ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ Ｗ０ ・技术交流 基于ＰＷＭ技术逆变器的研究 安徽理工大学电气与信息工程学院王林莉赵天剑 【摘要】本文利用全桥逆变方式将直流电转换成交流电，控制部分采用ＰｗＭ斩波控制技术，根据ＰｗＭ技术变换器的原理．．￣－ＦＭＡＴＬＡＢ／ ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下建立了系统的数学模型，并进行了参数设置和仿真分析，验证了系统参数对输出的影响规律。 【关键词】逆变器；ＰＷＭ技术；仿真 个电源设定为２０Ｖ；负载参数Ｒ＝Ｉ Ｑ，Ｌ＝２ｍＨ，Ｃ＝ｉｎｆ；仿真时间为 Ｏ．０５ｓ。仿真结果如图３所示。 １．引言 近年来，随着石油、煤和天然气等不可再生能源日趋紧张，节 能降耗越来越被人们所重视。逆变电路可实现直流电能到交流电能 的变换，已被广泛地应用于电力系统、家用电器、交通运输、工业 电源和航空航天等领域。将逆变技术应用于照明系统节能，既可以 利用绿色能源（太阳能和风能等），减少对环境的污染；同时也可 以节约电量，提高能源效率。 本文从逆变器的调制方法入手，简要介绍了ＰＷＭ技术变换器 的工作原理．并利用ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行ＰＷＭ逆变器的仿真，验证并分析了 基于ＰＷＭ技术的逆变器的特性。 ２．ＰＷＭ技术变换器原理 逆变器是实现直流一交流的电源变换，而ＰＷＭ（脉宽调制） 技术是对脉冲宽度进行调制的技术，即通过一系列的脉冲宽度进行 调制，产生所需的交流正弦波形，为交流设备供电。 基于ＰＷＭ技术即逆变器通过ＰＷＭ调制技术将直流电压变换成 交流电源的装置。下面以单项逆变器为例介绍ＰＷＭ的原理。 单相全桥逆变器主电路如图１所示，共有四个桥臂，可以看成由 两个半桥电路组合而成。把桥臂１和４作为一对，桥臂２和３作为另一 对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通１ ８０。。同时通过改 变各开关器件的交替导通时间来实现调频控制，通过改变半个周期内 各开关器件的通断时间比实现电压幅值的控制。如果开关器件在每半 个周期内按正弦波的变化趋势反复通断，这样在逆变器的输出端就可 得到正弦的变频变压电压信号。ＰＷＭ控制技术是逆变器的关键环节。 孛Ｉ ｃ＋—一 ｌ 图１单相全桥逆变电路 全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的，将幅值为 的矩 形波Ｕ 展开成傅罩叶级数得： ｕ。： （血饼＋ ＋Ｉ．ｊ ｓｍ ５ａ￣＋＿＿．） 上述公式对于半桥逆变电路也是适用的，只是式中的 要换成 ／２。另外当ｕ。为正负电压各为１８０。的脉冲时，要改变输出交流 电压的有效值只能通过改变直流电压 来实现。 ３．基于ＰＷＭ技术的逆变器仿真 ＰＷＭ技术逆变器仿真模型主要包括主电路￣ＤＰＷＭ信号控制部分。 主电路如图１所示，控制模型采用ＰＷＭ发生器，仿真模型如图２所示。 ＰＷＭ是建立基于ＰＷＭ技术逆变器的控制核心部分，ＰＷＭ有一个输 入端子Ｓｉｇｎａ￣和一个输出端子Ｐｕｌｓｅｓ。仿真参数如下：载波频率为１０８０Ｈｚ， 该频率的大小决定了一个周期内脉冲的密度；调制信号由内部产生；调 制ＬＬｍ为０．４：输出电压的频率为５０Ｈｚ；输出电压的初始相位为０。 逆变器模型采用通用桥构成，参数设定如下：桥臂数量为 １；Ｒｓ＝ｌＯｋ Ｑ；Ｃｓ＝ｉｎｆ；Ｒｏｎ＝１ｅ Ｑ；正向电压Ｖ仁１Ｖ，Ｖｆｄ＝１Ｖ； Ｔ仁１ｅ～ｓ，Ｔｔ＝２ｅ～ｓ。 其他参数设定如下：由于逆变器为双极型方式，电源采用正 负两相直流电源，实现过程将两个直流电压源串联，中间接地，两 ・１６２・电子ｔ蟹，● 图２基于ＰＷＭ技术逆变器仿真模型 一 图３仿真输出波形 图４载波频率提高后电流输出波形 ４．结论 仿真波形依次为负载的电流波形和负载两端的电压波形，改变 电压和负载的大小，可以观察不同情况下逆变器的工作情况，而提 高锯齿波的调制频率可以显著地减小逆变器输出电流的波动。将载 波频率提高￣ｌＪ３２４０Ｈｚ，得到的负载电流仿真波形如图４所示。由图 ３和图４比较可得，载波频率直接影响了锯齿波的光滑度，载波频率 越大波纹越小仿正弦效果越好，但也应注意频率也不能过高。 参考文献 【１１祝龙记．电气工程与自动化控制系统的ＭＡＴＬＡＢ仿真［ＭＩ．徐 州：中国矿业大学出版社，２０１４． 【２］张兴，曹仁贤．太阳能光伏并网发电及其逆变控制【Ｍ】．北京：机 械工业出版社。２０１１． 【３］柴文野．三相光伏发电并网系统及其控制方法的研究［Ｄ】．合 肥：安徽理工大学，２０１２：１０－１１． 【４】袁磊．小功率光伏逆变电源的研究【学位论文】．北京：北京交通 大学，２０１０． 【５］邓醉杰，王辉，徐峰，等．三相电压型ＰＷＭ逆变器的双闭环控制 策略卟防爆电机，２００７，４２（１）：１１＿１４．
