摘要逆变电路的应用非常广泛。

在已有的各种电源中，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当需要把这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。

另外，交流电动机调速用的变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。

有人说，电力电子技术早期曾处在整流电路时代，后来则进入了逆变器时代，可见逆变电路在现实生产生活中的作用之大和应用之广泛。

而PWM 控制技术是逆变电路中应用最为广泛的技术，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是PWM型逆变电路。

为了对PWM型逆变电路进行分析，首先建立了逆变器控制所需的电路模型，采用IGBT作为开关器件，并对单相桥式电压型逆变电路和PWM控制电路的工作原理进行了分析，运用MATLAB中的SIMULINK对电路进行了仿真，给出了仿真波形，并运用MATLAB提供的powergui模块对仿真波形进行了FFT分析（谐波分析）。

通过仿真分析表明，运用PWM控制技术可以很好的实现逆变电路的运行要求。

关键字：逆变电路、PWM控制技术、换流。

The application of inverter circuits is very extensive. In the existing various power, storage battery, dry cells, solar battery is dc power, when need to put these power to ac load power supply, they need to inverter circuits. In addition, ac motor speed control with frequency converter, uninterrupted power supply, induction heating power supply, power electronics device to use a very extensive, its core part of the circuit is inverter circuits. Some say, power electronic technology rectifier circuit was in early times, later, into the inverter era, visible inverter circuits in real life and the role of the production of the broad application. And PWM control technology is widely used in the inverter circuits of technology, now a lot of the application of inverter circuits, the majority is type PWM inverter circuits. In order to type PWM inverter circuit analysis, first established the inverter control the circuit model, IGBT power as switching device, and bridge type of single-phase voltage type inverter circuits and PWM control circuit principle is analyzed with MATLAB, the circuit simulation of SIMULINK, then the simulation with MATLAB and waveform, provide powergui module to the simulation of the profile FFT analysis (harmonic analysis). Through the simulation analysis shows that, using PWM control technology can well realize the operation requirements of inverter circuits. Key word: inverter circuits, PWM control technology, the commutation目录1方案介绍及主电路设计 (3)1.1题目要求 (3)1.2方案概述 (3)1.3逆变电路及换流原理介绍 (3)1.4电压型逆变电路的特点及主要类型 (4)2SPWM控制法 (6)3主电路的设计和说明 (8)3.1PWM控制的基本原理 (8)3.2PWM逆变电路及其控制方法 (8)3.3主电路及其工作原理 (9)4方案介绍及主电路设计 (10)4.1单极性PWM控制发生电路模型 (10)4.2单极性PWM方式下的单相桥式逆变电路 (11)4.3仿真结果 (12)5小结体会 (13)6参考文献 (14)单相电压型逆变电路的设计1方案介绍及主电路设计1.1题目要求技术要求：设计一单相桥式逆变电路，采用SPWM调制方法，已知直流电源电压为400V，要求输出220V、50Hz的交流电，带电阻性负载，其中R的值为20Ω。

1.2方案概述本次课程设计的主要目标，是设计一个单相桥式电压型逆变电路。

同时可以设计相应的触发电路和过电流过电压保护电路。

根据电力电子技术的相关知识，单相桥式电压型逆变电路是一种常见的逆变电路模型，在日常生活中有着广泛的应用。

它的电路结构主要是由四个桥臂组成，其中每个桥臂都有一个全控器件IGBT和一个反向并接的续流二极管，在直流侧并联两个电容而负载接在桥臂与电容之间。

而IGBT的导通控制需要触发电路，通过资料的查询，找到相关的触发电路图，从中进行选择，最终确定方案。

可以用芯片进行触发也可以用下面章节介绍的使用D触发器为主体设计出来的触发电路，根据D触发器的特性，使换流能够实行。

最后设置过电流过电压保护电路，采用抑制电路和缓冲电路构成的过电压过电流保护电路，通过查阅资料，在仿真软件中连接出电路图，将触发电路接入，设置参数后进行仿真，观察波形，根据设置的参数进行计算。

1.3 逆变电路及换流原理介绍与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。

当交流侧接在电网上，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相接时，称为无源逆变。

在不加说明时，逆变电路一般指无源逆变。

逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。

交流电路在工作过程中不断发生电流从一个支路向另一个支路的转移，这称为换流。

换流是实现逆变的基础。

通过控制开关器件的开通和关断来控制电流通过的支路，这就是实现换流的基本原理。

换流有多种方式，其中主要分为器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流四种方式。

1.4 电压型逆变电路的特点及主要类型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；直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。

电压型逆变电路有以下特点：1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。

而交流侧输出电流波形和相位因为负载阻抗的情况不同而不同。

3）当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。

为了给交流侧想直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

又称为续流二极管。

逆变电路分为三相和单相两大类。

其中，单相逆变电路主要采用桥式接法。

主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。

而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。

最常用的是三相桥式逆变电路。

1.5电压型单相桥式逆变电路的主电路设计在本次设计中，主要采用单相桥式逆变电路作为设计的主电路。

其主电路结构图如图1-1所示：图1-1单相桥式逆变电路如上图所示，单相全桥逆变电路主要有四个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。

其中桥臂1,4为一对，桥臂2，3为一对。

每个桥臂由一个可控器件IGBT以及一个反并联的二极管组成。

在直流侧接有足够大的电容，负载接在桥臂之间。

它的具体工作过程如下：设最初时刻时，给IGBT Q1、Q4触发信号，使其导通。

则电流通过桥臂1，负载，桥臂4构成一个导通回路。

当时刻时，给Q2,Q3触发信号，给Q1,Q4关断信号。

但由于负载电感较大，通过它的电流不能突变，所以二极管D2,D3导通进行续流。

当电流逐渐减小为0，桥臂1,4关断，桥臂2,3导通，构成一个回路，从而实现换流。

单相桥式逆变电路工作波形如图1-2所示。

图1-2单相桥式逆变电路工作波形分析其工作过程：设在t1时刻前和导通，输出电压为，t1时刻和栅极信号反向，截止，而因负载电感中电流不能突变，不立刻导通，导通实现续流。

因为和同时道童，所以输出电压为0。

到t2时刻和栅极信号反向，截止，而不能立刻导通，续流，和构成电流通道，输出电压-。

到负载电流过零并开始反向时，和截止，和开始同时导通，仍然为-。

在t3时刻和栅极信号再次反相，截止，而不能立刻导通，导通续流，再次为0。

以后的过程与前面类似。

2 SPWM控制法SPWM(Sinusoidal PWM)法是一种比较成熟的,目前使用较广泛的PWM法。

前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。

SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。

该方法的实现有以下几种方案。

一等面积法该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的。

由于此方法是以SPWM控制的基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点。

二硬件调制法硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形。