单相桥式PWM逆变电路设计

1、指导人民教师评定成绩：检定成绩：重庆邮政高等院校自动化学学院综合设置修订通讯端口设计主题：单相桥PWM变频电路设计单位(二级学院): 自动化学学院学生姓名：梁勇专业：电力工程和自动化班级： 0830702学号： 07350225指导人民教师：罗萍修订时间： 2010年10月重庆邮电高等院校自动化学院制目录一、课程设定修订塔斯克、课程设定、课程设定、课程设定、课程设定、课程设定。二、SPWM变频器的工作原理21、动作原理、动作原理、动作原理、动作原理、动作原理、动作原理、动作原理。2、控制方式43 .单片微型计算机电源和prum下载模块7正弦调光控制模块的调制算法85 .实现基于STC系列单片微

2、型计算机的SPWM波形.11三、总结、总结、总结、总结、总结、总结、总结、总结、总结、总结、总结四、心得体会、15五、附录、附录、附录、附录、附录、附录、附录、附录、附录、附录、附录一、普拉姆、普拉姆、普拉姆、普拉姆、普拉姆、普拉姆、普拉姆、普拉姆、普拉姆电视计程仪电路图19电路图，电路图，电路图摘要：单片微型计算机控制变频电路，以逆变器为主要元件，是稳定作用、频率稳定作用输出的电源保护设备。 采用面积等效的SPWM波，并以单片微型计算机为主导，输出三角波和正弦波，这些个两个波叠加输出SPWM波，控制变频电路的触发器，使直流计程仪编程频率可变的交流电力牛鼻子字：单片微型计算机逆变电源正弦波脉冲

3、触发单相桥PWM变频电路设计一、课程设置修订塔斯克对单相桥式pwm变频电路的主电路及控制电路进行了修正，残奥仪表要求如下：直流电压为12 V，L=1mH，频率可调，输出为5V的正弦交流。设定要求：1.理论设定修订：掌握单相桥PWM变频电路的工作原理，设定修订单相桥PWM变频电路的主电路和控制电路。 其中包括：IGBT电流、额定电压的选择驱动电路的设定修订描绘完整的主回路原理图和控制回路图列出主回路中使用的零配件的修订表二、SPWM逆变器的工作原理由于期望的逆变器输出是正弦电压波形，所以可以将正弦半波n等分。 并且，将各等分的正弦曲线和横轴所包围的面积置换为与该面积相等的高矩形脉冲，矩形脉冲的中

4、点和正弦波的各等分的中点重合。 这样，由n个等宽度的矩形脉冲构成的波形在正弦的半周上等效。 同样，正弦波的负半周也用同样的方法等价。该一连串的脉冲波形是期望的逆变器输出SPWM波形。 由于各脉冲的振幅相等，所以逆变器可以从一定的直流电源供给电力，逆变器输出脉冲的振幅是整流器的输出电压。 在逆变器的各开关元件以理想的状态动作的情况下，驱动对应的开关元件的信号也应该是与形状相似的一系列的脉冲波形，这是容易推定的。理论上，这一系列脉冲波形的宽度可以以逆变器中各开关元件的接通断开为控制依据，用严格的校正计算方法求出。 然而，引用通讯技术中的“调制”概念，将期望波形(在此为正弦波)称为调制波，并将由此调

5、制的信号称为载波是实用的方法。 SPWM中常用的等腰三角形波是载波，等腰三角形波是上下宽度呈直线对称变化的波形，当其与哪个光滑曲线相交时，利用升交点的时间节点控制开关解老虎钳的导通/截止，能够得到脉冲宽度与该曲线函数值成比例的矩形脉冲，这就是SPWM所需要的1 .工作原理图2-4是SPWM逆变器的主电路，图中VTlVT6是逆变器的6个功率开关老虎钳(这里描绘的是IGBT )，分别由一个回流二极管反并联连接，逆变器整体以一定值直流电压u进行供电。 图2-5是其控制电路，一组三相对称的正弦基准电压信号由基准信号发生器提供，其频率可以确定逆变器输出的基波频率，并在要求的输出频率范围内进行调整。 刷新

6、丙二烯信号的振幅也在一定范围内变化，可以决定输出电压的大小。 三角载波信号是共同的，在与各相的基准电压分别比较后，提供“正”或“零”的饱和输出，产生SPWM脉冲串波作为逆变器功率开关老虎钳的驱动控制信号。主回路此时，如果向V4提供导通信号，向V1提供截止信号，向V1(V4)提供导通信号，则V1(V4)有可能导通，或者VD1(VD4)有可能导通。 和的PWM波形只有Ud/2两种等级。 urUuc的情况下，向V1开启信号，向V4关闭信号。 在波形为1和6条的情况下，=、3和4条的情况下，=-、1和3或者4和6条的情况下，=0。 输出线电压PWM波由Ud和0这3种电平构成的负载相电压PWM波由(2/

7、3)、(1/3)和0这5种电平构成。直线防止的死区时间是同相的上下两臂的驱动信号互补，为了防止上下臂直线短路，留下上下臂施加断开信号的死区时间。 死区时间的长度主要由开关解老虎钳的断开时间决定。 死区时间对输出的PWM波产生影响，稍微偏离正弦波。控制电路2 .控制方式关于调光控制模块的控制方法，从调制脉冲的极性来看，分为单极子和双极子的分割部：来进行调制的载波和参照信号的极性不变，称为单极子调制，而三角载波信号和正弦波信号具有正负极性的情况称为双极子调制。(1)单极性正弦调光控制模块将单极性正弦脉冲宽度调制用振幅为的参照信号波与振幅为的三角波进行比较，产生功率开关信号。 其原理波形如图2-6所

8、示。 图2-6以单相正弦波全波整流电压信号与单向式三角形载波交叉，进而通过反转产生功率开关驱动信号。参考频率fr决定输出频率fo，并且将每个半周期的脉冲数量p决定为载波频率fc。 即：P=(2-1)利用参照电压信号的振幅Ur与三角形载波信号的振幅Uc之比，即调制比m=Ur/Uc控制输出电压的变化。 当调制比从01变化时，脉冲宽度从0/p变化，输出电压从0 E变化。 当设脉冲宽度为时，输出电压的傅里叶级数展开式为：(2-2)系数An和Bn由相应的负脉冲起始角 来确定，其中每一脉冲宽度为并且起始角为。如果第j个脉冲的开始角是j(2-3a )(2-3b )可根据式(2-3a )、式(2-3b )计算

9、出的输出电压的傅里叶级数的系数(2-4a )(2-4b )单极选择调光控制模块SPWM原理波形(2)双极正弦调光控制模块双极正弦调光控制模块的原理波形如图2-7所示。 输出电压u0(t )波形在02区间关于中心对称，在0区间轴对称，其傅里叶级数展开式式(2-5)中输出电压u0(t )为振幅e、频率fo的方形波与振幅2E、频率fc的负脉冲序列(始点与终点可视为各自的重日式榻榻米。 因此输出电压为输出电压的基波分量需要注意的是，从主电路来看，在双极调制中，由于同一臂上的两个开关元件始终交替导通断开，因此容易引起电源短路，引起环流。 为了防止环流，必须增设延迟触发网络链接，设置死区。3 .单片微型计

10、算机电源和普计程仪程序下载模块普计程仪拉姆下载电源模块MAX232芯片是美国通信公司为电脑的RS-232标准串行口专用而修订的单电源电平转换芯片，以5v单电源供电。 主要特点是：符合所有RS-232C技术标准，仅用单一5V电源即可供电；芯片载流子泵具有升压、电压极性反转能力，10V和-10V电压v、V-； 低电功耗、典型的供电电流5mA； 内部内置2台RS-232C驱动器。 内置两个RS-232C接收器。用78/79系列三端稳定作用集成电路构成稳压电源所需的外围零配件极少，电路内部有过电流过热调整管保护电路，使用方便，而且价格低廉。 在该系列集成稳定作用IC模型中，在78或79之后的数字表示该

11、三端集成稳定作用电路的输出电压，7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。4 .正弦调光控制模块的调制算法三角波变化1周期，具有正弦波和2个升交点，一次一次地控制逆变器中开关元件的通断。 为了正确地生成SPWM波形，需要正确地校正这些个2点的时间。 开关元件的导通时间是脉冲宽度，截止时间是脉冲间隙。 当正弦波的频率和振幅不同时，这些个的时间也不一样，但对计算机来说，时间是用软件实现的，时间的控制用定时器进行是方便的，调制算法是关键。 调制算法主要有自然采样法、规则采样法、等范围法等。1 .自然取样法按照SPWM控制的基本原理，用正弦波和三角波的升交点进行脉冲宽度和间隙的采样，

12、生成SPWM波形，成为自然采样法。 如图2-8所示图2-8自然取样法的原理图2 .规则抽样法为了使取样法的效果接近自然取样法，不太复杂的演算，也提出了规则取样法。 其出发点是设法使SPWM波形的各脉冲与三角波中心线对称。 这样，图2-9的方法。 订正算法被大幅简化。图2-9规则抽样法的原理图3 .双极正弦波等范围法诸如正弦波之类的面积算法的基本原理是：一个正弦波等于h，一个子摇滾乐，并且子摇滾乐数必须是6的整数倍，因为三相正弦波，每个相位之间存在差异，所以为了从一个正弦波得到另一个二相，一个周期必须分割为6的整数倍。 从图2-10可以看出，输出波形越大，输出波形越接近正弦波。 在各个区段中，被

13、等分割成多个等宽脉冲(n )，使得这些个n个等宽脉冲面积与此区段的正弦波面积相等。 采用该方法可以提高开关频率、改善波形，同时减少新脉冲的修正数量，节省修正机的修正时间。 如图2-10所示，正弦波的面积图示了SPWM面积等有效原理所需的输出正弦电压为U0=Umsint，式中： Um为正弦波振幅。 按照使用面积等使正弦波小块面积S1和对应的脉冲面积S2相等的原则，将正弦波的正半周n等分时，1等分的宽度为吴/N，在半周期内计算n个不同的脉冲宽度值。 关联式如下正弦波S1的面积为：逆变器输入直流电压与UD相等，脉冲面积S2与S1相等，即：所以第k区间脉冲宽度k式中，m是调制比。 n是半周期内的脉冲数

14、。 综合考虑载波比、输出间谐波等，其中n取60。 在上式中校正的SPWM脉冲宽度表是从窄到宽以及从更宽到窄的60个值的正弦表，将其存储在STC单片微型计算机的ROM中用于调用。5 .通过STC系列单片微型计算机实现SPWM波形基于单片微型计算机的SPWM控制根据其软件化方法，有自然取样法、对称规则法、非对称规则法和面积等有效方法等。 理论分析表明，面积等效法在其他方法中间谐波小，间谐波抑制能力强。 另外，适时控制简单，有利于软件的实现。 因此，通过面积等有效的方法实现了SPWM控制。STC系列单片微型计算机生成SPWM波的原理5.1.STC系列单片微型计算机的介绍STCl2系列单片微型计算机是

15、美国STC公司在8051单片微型计算机的标准内核上改良上市的一个高级特征的8051单片微型计算机，从大头针到指令8051单芯片最突出的特征是具有可程序设计师计数器阵列PCA。 以STCl2C5608AD为例，有4路可程序设计师计数器阵列PCA/PWM。 PCA包括一个特殊的16二进制位计时器，由四个16二进制位的捕获/比较模块组成。 四个模块的公共时间基准由PCA计时器来确定，而PCA模式暂存器CMOD SFR的CPSl和CPS0二进制位来确定。 各模块的可程序设计师动作在上升沿/下降沿捕捉、软件定时器、高速输出、PWM脉冲输出4种模式下动作。 本文的SPWM生成功能主要在PWM脉冲输出模式下

16、完成。 图2是PCA模块的脉冲宽度调节PWM输出模式的分块图。在PCA PWM输出模式下，CLSFR的值小于EPCnL，CCAPnL时输出较低，PCA CL SFR的值大于EPCnH，CCAPnH时输出较高。 当CL的值从FF变为00向上溢出时，EPCnH，CCAPnH的内容被装载到EPCnL，CCAPnL中。 由此，实现了无干扰的更新PWM。 要启用PWM模式，模块CCAPMn暂存器必须具有PWMn和ECOMn定径套。 本文将模块o的脉冲宽度调节(PWM )模式与模块1的16二进制位软件定时器模式并用，以软件中断的形式实现了SPWM波形。在云同步中，STCl2C54lO单片微型计算机还具有高

17、速A/D转换功能。 lO二进制位精度，有1个8通道的A/D转换器。 可简单地监视显示投入产出的电压、电流。5.2.SPWM波生成方法在STC系列的单片微型计算机中产生SPWM波的基本原理是，在将载波周期的值赋予PCA模块l的16二进制位捕捉/比较模块暂存器CCAPlH (上位8二进制位)和CCAPlL (下位8二进制位)、PCA计时器的值CH (上位8二进制位)、CL (下位8二进制位)的中断中， 调用模块0的PWM脉冲宽度调节模式，用CCAP0H将下一个SPWM波的脉冲宽度加载到CCAPOL中，可实现无干扰的更新PWM。图11是通过软件实时校正的单电路单极性SPWM波形的脉冲宽度示意图。 每隔一定的载波周期，不同