and voltage, and many are using the AC load, it need inverter into alternating current to direct current. With the increasing promotion of photovoltaic power generation systems, the use of inverters is more and more. How to get a high quality of the current becomes the focus of research.Because of the inhibitory effect of high frequency harmonics is better than L-type filter, the LCL filter grid inverter is widely applied, compared with the traditional L-filter, LCL filter can reduce the inductance improve the system dynamic performance, reduce costs, in the high-power applications, its advantages more apparent.This paper analyzes the high frequency PWM inverter principle, and then presents a three-phase ABC coordinates and dq coordinate system on the mathematical model of LCL-filter configuration.Secondly, the article discusses the LCL filter design parameters; parameters of the system are given LCL filter design steps.Finally, each component in detail the principles and calculation steps of the value based on the design example is given, and the design of the LCL filter simulation results show that, according to the design of the controller parameters can make three-phase inverter with safe, reliable operation and has a fast dynamic response speed.Key words: Grid-connected inverter，LCL filter，Active damping, passive damping，Double closed loop control目录摘要................................................. . (I)Abstract .............................................. .. (II)目录................................................ .. (IV)1. 绪论.............................................. . (1)1.1微电网的提出和发展 (1)1.1.1微电网提出的背景和研究意义 (1)1.1.2微电网的定义 (2)1.1.3国内外应用研究现状 (2)1.2 逆变器的研究现状 (3)1.2.1三相电压型PWM逆变器的产生背景 (3)1.2.2 PWM逆变器的研究现状 (4)1.2.3基于LCL滤波的PWM逆变器的研究现状 (6)2. PWM逆变器的原理及数学模型...................... (11)2.1并网逆变器的分类及拓扑结构 (11)2.1.1逆变器的作用 (11)2.1.2逆变器的分类 (11)2.1.3并网逆变器的拓扑结构 (12)2.2 逆变器的工作原理 (14)2.3 基于LCL滤波器的PWM逆变器数学模型 (16)2.4 锁相环节的工作原理 (22)2.5 逆变器的SPWM调制方式分析 (23)3. LCL滤波器和控制系统的设计 (27)3.1 LCL滤波器的参数设计 (27)3.1.1 L，LC，LCL滤波器的比较 (27)3.1.2 LCL滤波器的选定 (29)3.1.3 LCL滤波器数学模型及波特图分析 (29)3.1.4 LCL滤波器的谐振抑制方法 (33)3.1.5 滤波器参数变化对滤波性能的影响 (33)3.1.6 滤波器参数设计的约束条件 (34)3.1.7 滤波器参数的设计步骤 (35)3.2并网逆变器控制方案的确定 (35)3.2.1 基于无源阻尼的单电流环控制方案的设计 (37)3.2.2 基于双环控制网侧电感电流外环控制器的设计 (39)3.2.3 基于双环控制电容电流内环控制器的设计 (39)4. 系统参数设计及仿真验证............................. (41)4.1 系统参数设计 (41)4.2 有源阻尼双闭环控制仿真分析 (32)4.3 无源阻尼单环控制仿真分析.......。

电力电子技术课程设计报告题目：三相桥式PWM逆变电路设计学院：姓名：学号：专业班级：指导老师：时间：目录课题背景********************************************2三相桥式SPWM逆变器的设计内容及要求*****************3 SPWM逆变器的工作原理******************************3 MATlAB仿真设计************************************12硬件实验************************************************19实验总结********************************************23附录一 Matab简介********************************24附录二Protel简介***************************************25参考文献*******************************************26三相桥式PWM逆变电路设计一、课题背景正弦逆变电源作为一种可将直流电能有效地转换为交流电能的电能变换装置被广泛地应用于国民经济生产生活中,其中有:针对计算机等重要负载进行断电保护的交流不间断电源UPS (Uninterruptle Power Supply) ;针对交流异步电动机变频调速控制的变频调速器;针对智能楼宇消防与安防的应急电源EPS ( Emergence Power Supply) ;针对船舶工业用电的岸电电源SPS(Shore Power Supply) ;还有针对风力发电、太阳能发电等而开发的特种逆变电源等等.随着控制理论的发展与电力电子器件的不断革新,特别是以绝缘栅极双极型晶体管IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor)为代表的自关断可控型功率半导体器件出现,大大简化了正弦逆变电源的换相问题,为各种PWM型逆变控制技术的实现提供了新的实现方法,从而进一步简化了正弦逆变系统的结构与控制.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。

毕业设计建模教程[三相电压型PWM逆变电路建模与仿真毕业设计]本科毕业设计题目：三相电压型PWM逆变电路建模与仿真姓名学院信息与电气工程学院专业电气工程及其自动化年级学号指导教师20XX年X月X目录1引言22三相PWM逆变电路的相关理论背景22.1逆变22.2PWM控制的基本原理32.3三相电压型PWM逆变电路控制原理53三相电压型PWM逆变电路模型的建立过程73.1三相电压型PWM逆变电路的建立步骤及相关说明73.1.1建立模型窗口73.1.2建立逆变器主电路模型并设置相关参数73.1.3PWM发生器的模型建立及其设置113.1.4LC滤波器的建立与参数设置123.1.5主回路负载建立及设置153.1.6直流电源设置163.1.7设置相应的测量和输入模块163.1.8对逆变系统各模块进行电气连接174对模型进行仿真设置及调整分析174.1对所搭建好的模型进行仿真174.2对仿真结果的分析及其调整195结束语21参考文献21致谢22三相电压型PWM 逆变电路的建模与仿真摘要：本文在以MATLAB软件中的Simulink为工具的基础上，对三相电压型PWM逆变电路进行了仿真研究。

根据三相电压型PWM逆变电路及MATLAB的相关理论背景，重点对逆变器系统模型的搭建进行详细说明，最后对模型进行了仿真研究。

本文首先详细分析了三相电压型PWM逆变器的电路结构、逆变的工作原理及PWM控制方法；在此基础上利用MATLAB这一仿真工具，对模型系统的每一个具体模块的建立及其相关参数进行了设置，并对主电路的模块进行了单独说明，同时也详细说明了LC滤波模块的设置及其封装；之后进行整体的连接搭建；最后设置仿真参数实现了对三相电压型PWM逆变电路的仿真研究，优化模型性能，获得了完美成果。

关键词：三相电压型PWM逆变器；调制法；MATLAB；仿真Three-phasevoltagetypePWMinvertercircuitmodelingandsimulation Abstract:Inthispaper,basedonSimulinkintheMATLABsoftware tools,three-phasePWMinvertercircuitissimulated.Thetheoreticalbackgr oundofthethree-phasevoltagesourcePWMinvertercircuitandMATLABfocusesont hestructuresoftheinvertersystemmodeldescribedindetail,thefinalmodel,asimulationstudy.Thisarticlefirstdetaileda nalysisofthecircuitstructureofthethree-phasevoltagesourcePWMinverter,theinverterworksandPWMcon trolmethod.Onthisbasis,usingMATLABsimulationtoolforeach specificmoduleofthemodelsystemtoestablishitsrelevantpar ametersset,andthemaincircuitmoduleseparateinstructions, aswellasdetaileddescriptionoftheLCfiltermodulesettingsa ndtheirpackaging.overallconnectionstructures.setthesimu lationparametersforthree-phasevoltagetypePWMinvertercircuitsimulationtooptimizem odelperformance,getperfectresults.Keywords:three-phasePWMinverter;modulationmethod;ofMATLAB;simulation1引言众所周知，当今控制技术高速迅猛发展，随之带来的是对于控制理论和相关电力电子器材及系统模型的性能的高效率、高稳定可靠性的要求。

三相PWM逆变器的设计三相PWM逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的装置，具有高效率、低失真、输出电压可调等特点，在工业领域中应用广泛。

设计一个三相PWM逆变器涉及到电路拓扑结构、电路参数选择、控制策略等多个方面。

以下是一个基础的三相PWM逆变器设计的详细步骤。

1.三相桥式逆变器拓扑选择三相桥式逆变器是最常用的逆变器拓扑，由6个功率开关器件组成，可以实现全桥或半桥逆变。

全桥逆变器的输出电压质量接近正弦波，但需要更多的功率开关器件；半桥逆变器只需要3个功率开关器件，但输出电压质量稍差。

根据实际应用需求和成本限制，选择适合的拓扑结构。

2.电路参数选择根据输出功率和频率要求，选择合适的功率开关器件。

常见的功率开关器件有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。

考虑到功率开关器件的导通压降、开关速度、热稳定性、价格等因素，选择适应需求的器件。

3.控制策略选择PWM（脉宽调制）是实现三相逆变器输出的常用控制策略。

常见的PWM控制策略有SPWM（正弦脉宽调制）、SVPWM（空间矢量脉宽调制）等。

SPWM控制策略简单易实现，但需要大量的计算和存储器件；SVPWM控制策略计算复杂度更低，输出电压质量更高。

根据实际需求选择合适的控制策略。

4.电路设计根据逆变器的拓扑结构和控制策略，设计逆变器的详细电路图。

包括功率开关器件的连线方式、驱动电路的设计、滤波电路的设计等。

电路设计时需要根据功率开关器件的参数和电源电压进行合理的限流和保护设计，确保逆变器的可靠性和安全性。

5.控制器设计根据控制策略设计逆变器的控制器。

控制器可以采用单片机、DSP（数字信号处理器）、FPGA（可编程门阵列）等实现。

控制器的主要任务是通过PWM控制信号控制功率开关器件的导通和断开，实现逆变器输出电压的调节和控制。

6.仿真验证和实验验证使用电子电路仿真软件（如PSIM、Simplorer）对设计的三相PWM逆变器进行仿真验证。

三相桥式PWM逆变电路设计一、设计原理三相桥式PWM逆变电路主要由桥式整流器、滤波器和逆变器三部分组成。

首先，桥式整流器将输入的交流电源转换为直流电源，然后通过滤波器对直流电进行滤波，使其变为平滑的直流信号。

最后，逆变器将平滑的直流信号通过逆变操作转换为所需的交流输出信号。

在逆变过程中，PWM技术（脉冲宽度调制）被应用于控制逆变器开关管的开关动态。

PWM技术通过调整开关管的导通时间和非导通时间，控制输出波形的频率和幅值，从而实现对输出电压的精确控制。

脉冲宽度与输出电压大小成正比，因此可以通过改变脉冲宽度比例来调节输出电压的大小。

二、关键步骤1.选择合适的开关管：逆变电路中使用的开关管需要能够承受高电压和高电流，并具有快速开关速度和低开关损耗。

常用的开关管有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）等。

2.确定工作频率：逆变器的工作频率决定了逆变器的输出波形的周期。

工作频率一般选取在几KHz到几十KHz之间。

3.设计PWM控制电路：通过选择合适的控制器（如DSP、FPGA或微控制器）和编程，实现对逆变电路的脉冲宽度调制控制。

根据输出电压的需求和开关管的性能参数，计算脉冲宽度的比例关系。

4.设计滤波器：滤波器的作用是将逆变器输出的脉冲波形平滑为纯正弦波形，以降低输出谐波和滤除高频噪声。

滤波器一般由电感和电容组成，其设计需要根据输出电压的需求和带宽进行计算。

5.功率管的散热设计：功率管在工作过程中会产生热量，需要进行有效的散热设计，以保证逆变电路的稳定和可靠性。

散热设计主要包括散热器的选择和散热风扇的设计。

6.过流和过压保护：逆变电路需要添加过流和过压保护电路，以防止过载和电路故障对设备和电源的损坏。

三、设计小提示1.合理选择开关管的型号和参数，避免过分浪费和过度损耗。

2.控制器的选择要考虑其计算能力和控制精度，以满足实际需求。

3.设计滤波器时要注意对过多谐波的抑制，以防干扰其他设备的正常运行。

无源三相PWM逆变器控制电路设计无源三相PWM逆变器是一种常用于电力电子领域的逆变器拓扑结构，用于将直流电能转换为三相交流电能。

它具有输出电压质量高、功率密度大、效率高等优点，在工业控制和电力传输领域得到广泛应用。

本文将介绍无源三相PWM逆变器的基本原理和控制电路设计。

无源三相PWM逆变器的基本原理是通过对输入直流电源进行逆变，将直流变为三相交流电。

其核心组成部分是三相桥臂，由六个开关管组成。

具体来说，当开关管导通时，对应的桥臂输出正半周波；当开关管关断时，对应的桥臂输出负半周波。

通过合理地控制开关管的通断，可以实现对输出电压的调节。

对于开关管的控制，一种常见的方式是采用硬开关控制。

即通过控制信号，使得开关管在正半周波和负半周波之间切换。

此外，还可以采用软开关控制，通过逐渐切换开关管的通断状态，使得开关过程更加平滑，减小开关噪声。

对于输出电压的调节，一种常用的方式是采用PWM控制方法。

通过不同的PWM信号，可以控制开关管的通断时间，从而实现对输出电压的精确调节。

具体来说，可以根据需要调节PWM信号的占空比和频率，来控制输出电压的大小和波形。

在设计无源三相PWM逆变器的控制电路时，需要考虑以下几个方面：1.控制电路的可靠性：由于逆变器的开关管需要频繁地进行开关操作，因此控制电路需要具备较高的可靠性，以保证逆变器的正常工作。

2.控制电路的稳定性：控制电路需要稳定地输出PWM信号，并能够适应不同的工况和负载变化，以保证逆变器的输出电压稳定和质量优良。

3.控制电路的精度：控制电路需要能够实现对输出电压的精确调节和控制，以满足不同应用的需求。

综上所述，无源三相PWM逆变器的控制电路设计十分重要。

在设计过程中，需要综合考虑电路的可靠性、稳定性和精度，并根据具体的应用要求选择合适的控制方式和控制策略。

通过合理的设计，可以实现逆变器的性能优化和节能降耗的目标。

XXX本科毕业设计（论文）题目：基于PSPICE的三相SPWM逆变器设计院系：电力与自动化工程学院专业年级：自动化专业XXX届学生姓名：XXX学号：XXX指导教师：XXXXXX年6月22日【摘要】与整流相对应，把直流电变成交流电称为逆变。

逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种：直流侧是电压源的称为电压型逆变电路；直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。

本文通过利用PSPICE设计分析三相DC/AC逆变器PWM控制电路的方法。

重点介绍了方波运行模式下电压型逆变器的特性，输出电压大小和波形的PWM控制基本原理。

给出了基于双极性倍频正弦脉冲宽度调制法的DC/AC逆变器的仿真实例，所谓调制法，即把希望输出的波形作为调制信号，把接受调制的信号作为载波，通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。

并应用到《电力电子技术》实验中，取得了良好的效果。

关键词：逆变；PSPICE；仿真；调制法；PWM【Abstract】Corresponds with the rectifier, the DC into alternating current called the inverter. DC power inverter circuit according to the different nature can be divided into two types: DC voltage source is known as voltage-type inverter circuit; DC current source is known as the circuit of current mode. In this paper, design and analysis using PSPICE phase DC / AC inverter PWM control circuit method. Focuses on the square-wave operation mode, the characteristics of inverter output voltage waveform of the PWM control of the size and basic principles. Multiplier is presented based on a unipolar sinusoidal pulse width modulation of the DC / AC inverter simulation example, the so-called modulation, that is the desired output waveform as the modulation signal, the received signal modulation as a carrier wave by signal get the desired modulation PWM waveform. And applied to the "Power Electronics" experiment, and achieved good results.Key Words:Inverter; PSPICE; simulation; modulation; PWM目录1 引言 (1)2 ORCAD PSPICE (4)2.1. ORCAD PSPICE简介 (4)2.1.1 ORCAD PSPICE的特点 (5)2.1.2 启动Capture环境 (6)2.1.3 项目管理程序的显示内容 (8)2.1.4 放置一般电路元件 (9)2.1.5 如何翻转或旋转原件 (10)3 电压型逆变电路 (11)3.1. 全桥逆变电路 (11)3.2. 三相电压型逆变电路 (13)4 三相SPWM逆变器 (20)4.1. PWM控制技术 (20)4.1.1 PWM控制的基本原理 (20)4.2. SPWM控制技术 (21)4.3. SPWM逆变电路及其控制方法 (22)4.3.1 单相桥式PWM逆变电路 (22)4.3.2 三相桥式SPWM型逆变电路 (25)5 总结 (35)5.1. 结论 (35)5.2. 三相SPWM逆变器的展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)1 引言逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器。

华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University毕业论文Graduation Thesis（2009 —2013 年）题目：三相电压型PWM整流器及其控制的设计分院：电气与信息工程分院专业：电气工程及其自动化1摘要传统的二极管不可控整流器和晶闸管半控整流器输出的直流电压存在不同程度的波动，需要体积庞大的滤波装置、电网电流畸变率大、谐波含量大等缺点。

直流电压波动太大给负载带来了不良影响、滤波装置体积庞大会导致整流器笨重并且设备占地面积增大、电网电力畸变率大谐波含量高从而需要无功补偿装置，这些都增大了传统整流器的设计与运行成本。

本文从实际出发，首先介绍了三相电压型PWM整流器的发展史，电路的拓扑结构，以及电路的控制策略。

深入的研究了PWM整流器的数学模型，得到了一些有用的结论，重点研究了PWM整流器的控制策略，即SVPWM调制策略，设计了相应的控制器。

在MATLAB中搭建了仿真模型，仿真结果表明了所建立的控制系统是有效的，能够稳定三相电压型PWM整流器直流侧的直流电压，在负载突变后，也能很好的调节的直流电压保持不变，并且电网电流与电压同相，实现了单位功率因数运行。

关键字：PWM整流；SVPWM调制；仿真；单位功率因数AbstractTraditional controlled rectifier diode and thyristor half controlled rectifier output of the DC voltage varying degrees of volatility, the need for bulky filtering device, grid current distortion, harmonic content and other shortcomings. DC voltage is too volatile to the load brought adverse effects the filtering device bulky lead to rectifier bulky and equipment covers an area of increased, Power Grid distortion rate of high harmonic content and reactive power compensation device, which are increased conventional rectifier design and operating costs.From reality, this paper first introduces the history of the development of the three-phase voltage-type PWM rectifier circuit topology, and circuit control strategy. In-depth study of the mathematical model of PWM rectifier, got some useful conclusions, focus on the PWM rectifier control strategy, SVPWM modulation strategy, design the controller. In MATLAB to build a simulation model, the simulation results show that the established control systems are effective, stable three-phase voltage-type PWM rectifier DC side DC voltage, load mutation, can be well regulated DC voltage remains unchanged and the same phase of the grid current and voltage, to achieve unity power factor operation.Key words: PWM rectifier; SVPWM modulation; simulation; unity power factor3目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)目录 (3)第1章绪论 (1)1.1 课题的研究背景与意义 (1)1.1.1 谐波的危害和抑制 (1)1.1.2 功率因数校正技术 (2)1.2 PWM整流器国内外研究现状 (2)1.2.1 PWM整流器的分析与建模 (3)1.2.2 三相PWM整流器控制技术的研究 (3)1.2.3 PWM整流器拓扑结构的研究 (3)1.2.4 PWM整流器系统控制策略的研究 (3)1.3 电压型PWM整流器的控制技术 (4)1.4 本文的主要研究内容和重点 (4)第2章三相PWM整流器的原理及其数学模型 (5)2.1 PWM整流器的基本原理 (5)2.1.1 三相PWM整流器拓扑结构 (5)2.2.1 ABC静止坐标系下的低频数学模型 (7)2.2.2 两相坐标系下的低频数学模型 (9)2.2.3 PWM整流器高频通用数学模型 (11)2.2.4 两相dq坐标系的PWM整流器高频数学模型 (14)第3章三相电压型PWM整流器的控制 (17)3.1电压型PWM整理器的电压空间矢量控制技术 (17)3.2 SVPWM算法在MATLAB中的实现 (17)3.2.1 参考电压矢量所在扇区N的判断 (18)3.2.2 不同扇区两相邻电压空间矢量的作用时间 (22)第4章三相电压型PWM整流器的建模和仿真 (25)4.1 三相VSR直流电压控制 (25)4.2PWM整流器整体仿真 (27)第五章结论与展望 (29)参考文献 (30)第1章绪论1.1 课题的研究背景与意义近十几年来，随着电力电子装置的谐波污染受到愈来愈广泛的重视，随着用电设备谐波标准和电机系统节能工程的推广实施，必将会很大程度上促进对PWM 整流器的发展。

摘要随着社会的高速发展，电能在工农业生产和人民日常生活中发挥着起来越重要的作用，然而与之同时与国民生产生活密切相关的电力电子换流装置，如变频器、高频开关电源、逆变电源等各种换流装置在广泛的运用中给电网带来了大量的无功功率与严重的谐波污染。

随着电力电子技术的发展，具有网侧电流接近正弦波、功率因数近似为1、直流侧输出电压稳定、抗负载扰动能力强并且能够在四象限运行的PWM整流器应运而生，成功地取代了不可控二极管整流器和相控的晶闸管整流器，并成为电力电子技术研究的热点。

本言研究的主要对象就是应用最为广泛的三相电压型PWM整流器。

首先，本文介绍了PWM整流器研究的背景与意义，综述了PWM技术的发展及现状，引出了三相电压型PWM整流器，并分析了三相电压型PWM整流器的工作原理，并在此基础上建立了其在ABC三相静止坐标系、d-q同步旋转坐标系和α-β两相静止坐标系三个不同坐标系下的数学模型。

其次，本文对PWM整流器的电流控制策略进行了深入的研究，分析了间接电流控制和直接电流控制的优缺点，确定了采用直接电流控制，并对双闭环控制器及PWM整流器主回路参数进行了系统的设计；引入了电压空间矢量，阐述了空间电压矢量控制的控制算法。

最后，本文在理论分析的基础上，利用MTALAB提供的电力电子工具箱，在Simuink 仿真环境下建立了三相VSR型PWM整流器主回路及控制器的模型并进行了仿真实验，通过对仿真结果的分析，表明了该方案能够满足网侧电流近似正弦和高功率因数的要求，验证了方案的正确性和可行性。

关键词：三相电压型PWM整流器；直接电流控制；双闭环控制；电压空间矢量PWM；Matlab仿真ABSTRACTWith the rapid development of modern society,the power in modern industry plays an increasingly important role,but in the national production and life are closely related with the power electronic converter devices,such as the frequency converters,high-frequency switching power supplies,power inverters and other various converters the use of the device will give our power grid to bring a lot of unfavorable factors,such as a large amount of reactive power and harmonic,low power factor,or even cause severe electromagnetic pollution,resulting in the use of other equipments are not normal in same network.With the development of power electronic and PWM technology, the rectifier has the characteristics of high power factor,harmonic minor,DC output voltage stability and has operate in the four-quadrant,etc.It becomes a green power conversion device.Therefore,the main research subject of this paper is the three-phase voltage source PWM rectifier.Firstly,the article introduces the background and significance of the PWM rectifier's research,overviews PWM technology's development history and status,raises the three-phase voltage source PWM rectifier,and analysed the working principle of three-phase voltage source PWM rectifier,on this basis established its mathematical model on ABC static coordinate system,d-q synchronous rotating reference frame and α-β two-phase static coordinate system three different coordinate system ,in addition.Secondly,this article researches current control strategy of PWM rectifier in depth,analyse s the shortcoming and advantage between indirect-current control and direct current control, make a decision of employment of direct current control based on fixed switching frequency,and systematic designs parameter of double closed loop controller and PWM converter main circuit parameters.Bring in Voltage Space Vector ,and overview the arithmetic of it Finally,In the foundation of theory analysis ,using Power Electric toolbox offered by MATLAB to finish the simulation experiment under Simulink environment and to verify systematic exactness and feasibility by analysing the simulation results.Keywords：Three-phase Voltage Source PWM Rectifiers;Direct current control;Double loop control;Space Vector PWM;dual-loop control system;Matlab simulation目录1 绪论 (1)1.1 PWM整流器研究的背景与意义 (1)1.2 PWM整流器的产生与发展现状 (2)1.2.1 PWM整流器的产生 (2)1.2.1电流型PWM整流器 (2)1.2.3电压型PWM整流器 (3)1.2.4 PWM整流器的发展现状 (4)1.3本课题研究的主要容 (5)2 三相VSR原理分析与建模 (6)2.1 三相VSR的拓扑结构 (6)2.2 PWM基本原理分析 (6)2.3 三相VSR的数学模型 (9)2.3.1 三相VSR在三相静止坐标系的数学模型 (9)2.3.2 三相VSR d-q模型的建立 (12)3 三相VSR控制系统设计 (17)3.1 VSR的电流控制 (17)3.1.1 间接电流控制 (17)3.1.2直接电流控制 (18)3.2三相VSR双闭环控制系统的设计 (19)3.2.1 电流环控制系统设计 (20)3.2.2 电压外环控制系统设计 (23)3.2三相PWM整流器参数的设计 (23)3.2.1 交流侧电感的设计 (23)3.2.2 直流侧电容的设计 (28)4 三相VSR的空间矢量控制 (30)4.1 三相VSR空间矢量PWM 控制的基本原理 (30)4.2三相VSR空间电压矢量分布 (30)4.3 SVPWM整流器的控制算法 (32)4.3.1 扇区的确定 (33)4.3.2 矢量作用时间的确定 (33)4.3.3开关矢量的确定 (37)5 Matlab 仿真............................................. 错误!未定义书签。

三相方波逆变电路的设计
1.选择电源：传统的三相逆变电路使用整流电源作为直流输入。

整流电路可以使用桥式整流电路，将交流电源转换为直流电压。

在选择整流电路时，需要考虑电流和电压的要求，以及输出电压的稳定性。

2.选择功率器件：逆变器中使用的功率器件通常是MOSFET、IGBT或二极管。

在选择功率器件时，需要考虑输出功率和频率、电压和电流等参数。

另外，功率器件的开关速度和耐压能力也需要考虑。

3.选择驱动电路：驱动电路用于控制功率器件的开关，通常使用隔离型驱动电路。

隔离型驱动电路可以提供安全的工作环境，并防止控制信号对控制电路的影响。

4.控制电路设计：三相方波逆变电路的控制电路可以采用PWM(脉宽调制)技术。

PWM技术通过改变开关器件的开关时间来控制输出电压。

常用的PWM控制方法有三角波PWM和比较器PWM等。

5.保护电路设计：逆变电路需要具备过电流、过压和过温保护功能。

过电流保护可以通过电流传感器来实现，过压保护可以通过电压传感器来实现，过温保护可以通过温度传感器来实现。

这些传感器将监测电流、电压和温度，并在异常情况下切断电路。

6.隔离设计：逆变电路需要考虑隔离问题。

直流侧和交流侧的电路通常是要隔离的，以确保安全操作。

通常使用变压器进行隔离，同时还需要设计合适的绕组结构和选用合适的电源。

以上是三相方波逆变电路设计的主要步骤。

在实际设计中，还需要对电路进行仿真和调试，以确保其运行稳定和安全。

同时，还需要根据具体需求对电路进行优化和改进，以提高性能和可靠性。

详解三相PWM逆变电源的主电路设计详解三相PWM逆变电源的主电路设计随着电力电子技术的发展，逆变器的应用已深入到各个领域，一般均要求逆变器具有高质量的输出波形。

逆变器输出波形质量主要包括两个方面，即稳态精度和动态性能。

因此，研究既具有结构和控制简单，又具有优良动、静态性能的逆变器控制方案，一直是电力电子领域研究的热点问题。

随着国民经济的高速发展和国内外能源供应的紧张，电能的开发和利用显得更为重要。

目前，国内外都在大力开发新能源，如太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。

一般情况下，这些新型发电装置输出不稳定的直流电，不能直接提供给需要交流电的用户使用。

为此，需要将直流电变换成交流电，需要时可并入市电电网。

这种DC- AC 变换需要逆变技术来完成。

因此，逆变技术在新能源的开发和利用领域有着重要的地位。

脉宽调制逆变技术1、PWM 的基本原理1. 1 PWM( Pulse Width Modulat ion) 脉宽调制型逆变电路定义：是靠改变脉冲宽度来控制输出电压，通过改变调制周期来控制其输出频率的电路。

1. 2 脉宽调制的分类：以调制脉冲的极性分，可分为单极性调制和双极性调制两种；以载频信号与参考信号频率之间的关系分，可分为同步调制和异步调制两种。

1. 3 ( PWM)逆变电路的特点：可以得到相当接近正弦波的输出电压和电流，所以也称为正弦波脉宽调制SPWM( Sinuso idal PWM) .1. 4 SPWM控制方式：就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。

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。

1. 5 PWM 电路的调制控制方式1. 5.1载波比的定义：在PWM变频电路中，载波频率f c与调制信号频率f r之比称为载波比，即N= f c/ ff 。

1. 5. 2 PWM逆变电路的控制方式：根据载波和调制信号波是否同步，有异步调制和同步调制两种控制方式：异步调制控制方式，当载波比不是3 的整数倍时，载波与调制信号波就存在不同步的调制；二、同步调制控制方式，在三相逆变电路中当载波比为3的整数倍时，载波与调制信号波能同步调制。

电力电子技术课程设计题目三相桥PWM逆变器的设计院系信息工程学院班级11自动化x班学号x学生姓名高xx指导教师邓文浪完成时间x目录1 内容摘要 (3)2 设计内容及要求 (4)3 设计原理及分析 (5)4 单元电路设计 (10)4.1主电路 (10)4.2控制电路 (13)4.3滤波电路 (15)4.4系统整体布局 (16)5 仿真电路的调试与分析 (16)5.1仿真电路调试过程 (16)5.2仿真电路调试结果 (17)6 设计电路总结与改进 (19)7 参考文献 (20)摘要随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，PWM技术得到了迅速发展，SPWM正弦脉宽调制法这项技术的特点是原理简单，通用性强，具有开关频率固定，控制和调节性能好，能消除谐波使输出电压只含有固定频率的高次谐波分量，设计简单等一系列优点，是一种比较好的波形改善法。

它的出现为中小型逆变器的发展起了重要的推动作用。

SPWM技术成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术。

因此，研究SPWM逆变器的基本工作原理和作用特性意义十分重大。

本文通过对逆变器的概念、设计技术、分类等方面的介绍，简要描述了三相无源电压型逆变器的构建方式及其内部结构。

同时，也简要介绍了正弦脉宽调制技术。

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。

通过应用Matlab软件，构建了一个使用无源型三相逆变电路供电的系统，并进行了仿真。

在对获得的仿真波形分析中，定性地讨论了逆变器的两个主要参数——载波频率和输出电压频率以及不同负载对系统仿真结果的影响。

获得以下结论：(一)在电压输出频率一定的情况下，载波频率的大小决定了每个周期内的仿正弦脉冲个数，既决定了正弦波形的仿制质量。

(二)负载的感性功率对于正弦电压的仿制并无太大影响。

关键词：三相逆变器正弦脉宽调制(SPWM)技术 MATLAB仿真2 设计内容及要求2.1设计背景及内容三相逆变电路，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。