【正文】 ，大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)成為當(dāng)時電力電子器件的主角?？梢哉fPWM控制技術(shù)正是有賴于在逆變電路中的應(yīng)用，才發(fā)展得比較成熟，從而確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。UPS電源一般采用PWM技術(shù)，這種技術(shù)在傳統(tǒng)上采用平均值電壓反饋，在線性負載條件下，顯示出良好的性能。 工業(yè)電源的發(fā)展工業(yè)電源包括變頻電源和電子焊接電源兩種。今后電源技術(shù)將朝著高效率、高功率因數(shù)和高可靠性方向發(fā)展，并不斷實現(xiàn)低諧波污染、低環(huán)境污染、低電磁干擾和小型化、輕量化。 系統(tǒng)實現(xiàn)的理論基礎(chǔ) 采樣理論在采樣控制理論中有一個重要的結(jié)論[1]：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。按照計算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。但是交流電壓幅值Ud/2，直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要控制兩者電壓均衡，用于幾kW以下的小功率逆變電源。q，uo成為正負各為q 的脈沖，改變q 即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。因基波頻率接近負載電路諧振頻率，故負載對基波呈高阻抗，對諧波呈低阻抗，諧波在負載上產(chǎn)生的壓降很小，因此負載電壓波形接近正弦波。固定工作頻率的控制方式稱為他勵方式。 系統(tǒng)可行方案和選擇方案一：半橋式逆變電路。Boost升壓電路逆變主電路濾波輸出電路驅(qū)動電路PWM信號產(chǎn)生電路過流保護電路負載 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)主電路設(shè)計 主電路拓撲根據(jù)本畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計要求，主電路由Boost升壓電路、橋式逆變電路和濾波電路組成。這樣就實現(xiàn)的將48V的直流電變成315V的直流電[8]。不連續(xù)工作狀態(tài)，輸入電流是脈動的。驅(qū)動芯片采用IR公司生產(chǎn)的大功率MOSFET和IGBT專用驅(qū)動集成電路芯片IR2110，IR2110[13,14]是IR公司生產(chǎn)的大功率MOSFET和IGBT專用驅(qū)動集成電路，可以實現(xiàn)對MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動，該芯片具有光耦隔離和電磁隔離的優(yōu)點，同時還具有快速完整的保護功能和自帶死區(qū)，因而它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，減少電路的復(fù)雜程度。 過流保護電路圖 開關(guān)管驅(qū)動信號電路。所以系統(tǒng)的仿真是驗證系統(tǒng)能否實現(xiàn)的基本方法，所以對于本設(shè)計的可行性的驗證，仿真部分至關(guān)重要。第5章 結(jié)束語 結(jié)論通過本次畢業(yè)設(shè)計對PWM控制單相橋式逆變電源，從理論到仿真，得出了以下的結(jié)論：第一，分析了PWM逆變電源設(shè)計的基礎(chǔ)知識，為本設(shè)計的開展奠定了理論基礎(chǔ)；第二，獨自完成結(jié)構(gòu)框架，學(xué)會matlab仿真軟件的使用，用仿真軟件驗證了系統(tǒng)的可行性；第三，在本設(shè)計系統(tǒng)當(dāng)中，解決了simulink中模塊參數(shù)的修改方法，并且了解了IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解了過流保護電路設(shè)計方法。我們的指導(dǎo)老師單海歐老師并沒有指責(zé)，而是給予我們鼓勵和很多寶貴的建議，并且悉心引導(dǎo)，給予我們一個比較清晰的設(shè)計思路。由FFT分析可知：在m=，fc=750Hz，fr=50Hz，即N=15時，考慮最高頻率為4500Hz時的THD=%，輸出電流近似為正弦波。LC濾波主要是電感的電阻小，直流損耗小，對交流電的感抗大，濾波效果好；缺點是體積大，笨重成本高。此電路是過流保護電路，其中100kΩ電阻用來限流，通過比較器LM311對電流互感器采樣轉(zhuǎn)化的電壓進行比較，LM311的3腳接10kΩ電位器來調(diào)比較基準(zhǔn)電壓，輸出后接100Ω的電阻限流，它與后面的220181。死區(qū)時間設(shè)置一般取死區(qū)時間為開關(guān)時間的2倍，可取2 181。本節(jié)所給出的各點工作電壓、電流波形都是建立在上述分析的基礎(chǔ)上的，并且其中的參數(shù)在上節(jié)都有了說明。開關(guān)S轉(zhuǎn)換位置到B時。輸入直流電首先經(jīng)過Boost電路進行升壓，在直流環(huán)上得到一個符合要求的直流電壓315V(50Hz/220V交流輸出時)。當(dāng)開關(guān)閉合（三極管或MOS管截止）時，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流不會馬上變?yōu)?，而是緩慢的由充電完畢時的值變?yōu)?。為保證可靠換流應(yīng)在uo過零前td= t5t2時刻觸發(fā)VTVT3。負載一般是電磁感應(yīng)線圈，加熱線圈內(nèi)的鋼料，RL串聯(lián)為其等效電路。正偏，180186。半橋逆變電路（a）所示。其輸出電流i(t)[2]?？梢钥闯?，各脈沖的寬度是按正弦規(guī)律變化的。在文章中對主電路、控制電路的工作過程及相關(guān)參數(shù)的設(shè)計給出了詳細分析，并推導(dǎo)、給出了重要公式。其中PWM技術(shù)最為成熟。這種電源高次諧波的影響形成了社會公害。高頻化帶來的直接好處是使電源裝置空前小型化，并使電子電源進入更廣泛的領(lǐng)域。出于環(huán)保的需要，電動車輛取代現(xiàn)有的燃油引擎車輛也成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。本文設(shè)計的單相PWM逆變電源屬于交流電源，采用電壓反饋控制，通過調(diào)節(jié)占空比的方法來改變驅(qū)動電壓脈沖寬度來調(diào)整和穩(wěn)定輸出電壓。MOSFET和IGBT的相繼問世，是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。雖然可用瞬時值電壓反饋的PWM技術(shù)來解決，但此種技術(shù)仍屬于周波內(nèi)響應(yīng)，非線性負載的沖擊響應(yīng)仍然很慢。 交流穩(wěn)壓電源從交流電源的發(fā)展來看，我國到80年代前期，第一代交流電源主要是以穩(wěn)壓電源為主。開關(guān)電源較老式直流電源具有體積小，功率密度高(單位體積輸出功率)等優(yōu)點。在鐵路、冶金等行業(yè)尤為明顯。脈沖越窄，其輸出的差異越小。三角波載波在半個周期內(nèi)的方向只在一個方向變化，所得到的PWM波形也只在一個方向變化的控制方式稱為單極性PWM控制方式。根據(jù)面積等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。半橋電路的uo，幅值高出一倍Um=Ud。(3) 直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。VTVT3電流有一個增大過程。下面要分充電和放電兩個部分來說明這個電路[5]。單相橋式逆變器有四個帶反并聯(lián)續(xù)流二極管的IGBT組成，分別為VT1~VT4，直流側(cè)由兩個串聯(lián)電容，他們共同提供直流電壓Ud，負載為阻感負載，調(diào)制電路分別由單相交流正弦調(diào)制波形和三角載波組成，其中三角載波和正弦調(diào)制波的幅值和頻率之比分別被稱為調(diào)制度和載波頻率，這是SPWM調(diào)制中的兩個重要參數(shù)。常見的直流升壓電路為升壓斬波電路（Boost Chopper），由開關(guān)S、電感L、電容C組成。四個開關(guān)導(dǎo)通(或關(guān)斷)占空比均相等。下面推導(dǎo)計算L的公式。IR2110的輸入端為滯環(huán)施密特出發(fā)電路，以提高抗干擾能力和接受上升沿環(huán)慢的輸入邏輯信號，Vdd/Vcc電平轉(zhuǎn)換電路把輸入邏輯信號電平轉(zhuǎn)換為輸出驅(qū)動信號電平，其兩路輸出均采用圖騰柱輸出，輸出級由兩只峰值電流為2A以上，內(nèi)阻為3歐姆以下的N溝道FET組成，輸出級可提供的驅(qū)動電壓為15V20V。Vrm，頻率為fc。三角載波信號由“Source”庫中的“Repeating Sequence”模塊產(chǎn)生，正確設(shè)置參數(shù)，三角波經(jīng)過處理，便可成為頻率為fc的三角載波。 展望目前，逆變技術(shù)的核心部分逆變器和控制部分，雖然自關(guān)斷器件的產(chǎn)生簡化了主電路的繁瑣，但是器件的開關(guān)頻率，器件的功率，觸發(fā)電路的設(shè)計以及壽命仍受一定的限制，所以將會導(dǎo)致你變電源輸出的正弦波形仍受一定的影響，盡管在控制方法已經(jīng)略有成熟，但是有些控制方法還只是理想預(yù)測，實現(xiàn)起來還很困難，所以對逆變電源的研究仍具有十分深遠的意義。單老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。 PWM逆變器V1觸發(fā)脈沖波形 仿真波形 波形仿真 。正弦波幅值之比值勤稱為調(diào)制比M=Vrm/Vcm。H0和L0是兩路驅(qū)動信號輸出端，驅(qū)動同一橋臂的MOSFET，IR2110的自舉電容選擇不好，容易造成芯片損壞或不能正常工作。此可推得臨界條件為： （）下面進行具體的計算： （）由=48V，=315可得= 又=10kHz，可得：=100us，同時=然后TT4加觸發(fā)脈沖，并且同時TT3的觸發(fā)脈沖消失，TT4這兩個MOS管導(dǎo)通，但不能立即導(dǎo)通，等電流下降到零時開始導(dǎo)通，然后電流流過T4的漏極，同樣經(jīng)過濾波電路回到T2的漏極。 Boost電路原理圖Boost電路的工作過程是這樣的。 單相橋式逆變電路方案三：。這時，輸入電壓流過電感。t2時刻后，LTVTVTLT3到C；另一個經(jīng)LTVTVTLT4到C。換流方式有負載換流、強迫換流[4]。輸出電壓定量分析uo成傅里葉級數(shù) （）基波幅值 （）基波有效值 （）uo為正負各180186。 PWM逆變電路及控制方法目前中小功率的逆變電路幾乎都采用PWM技術(shù)。 雙極性PWM控制原理方式?jīng)_量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同。 a) b) c) d) 形狀不同而沖量相同的脈沖各種脈沖上述結(jié)論是PWM控制的重要理論基礎(chǔ)。根據(jù)我們的實驗觀察，在嚴(yán)重失真時，電壓會出現(xiàn)正負半波不對稱、波形嚴(yán)重