【正文】 波形也會(huì)出現(xiàn)較大的差別。 1ou 為輸出的基波波形，形狀與正弦調(diào)制波相同?？梢?，在 ru 的一個(gè)周期內(nèi)，輸出的 PWM 波只有 du? 兩種電平，而不再出現(xiàn)單極性控制時(shí)的零電平狀態(tài)。雙極性調(diào)制方式在 ru 的正、負(fù)半周控制規(guī)律相同。其中 ru 為正弦調(diào)制波， cu 為三角形載波。 b) 雙極性 SPWM 控制 和單極性 SPWM 控制方式相對(duì)應(yīng)的是雙極性控制方式，如果三角波載波在半個(gè)周期內(nèi)的方向是在正負(fù)兩個(gè)方向變化的，所得到的 SPWM 波形也是在兩個(gè)方向變化的，這時(shí)就成為雙極性 SPWM 控制方式，如圖 36 所示。圖中的虛線 1ou 表示 ou 中的基波分量。輸出電壓波形如圖 35所示，輸出的電壓有 du? 、 0V、 du?三種電壓值。當(dāng) ru＜ cu 時(shí)，控制 T2導(dǎo)通，輸出電壓 ou 為 du? ；在 ru ＞ cu 時(shí)，使 T2關(guān)斷，則負(fù)載電流通過D4續(xù)流，輸出電壓 ou 為 0V。當(dāng) ru cu 時(shí)，控制 T4導(dǎo)通，此時(shí)輸出電壓 ou 為 +Ud；當(dāng) ru ＜ cu 時(shí)，控制 T4關(guān)斷，則負(fù)載電流通過 D3續(xù)流輸出電壓 ou 為 0V。從而在主電路的輸出端獲得SPWM 輸出電壓 ou 。載波 cu 在 ru 的正半周為正極性的三角波，在 ru 的負(fù)半周為負(fù)極性的三角波。這種方法只在三角波的頂點(diǎn)或底點(diǎn)位置對(duì)正弦波 9 采樣而形成階梯波，其原理如圖 34所示 : 圖 34規(guī)則采樣法生成 SPWM波 PWM 型逆變電路的控制方式 （ 1）單極性 SPWM 控制與雙極性 SPWM 控制 a) 單極性 SPWM 控制 三角波載波在半個(gè)周期內(nèi)的方向只在一個(gè)方向變化，所得到的 SPWM波形也只在一個(gè)方向變化的控制方式成為單極性 SPWM控制方式，如圖 35所示。這種方法是所有生成 SPWM 波方法中最精確的一種，其它方法都是與它近似等效，存在一定的等效誤差。三角波載波在半個(gè)周期內(nèi)的方向只在一個(gè)方向變化，所得到的 PWM 波形也只在一個(gè)方向變化的控制方式稱為單極性 PWM 控制方式，如果三角波載波在半個(gè)周期內(nèi)的方向是在正負(fù)兩個(gè)方向變化的，所得到的 PWM波形也是在兩個(gè)方向變化的 ，這時(shí)稱為雙極性 PWM 控制方式。當(dāng)調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，所得到的就是 SPWM 波形。 8 圖 32 用 PWM波代替正弦波 較為實(shí)用的方法是采用調(diào)制的方法，即把所希望的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過對(duì)載波的調(diào)制得到所期望的 PWM 波形。像這種脈沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形，也稱為SPWM (Sinusoidal PWM)波形。根據(jù)沖量相等效果相同的原理， PWM波形和正弦半波 是等效的。這就是 PWM 波形。這些脈沖寬度相等，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。 a) 矩形脈沖 b) 三角波脈沖 c) 正弦波脈沖 d) 單位脈沖函數(shù) 圖 31沖量相同的脈沖 上述結(jié)論是 PWM 控制的重要理論基礎(chǔ)。脈沖越窄，其輸出的差異越小。 如把各輸出波形用傅式變換分析，則其低頻段特性非常接近，僅在高頻段略有差異。沖量即指窄脈沖的面積。 （ 1）驅(qū)動(dòng)電路 :主要采用逆變電源芯片 IR2110； （ 2） DC/DC 電路：主要采用模塊集成電路； （ 3）逆變電路：主要采用全橋逆變電路； （ 4）整流濾波電路： 主要采用半波整流及 LC 濾波； （ 5）欠電壓保護(hù)：采用比較器 LM358； （ 6）過電壓保護(hù)：采用比較器 LM358； （ 7）故障報(bào)警電路：采用三級(jí)管及發(fā)光二極管等。主電路主要包括： SPWM 波產(chǎn)生電路 ,驅(qū)動(dòng)電路 , DC/DC 電路 ,逆變電路等；檢測(cè)保護(hù)電路主要包括：欠電壓保護(hù)電路、過電壓保護(hù)電路、過電流保護(hù)電路等。 6 本次設(shè)計(jì)的主 要工作是研究逆變電源的原理，根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇適于風(fēng)力發(fā)電的 逆變電源的逆變方式，然后設(shè)計(jì)其主電路和驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù)以使其能跟隨輸入電源進(jìn)行調(diào)整以滿足市電電網(wǎng)的要求。此外，在直流電源領(lǐng)域， UPS，變頻器等中逆變器也都有著廣泛的應(yīng)用前景。 風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，其蘊(yùn)量巨大，分布面廣 ，越來越受到世界各國(guó)的重視。能源開發(fā)，資源利用與環(huán)境保護(hù)相互協(xié)調(diào)是 21 世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，這種形式的控制器對(duì)于非線性擾動(dòng)的抑制能力有 一定限制。但它也存在不足，如果存在非線性負(fù)載擾動(dòng)，為消除干擾，電流內(nèi)環(huán)需要很快的速度，所以只能采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，數(shù)字電路難以達(dá)到 :如果內(nèi)部電流環(huán)采用滯環(huán)比較形式，由于滯環(huán)比較的非線性特性，對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性有一定影響 。由于電流內(nèi)環(huán)對(duì)系統(tǒng)特性的改造，系統(tǒng)穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)的方法之一就是采用電流反饋 控制策略。 采用電壓瞬時(shí)值反饋或者電壓瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)、電壓有效值外環(huán)的控制策略。由控制理論可知，對(duì)于正弦指令信號(hào)， PI 控制不能實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差跟隨，輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度必然受到影響，實(shí)際應(yīng)用中往往增加電壓均值反饋外環(huán)，將PI 控制與閉環(huán)控制策略相結(jié)合，來保證穩(wěn)態(tài)精度。空載的逆變器模型近似于一階振蕩環(huán)節(jié)，積分器的作用會(huì)增加相位滯后 。 (2)模擬閉環(huán)控制 閉環(huán)控制的引入克服了開環(huán)控制的局限性，提高了系統(tǒng)的輸出電能質(zhì)量。新型的 PWM調(diào)制方法雖然可以在一定程度上改善光伏逆變器 5 的輸出電壓質(zhì)量，減少波形畸變，但開環(huán)控制不可避免的具有很大的局限性 : ，總諧波畸變率高。 (1)開環(huán)控制 開環(huán)控制是根據(jù)面積等效的原理，用正弦信號(hào)波和三角載波進(jìn)行比較獲得 SPWM波，從而決定功率器件的開關(guān)時(shí)刻。 逆變電源波形控制技術(shù) 光伏逆變器的性能很大程度上決定了整個(gè)光伏發(fā) 電系統(tǒng)的性能和效率，隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣，人們對(duì)光伏逆變器輸出電壓的質(zhì)量要求也越 來 越高，不僅要求逆變器的輸出電壓穩(wěn)定以及工作可靠，而且要求其輸出電壓正弦度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。對(duì)于諧波抑制、死區(qū)控制、調(diào)節(jié)輸出電壓等多種方面都十分有利。 PWM 控制采用脈寬調(diào)制控制方式，它的優(yōu)點(diǎn)是控制靈活，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。移項(xiàng)控制的原理是，全橋變換電路每一個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)互補(bǔ)導(dǎo)通，兩個(gè)橋臂的開關(guān)導(dǎo)通之間相差一個(gè)相位，通過調(diào)節(jié)此移相角的大小，來調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的 目 的。 （ 5）按照輸出的穩(wěn)定參量，可分為電壓型逆變器和電流型逆變器。 （ 3）按逆變器的主電路形式，可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式逆變。日前的光伏發(fā)電系統(tǒng)多采用高頻變換方式，在國(guó)內(nèi)外的中小交流光伏系統(tǒng)中得到了普遍應(yīng)用。隨著對(duì)電源性能要求的日益提高，傳統(tǒng)的工頻變換逆變電源逐漸難以適應(yīng)輕量化、高功率密度、高可靠性的要求。工頻變換逆變電源使采用工頻變壓器實(shí)現(xiàn)輸入輸出之間的電氣隔離。隨著逆變電源的類型的增多和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，使得光伏發(fā)電系 4 統(tǒng)可以應(yīng)用到與國(guó)民生產(chǎn)和日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域。以下是風(fēng)力發(fā)電的系統(tǒng)原理圖。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。 風(fēng)力發(fā)電的原理 因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染即其無(wú)污染性，風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮?？偟膩碚f我國(guó)風(fēng)能并網(wǎng)發(fā) 3 電已經(jīng)走過了 30 年歷程，但是跟國(guó)外相比，我國(guó)裝機(jī)容量仍然偏低，并且從設(shè)備制造水平來說還未走出 “ 試驗(yàn) ” 階段，但是同時(shí)也看出我國(guó)風(fēng)電潛力巨大。早期，山東，新疆等地引入國(guó)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行試驗(yàn)與示范。有沿海 (山東、浙江、福建、廣東 )和東北至西北 (包括內(nèi)蒙古、新疆、甘肅 )兩大風(fēng)帶，風(fēng)的質(zhì)量很好，為 開發(fā)風(fēng)力發(fā)電提供了基礎(chǔ)環(huán)境和條件，因此我國(guó)也在大力提倡風(fēng)力發(fā)電。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)和綠色和平組織簽署了 “ 關(guān)于 2020 年風(fēng)電達(dá)到世界電力總量的 12%的藍(lán)圖 ” 報(bào)告， 2020 年全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到 億千瓦，是 2020 年世界風(fēng)電裝機(jī)容量的 倍，年安裝量達(dá) 億千瓦，風(fēng)力發(fā)電量將占全球發(fā)電總量的 12%。同時(shí)亞洲的風(fēng)電也保持較快的發(fā)展勢(shì)頭。 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展概況 （ 1）國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀： 風(fēng)力發(fā)電在歐洲發(fā)展最快，德國(guó)的風(fēng)電發(fā)展處于領(lǐng)先地位，在近期德國(guó)制定的風(fēng)電發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃中指出，到 2025 年風(fēng)電要實(shí)現(xiàn)占電力總?cè)萘康?25%，到 2050 年實(shí)現(xiàn)占總用量的 50%的目標(biāo)。單機(jī)電氣控制