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：隨著我國電子電力方面的迅猛發(fā)展，極大地促進(jìn)了SPWM單項逆變器的應(yīng)用，使得單項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單項逆變器的實際應(yīng)用中，會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：單相逆變器；SPWM策略；比較分析逆變技術(shù)是我國電子電力技術(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）等場合，SPWM技術(shù)即Sinus

2、oidealPulscWidthModulation技術(shù)，是指調(diào)制信號正弦化的PWM技術(shù)，由于其具有開關(guān)頻率固定、濾波器結(jié)構(gòu)簡單以及輸出電壓含有固定的頻率高次諧波分量等優(yōu)點，使其成為我國電子電力領(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)簡單，輸出的電壓也相對較低，比較適用于中小型容量場合，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。逆變器在不斷的實踐應(yīng)用中，經(jīng)歷了由最初的方波

3、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)浜唵危旧砭哂械墓β势骷?shù)目較少，直流電壓利用率較高，輸出的電壓可對其進(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較大，而階梯波合成逆變器素具有的特點卻與方波逆變器的特點完全不一致，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較輕，在實際應(yīng)用中通常采用兩組階梯波合成逆變器進(jìn)行移相控制以實現(xiàn)對輸出電壓量基波大小的控制。如果需要減少變橋功率管的損耗，同時還需要抑制變橋臂輸出電壓的諧波含量，

4、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)主要包括電壓瞬時值單閉環(huán)反饋控制、電壓電流瞬時值雙閉環(huán)滯環(huán)控制以及電壓電流瞬時值雙閉環(huán)SPWM的反饋控制等，隨著科技領(lǐng)域數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展，對于逆變器的數(shù)字化控制逐漸成為了電子電力領(lǐng)域的研究熱點，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PID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

5、，在某些方面具有優(yōu)越的控制性能，同時還具有較強(qiáng)的理論意義，但是在實際應(yīng)用中也存在著會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，通過對輸出的電壓采樣信號有效值的計算，即可得到實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)字控制方式我們根據(jù)電壓調(diào)節(jié)器的實現(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，

6、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)點已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于單相逆變器SPWM的控制中，但相對的也存在著一些不足和缺陷。然而伴隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號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)備型號復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)的使用。（2）模擬元件的質(zhì)量會隨著時間的流逝和環(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)

7、量較多，延長設(shè)計周期、調(diào)試復(fù)雜、升級換代困難。（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，同時逆變器的網(wǎng)絡(luò)化和智能化的維護(hù)管理也很難實現(xiàn)。2.數(shù)字控制方式的優(yōu)點（1）可以用軟件來實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字控制策略，改善系統(tǒng)性能（2）簡化硬件設(shè)計，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，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障，實現(xiàn)診斷維修等功能，實現(xiàn)控制的網(wǎng)絡(luò)化管理。（4）有利于實現(xiàn)多個電源模塊的并聯(lián)運行，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

8、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運算任務(wù)繁重或內(nèi)存以及資源不足時，就無法完成復(fù)雜的數(shù)字運算