單相逆變器spwm策略比較分析

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1、單相逆變器SPWM策略比較分析摘要：隨著我國(guó)電子電力方面的迅猛發(fā)展，極大地促進(jìn)了SPWM單項(xiàng)逆變器的應(yīng)用，使得單項(xiàng)逆變器的輸出電壓波形質(zhì)量越來越受到人們的重視，通常情況下理想的電壓波形為純正弦波，但在SPWM單項(xiàng)逆變器的實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)存在很多因素使得輸出的電壓波形發(fā)生畸變，因此必須尋找SPWM單相逆變器的控制策略。本文針SPWM單相逆變器的控制策略進(jìn)行比較分析。關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗嗄孀兤?；SPWM策略；比較分析逆變技術(shù)是我國(guó)電子電力技術(shù)的重要組成部分，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與交流電機(jī)調(diào)速、感應(yīng)加熱、UPS（不間斷電源）等場(chǎng)合，S

2、PWM技術(shù)即SinusoidealPulscWidthModulation技術(shù)，是指調(diào)制信號(hào)正弦化的PWM技術(shù)，由于其具有開關(guān)頻率固定、濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及輸出電壓含有固定的頻率高次諧波分量等優(yōu)點(diǎn)，使其成為我國(guó)電子電力領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的PWM技術(shù)。一、單相逆變器SPWM及其控制策略單相逆變器中最常用的結(jié)構(gòu)無外乎半橋和全橋兩種，半橋單相逆變器的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出的電壓也相對(duì)較低，比較適用于中小型容量場(chǎng)合，而全橋逆變器由于存在橋臂輸出電壓存在零電壓續(xù)流狀態(tài)，因此可以實(shí)現(xiàn)倍頻，在較低的開關(guān)頻率下也可以獲得更好的諧波控制。

3、逆變器在不斷的實(shí)踐應(yīng)用中，經(jīng)歷了由最初的方波逆變器到階梯合成波逆變器，再到SPWM逆變器的發(fā)展過程，最初的方波逆變器電路拓?fù)浜?jiǎn)單，本身具有的功率器件數(shù)目較少，直流電壓利用率較高，輸出的電壓可對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出電壓的諧波含量大，濾波器的體積也相對(duì)較大，而階梯波合成逆變器素具有的特點(diǎn)卻與方波逆變器的特點(diǎn)完全不一致，階梯波合成逆變器的電路拓?fù)鋸?fù)雜，而且有很多功率器件，輸出的電壓不可調(diào)，輸出電壓的諧波含量小，濾波器的體積也相對(duì)較輕，在實(shí)際應(yīng)用中通常采用兩組階梯波合成逆變器進(jìn)行移相控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓量基波大小的控制。如果

4、需要減少變橋功率管的損耗，同時(shí)還需要抑制變橋臂輸出電壓的諧波含量，這是就可以采用SPWM技術(shù)，達(dá)到緩和抑制諧波與提高生產(chǎn)效率之間的矛盾，使用這種逆變器控制方式，會(huì)使逆變橋臂輸出的電壓載波平率成為開關(guān)頻率的兩倍。現(xiàn)階段我國(guó)電子電力發(fā)展領(lǐng)域中，應(yīng)用比較廣泛的控制技術(shù)主要包括電壓瞬時(shí)值單閉環(huán)反饋控制、電壓電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)滯環(huán)控制以及電壓電流瞬時(shí)值雙閉環(huán)SPWM的反饋控制等，隨著科技領(lǐng)域數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)于逆變器的數(shù)字化控制逐漸成為了電子電力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，目前逆變器數(shù)字控制領(lǐng)域中，應(yīng)用較為廣泛的控制策略有P

5、ID控制，滑膜變結(jié)構(gòu)控制、狀態(tài)反饋控制以及模糊控制等等，逆變器的數(shù)字控制策略雖然應(yīng)用廣泛，在某些方面具有優(yōu)越的控制性能，同時(shí)還具有較強(qiáng)的理論意義，但是在實(shí)際應(yīng)用中也存在著會(huì)多或少的不足和缺陷。如下圖為PID控制SPWM逆變器的框圖結(jié)構(gòu)：圖一PID控制逆變器框如圖所示，通過對(duì)輸出的電壓采樣信號(hào)有效值的計(jì)算，即可得到實(shí)際的輸出電壓有效值，然后將其與給定的有效值進(jìn)行比較，進(jìn)而調(diào)節(jié)基準(zhǔn)正弦給定信號(hào)的幅值，是輸出電壓的有效值接近規(guī)定輸出電壓有效值，從而提高逆變器輸出電壓的精度。二、單相逆變器SPWM的模擬控制方式和數(shù)字控制

6、方式我們根據(jù)電壓調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)方式，可以將單相逆變器SPWM的控制策略分為模擬控制方式和數(shù)字控制方式來進(jìn)行控制，傳統(tǒng)的模擬控制方式引起具有技術(shù)成熟、控制性能好、使用成本較低的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于單相逆變器SPWM的控制中，但相對(duì)的也存在著一些不足和缺陷。然而伴隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理器逐漸成為了眾多數(shù)字控制器件中的首選，逆變器采用數(shù)字化控制，其優(yōu)點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來。1.傳統(tǒng)模擬控制方式存在的不足和缺陷（1）電路是由多個(gè)模擬元件構(gòu)成的，由于使用元件數(shù)量較多，導(dǎo)致設(shè)備型號(hào)復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)的使用。（

7、2）模擬元件的質(zhì)量會(huì)隨著時(shí)間的流逝和環(huán)境的改變出現(xiàn)老化和風(fēng)化等現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性和一致性大大降低。（3）由于需要使用的模擬元件數(shù)量較多，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期、調(diào)試復(fù)雜、升級(jí)換代困難。（4）進(jìn)行控制模擬的方式單一、很難進(jìn)行復(fù)雜的控制算法，同時(shí)逆變器的網(wǎng)絡(luò)化和智能化的維護(hù)管理也很難實(shí)現(xiàn)。2.數(shù)字控制方式的優(yōu)點(diǎn)（1）可以用軟件來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字控制策略，改善系統(tǒng)性能（2）簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，有效地減少了模擬原件數(shù)量，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。（3）應(yīng)用過程中，可以通過各種接口進(jìn)行在線數(shù)字控制，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，實(shí)現(xiàn)診斷維修等功能，實(shí)

8、現(xiàn)控制的網(wǎng)絡(luò)化管理。（4）有利于實(shí)現(xiàn)多個(gè)電源模塊的并聯(lián)運(yùn)行，提高供電系統(tǒng)的可靠性。盡管逆變器的數(shù)字控制，為我們的工作帶來了很多便捷，但是伴隨著模擬控制器的數(shù)字化進(jìn)程，也隨之產(chǎn)生了一些新的問題，這些問題對(duì)逆變器的性能產(chǎn)生了一定的影響，嚴(yán)重限制了逆變器數(shù)字控制的使用范圍，數(shù)字控制的云孫處理能力畢竟是有限的，例如當(dāng)CPU運(yùn)算任務(wù)繁重或內(nèi)存以及資源不足時(shí)，就無法完成復(fù)雜的數(shù)字運(yùn)算