【正文】 大慶師范學(xué)院 本科生畢業(yè) 設(shè)計 基于 PWM技術(shù)的 三相 橋式逆變電路性能研究 院 （系） 機(jī)電 學(xué)院 專 業(yè) 自動化 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 2021 年 5 月 25 日 I 摘 要 本文講述了逆變電路的工作原理，以及逆變電路的分類。在三相橋式逆變電路中， PWM 技術(shù)的應(yīng)用，可以使得輸出的波形更加的優(yōu)質(zhì)。 PWM 技術(shù)意思是脈沖寬度調(diào)制技術(shù) ,可以對其脈沖寬度和整體面積進(jìn)行對比，其實是相等幅度而寬度不相等的脈沖，形成的波形?？刂齐娐分姓也ê腿遣ǖ膮?shù)，可以對輸出的波形進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)在 PWM 技術(shù)的控制下三相橋式逆變電路的性能研究。 關(guān)鍵詞： PWM 控制；逆變；三相橋式 II 目 錄 第一章 前言 ....................................................... II 研究背景 .................................................... 1 前景及應(yīng)用 .................................................. 1 第二章 PWM 波形的工作原理 ........................................... 2 PWM 控制的基本原理 ........................................... 2 調(diào)制方式 ..................................................... 2 采樣法 ....................................................... 3 脈寬調(diào)制逆變電路 ............................................ 3 基于 PWM 的單相橋式逆變電路 ............................. 3 基于 PWM 的三相橋式逆變電路 ............................. 4 第三章 三相橋式逆變電路的主要應(yīng)用技術(shù) ............................... 5 逆變電路原理 ................................................. 5 逆變電路 — 電壓型 ............................................ 5 逆變電路 — 電流型 ............................................ 6 第四章 基于 PWM 的三相橋 式逆變電路的仿真研究 ........................ 8 仿真模塊參數(shù)設(shè)定 ............................................ 8 仿真電路 ................................................... 13 仿真波形 ................................................... 13 第五章 結(jié)論 ...................................................... 222 參考文獻(xiàn) .......................................................... 233 謝 辭 ............................................. 錯誤 !未定義書簽。 4 1 第一章 前言 研究背景 PWM 逆變技術(shù)，它可以把直流輸入經(jīng)過脈沖的變化，從得到需要的交流電輸出。它需要參考波（如正弦波、梯形波等）和調(diào)制波（如三角波）的比較，從而在用 開關(guān)量代替模擬量，來對逆變電路進(jìn)行控制，實現(xiàn)把直流變成交流 [1]。 PWM逆變技術(shù)也被叫做脈寬調(diào)制逆變技術(shù)，它可以構(gòu)成多種多樣的交流電源，應(yīng)用于生活中的各個角落。 前景及應(yīng)用 在人類社會的的與時俱進(jìn)和生產(chǎn)生活中，逆變電路的應(yīng)用變的更加的廣泛和實用。比如說我們普通家庭使用的空調(diào)和家庭影院以及洗衣機(jī)和冰箱。它也應(yīng)用于輪船制造、宇宙探索等領(lǐng)域。 逆變電路 對于現(xiàn)今社會來講，已經(jīng)得到充分的利用。在普通家庭中它應(yīng)用于 各種電源， 照相機(jī)等；而在國家的設(shè)施中，特別是火力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電、 太陽能電池等 設(shè)備都有廣泛的應(yīng) 用 [2]。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，以及計算機(jī)技術(shù)和各種新技術(shù)的研發(fā)，這個技術(shù)應(yīng)用得到了有效的利用和發(fā)展，其器件變的更加小巧和實用，效率和性能上有了更寬廣的提高 [3]。 2 第二章 PWM波形的工作原理 PWM 控制的基本原理 PWM 變換器其實就是用來控制逆變器開關(guān)器件的通斷次以及時間分配得到相應(yīng)規(guī)律，等幅和寬度可調(diào)的矩形方波都來自變換器輸出端 [4]。 我們可以根據(jù)抽樣理論的觀點控制，當(dāng)脈沖等不同應(yīng)用系統(tǒng)的慣性的窄脈沖的形狀，這是幾乎相同的輸出響應(yīng)，和較窄的脈沖，然后之間差異較小的 輸出。這充分證明慣性系統(tǒng)的輸出響應(yīng)是受到系統(tǒng)沖量的影響。當(dāng)它是一個窄脈沖信號時，作用于相同的慣性系統(tǒng)，分別和輸出響應(yīng)的波形幾乎是相同的 [5]。 調(diào)制方式可以有同步調(diào)制類型，它的成因是因為，輸入的載波信號的載波比，與另一個調(diào)制信號的同步進(jìn)行，其中載波比為常數(shù)。我們想要做到異步調(diào)制，那就必須在載波信號輸入時，令調(diào)制信號與其不同，以此來得出。然而我們在三相電路中，為了使三相輸出對稱。我們可以選取一個三角波，用它作為信號的載體，此時的 N 是 3 的整數(shù)倍。在異步調(diào)制中，我們可以看到許多的參數(shù)，比如半個周期 內(nèi)，來調(diào)節(jié)可控制輸出的波形，因此在這個電路中，我們會得到許多數(shù)據(jù)和參數(shù)都會是不固定的， 其中 PWM 的脈沖個數(shù)，還有它的相位都包括在其中。它也有不對稱的地方，比正負(fù)半周期的脈沖信號和前后四分之一周期的脈沖信號 [6]。在同步調(diào)制中， N 應(yīng)該為整數(shù)，方便調(diào)制。想要調(diào)制三相 PWM 波形，應(yīng)使 N=9。三相 PWM 同步調(diào)制波形如圖 21。 圖 21 三相 PWM同步調(diào)制波形 3 利用正弦波和三角波的自然交叉點時刻，通過控制功率開關(guān)的通和斷，來產(chǎn)生 SPWM 波形。 這其實就是自然采樣 法。 在實際應(yīng)用中，我們大多還是用三角波來做載波進(jìn)行規(guī)則采樣 [7]。其得到的數(shù)據(jù)來講，都可以使其得到的最后波形幾乎是相差不多的。 脈寬調(diào)制逆變電路 基于 PWM 的單相橋式逆變電路 單極性逆變電路可分為雙極和單極性控制。電路原理圖如圖 22 所示。 圖 22 基于 PWM的單相橋式逆變電路原理圖 單極性 PWM 控制方式：輸入正弦的調(diào)制信號，載波形成的三角波與調(diào)制信號的正負(fù)半周期有關(guān)，正半周期是正極性，負(fù)半周期是負(fù)極性。在信號波的正半周，需要保持 V1處于導(dǎo)通的狀態(tài)以及 V2處于斷開的狀態(tài)。當(dāng) uruc時使 V4導(dǎo)通， V3關(guān)斷， uo=Ud。當(dāng) uruc時使 V4關(guān)斷， V3導(dǎo)通， uo=0。而在信號波的負(fù)半周期運行的時候，我們則需要保持 V1處于斷開的狀態(tài)以及 V2處于導(dǎo)通的狀態(tài)。當(dāng) uruc時使V3導(dǎo)通， V4關(guān)斷， uo=Ud。當(dāng) uruc時使 V3關(guān)斷， V4導(dǎo)通， uo=0。波形如圖 23 所示。 圖 2 3 單極性 PWM控制方式電壓波形 雙極性 PWM 控制方式：當(dāng) uruc時， V1和 V4導(dǎo)通， V2和 V3關(guān)斷，這時如 io0， 4 則 V1和 V4通，如 i