电气工程及其自动化毕业设计-单、三相逆变器的研究与设计

目次TOC\o"1-3"\h\u1绪论 11.1背景与意义 11.2逆变器的发展动态 11.3课题的研究内容 22PWM控制技术和方案选择 32.1产生SPWM的原理 32.2SVPWM的原理 62.3信号检测算法的比较及选择 92.4控制策略的比较及选择 122.4.1闭环PID控制 122.4.2电压电流双闭环控制策略 143主电路和硬件电路 153.1系统组成及原理 153.2系统主电路 153.2.1单相逆变电路 153.2.2三相逆变电路 173.3系统硬件电路 173.4参数计算 194仿真电路及波形 214.1单相逆变器仿真电路及波形 214.2三相逆变器SPWM法仿真电路及波形 224.3三相逆变器SPWM法仿真电路及波形 245程序设计流程图 275.1主程序 275.2EPWM模块初始化程序 285.3AD子程序 285.4中断子程序 295.5PI调节子程序 306系统电路调试 326.1单相电路调试 326.2使用SPWM方法的三相电路调试 336.3使用SVPWM方法的三相电路调试 34结论 36参考文献 371绪论1.1背景与意义随着国民经济的快速发展，世界不可再生能源日益枯竭，除了减少使用不可再生能源以外，在将一次能源转化成我们所需要的电能的过程中减少电能损耗，调高电能利用率显得尤为重要。通过使用电力电子技术来进行电能变换的过程，对解决当前面临的问题十分有效。其中逆变技术的电能变化的重要组成部分，利用数字信号处理器的数字控制是发展方向。电能变换主要包括四种：AC/AC、整流（AC/DC）、逆变（DC/AC）、斩波（DC/DC），其中DC/AC的逆变技术在电能变换中占据着极其重要的地位。逆变器是进行DC/AC转换的装置，内部由半导体器件组成。对于半导体器件的控制，首先兴起的是模拟控制技术，模拟控制技术虽然逐渐完善并成熟，但是其本身抗干扰能力弱、稳定性差。伴随着数字化时代的到来，人类对智能化要求越来越高，而模拟控制技术无法满足智能化设计，逐渐被数字控制技术所取代。采用数字控制技术的逆变器不仅稳定性好、智能化程度高、易于维护，而且其控制方法更加灵活、能够实现更加复杂的控制算法。1.2逆变器的发展动态逆变器/逆变电源技术的发展始终与功率开关器件及其控制技术的发展紧密结合，从晶体管的诞生开始经过几十年的发展，至今共经历了六个发展阶段:第一阶段：1947年，晶体管的诞生引发了一场颠覆世界的电子技术革命。第二阶段：50年代中旬，美国公司发明了第一只晶闸管，为电能变换创造条件。第三阶段：70年代以来，关断晶闸管和双极晶体管的问世使逆变技术得到了发展。第四阶段：80年代以来，功率场效应晶体管、绝缘栅晶体管和MOS可控晶闸管的诞生，促进了大容量逆变的发展。与传统模拟控制相比，逆变器采用全数字化控制具有明显优势:

（1）简化了硬件电路，有重功耗小、重量轻的优点。（2）控制灵活，只需要对软件程序进行修改，或者改变控制策略（3）易于实现较为复杂的功能（4）精度高，用软件控制具有较高的可靠性在对于逆变器的控制中，PWM的思想极大地解决了功率放大问题，提高了电源的性能，同时提出了各种基于PWM波的闭环控制理论。在对于逆变器的控制方法中，目前的方法有重复控制、单闭环控制、双闭环反馈控制、无差拍控制等。这些控制策略各具优缺点，根据实际情况中不同的控制要求，则采用不同的控制策略去优化控制系统。逆变电源的发展趋势大体如下：高频化、数字化、低噪声、模块化、绿色化、高可靠性1.3课题的研究内容本课题要求设计一台能分别输出单相和三相的逆变器。要求对单、三相逆变器的理论进行研究，设计一台样机能产生的电压频率为50HZ，电压有效值20/36V，容量为100/300VA。电压稳定度96%，PHD（畸变率）小于5%，电压利用率大于70%。具体要求如下：(1)研究单、三相逆变器的理论，并进行仿真；(2)对单、三相逆变器的算法进行比较及优化，软件设计编程及调试；(3)分析主电路、控制电路和检测调理电路，并设计选型及调试。

2PWM控制技术和方案选择PWM控制技术是对一系列脉冲的宽度进行调制，以获得所需的波形(包括形状和幅度)。这项技术主要利用的是面积等效原理：几组不同的脉冲如矩形波、三角波、还是正弦波，只要面积相等，作用在惯性环节上，产生的相应效果相同，这些窄脉冲就可以互换。简而言之，就是通过调节一系列脉冲的宽度来控制输出波形，以达到我们所需要的效果，故PWM控制技术叫做脉冲宽度调制技术。本课题在单相逆变器中采用了SPWM法，为了对SPWM法和SVPWM法进行比较，在三相逆变器中分别采用了SPWM法和SVPWM法，首先需要对SPWM法和SPWM法的工作原理进行详细叙述。2.1产生SPWM的原理SPWM波形——脉冲的宽度按照正弦规律变化的PWM波形。将一个正弦波分成宽度相等的7等份，幅值依然是正弦波的幅值，如图2.1所示。那么每一份与每一份的面积有所差异。将这些窄脉冲依次用宽度不同，幅度相同的矩形脉冲来代替，面积不变，矩形脉冲的中点即为正弦脉冲的中点，这样就得到SPWM波，如图2.2所示。图2.1正弦半波图2.2脉冲序列在采样算法中使用了超越方程，在没有计算机的时候，求解过程异常复杂，因此在实际工作中运用较少。不对称规则采样法在一个周期内采样两次，即三角波顶点对称轴和底部对称轴各采样一次。这种方法增加了采样次数，精度更高，这样形成的SPWM波变化规律更接近于正弦波变化规律，且含谐波量较少。图2.3是采用不对称规则采样法生成的SPWM波原理图。图2.3不对称规则采样法产生SPWM波不对称规则采样算法的数学模型推导过程如下：(2-1)再利用三角形相似关系，得：(2-2)当采样时刻的位置在三角波的顶点对称轴时，有：(2-3)当采样时刻的位置在三角波的底点对称轴时，有：(2-4)将(2-2)代入(2-3)和(2-4)，得：(2-5)根据方程组(2-5)可得在自然采样条件下生成SPWM波的脉冲宽度：(2-6)因为在一个三角波的周期内采样了2次，所以有：(2-7)再由(2-7)得：(2-8)把(2-8)代入到(2-5)，得：(2-9)式(2-9)中，取奇数时，表示在底点对称轴采样；取偶数时，表示在顶点对称轴采样。采样原理和单相一样，三相PWM逆变器的交流侧电压关系有：(2-10)则在顶点采样的有：(2-11)在底点采样的有：(2-12)由此可得，三相SPWM波的ABC相的脉冲宽度分别如下：(2-13)在实际算法当中，载波比N一般取3的整数倍，可以保证生成的三相SPWM波的A相、B相、C相是对称的。2.2SVPWM的原理和的合成原理如图2.4。图2.4任意两个基本空间矢量的组合和表示两个相差120°的基本电压空间矢量，是合成的电压矢量合成公式如下：(2-14)式(2-14)中，t1是作用的时间，t2是作用的时间；是PWM的周期，按照这种组合原理，在下一个周期中，仍然可以用和进行线性组合。但是只有当和作用的时间不同于上一个周期时，才能够确保新合成的电压空间矢量与在上一个周期中合成的电压空间矢量在幅值方面相等。按照这种想法类推可以认识到，在每个周期期内，对相邻的两个基本电压矢量的作用时间进行调整，可以使得电压空间矢量的幅值都相等。如此一来，只要可以取得足够小，合成的电压轨迹就会是一个近乎圆形的多边形。1．基本电压矢量作用时间计算由图2.4，再根据三角形正弦定理可得：(2-15)(2-16)(2-17)(2-18)(2-19)式(2-19)中，是作用的时间；是作用的时间；是零矢量作用时间。线电压的最大值为，所以得相电压的最大值为。将三相静止坐标系经变换到两相静止坐标系中，如图2.4所示，在第一扇区时，t1、t2可由式(2-17)和式(2-18)计算，即：(2-20)(2-21)式(2-20)和式(2-21)中，、是矢量相对于最大的相电压标幺化之后的α和β轴的分量。则有：(2-22)同理，当处于第2扇区时，它的时间线性组合由和组成，根据上面的推断关系可得出两相静止坐标系下新矢量的作用时间关系：(2-23)用这种方式可以求出6个扇区内分别作用的时间。如果定义X，Y，Z这3个变量为：(2-24)可得出t1、t2与X、Y、Z的对应关系如表2.1所示。表2.1t1、t2与X、Y、Z的对应关系扇区012345t1-ZZX-X-YYt2XY-YZ-Z-X2．扇区判断已知一个参考矢量，若要利用表2.1计算基本电压空间矢量作用的时间，则需要知道所处在哪一个扇区内。一般情况下，可以将X，Y，Z做加减运算可以表示参考矢量，若定义3个变量a，b，c，使X，Y，Z与a，b，c有如下对应关系：如果X>0，则a=1，否则a=0；如果Z<0，则b=1，否则b=0；如果Y<0，则c=1，否则c=0。设N=4a+2b+c，则N与扇区数的对应关系如表2.2所示。表2.2N与扇区数的对应关系123456扇区数150324根据以上分析，如果已知了变流器输出的电压矢量或者知道它在两相静止坐标系中的两个分量，以及周期T，就可计算出t1、t2。如图2.5所示，因此采用SVPWM输出的最大电压的幅值为。图2.5最大轨迹图同样对于采用三相AC/DC/AC的主电路结构，设输入的线电压为380V采用不可控整流后直流电压为：(2-25)采用SVPWM逆变后的相、线电压有效值为：(2-26)(2-27)可见采用SVPWM比采用SPWM直流电压利用率高，从0.866提高到1。2.3信号检测算法的比较及选择采样测量、得到输出参数的波形是系统设计过程中的一个重要环节，只有通过检测输出信号是否合乎设计标准才能判断设计方案是否可行。通常用于检测交流信号的方法有许多，本文主要讲均方根法、傅里叶法。（1）均方根法均方根法比较简单，把采集到的一个周期的正弦电压信号进行均分根计算，即可得到有效值运用。在用MATLAB进行仿真时需要一个均方根计算模块即可，在进行软件编程时，编写均方根计算程序即可，仿真和软件编写都十分容易实现。有效值计算公式如下：电压有效值：(2-28)这种方法比较直接、简单，谐波分量越小则精度越高。在离散化的过程中会产生误差，要想减小此误差，可以采用增多采样点的方法，但这样又加大了运算量，降低了处理速度，有一个周波的延时，实时性差。（2）傅里叶法假设某信号的基波信号是频率的正弦波电压：(2-29)由于，(2-30)所以，(2-31)若将看作U的复数振幅，则：(2-32)对信号每周平均采样次产生采样序列(2-33)式(2-33)中，为采样间隔。对进行傅立叶变换：(2-34)式(2-34)中，(2-35)(2-36)对于正弦输入信号可证明得：(2-37)对于输入信号的基波频谱系数，代入计算：(2-38)对于二次和三次谐波，同样可得其复数振幅的实部和虚部：(2-39)(2-40)(2-41)(2-42)则有基波电压有效值(2-43)二次谐波电压有效值(2-44)三次谐波电压有效值(2-45)总的电压有效值为(2-46)由以上原理可以得出：傅里叶法可以计算出各谐波，通过计算可以得到较高精度的输出电压波形。2.4控制策略的比较及选择系统使用合适的控制策略可以使逆变器输出更高质量的波形图，通过选择合适的控制策略提高电能质量是一个非常可靠的方法。通常可以将输出的电压或者电流作为反馈量，对逆变电路的开关管进行控制，从而对输出电压波形进行改善，即形成闭环控制系统。下面我们分别对这三种控制策略进行详细说明，并且选出适合本研究的控制策略。2.4.1闭环PID控制（1）比例调节比例调节过程是将系统的电压偏差乘以一个合适的比例系数，得到输出电压。其特点是响应速度迅速，只要存在偏差瞬间做出调节，但缺点是不存在记忆性。当系统调节完成消除偏差后，由比例调节的计算公式可知，就不再输出波形。（2）积分调节当系统出现电压偏差时，其中=-。积分调节过程与变量增减速度没有关系。其调节公式如下：(2-47)由式(2-45)可知，当偏差为0时，仍输出电压，其调节过程是逐渐改变的，因此降低了系统的响应速度，增加了超调量。实际应用过程中要求不仅要使得系统消除误差，还要反应迅速减小超调量。为了增快系统反应速度，又在上面的基础上加入了微分调节。（3）微分调节微分的作用是减少系统因积分环节而引起的超调量，使波形趋于稳定不变。当系统偏差发生变化时，阻止其发生变化，达到稳定波形的作用。其原理是：(2-48)PID控制技术的精度主要取决于比例环节和积分环节，因此在实际应用过程中一般采用PI控制达到目的而很少使用PD和PID控制。以下对本课题PI调节进行详细讲解：图2.6闭环PI控制图2.6中为需要的电压值。为实际输出的值。为误差。通过PI调节得到输出的电压(2-49)式子(2-49)中k是采样序号，指第k次采样的电压输出值；是第k–1次采样输入的电压偏差值；是第k次采样输出的偏差值。(2-50)那么当前时刻电压输出值为(2-51)通过调节和的数值达到预计效果，实现既能快速减小静态误差，又能减少超调量。2.4.2电压电流双闭环控制策略PID控制策略有一个明显的缺点：当负载变化或者发生干扰是时，系统不能立刻对误差进行调节，而需要输出电压相应变化后产生系统误差，PID才能对误差进行调节来减小误差，使输出波形趋于稳定。图2.7为电流内环电压外环的双闭环控制系统构成图。图2.7双闭环系统构成图双闭环控制系统也带来了缺点，在简化电压控制器的同时，使得对电流控制器的带宽提出了很高的要求，电流控制器的设计有一定难度。并且其原理分析更加复杂，计算量加大。

3主电路和硬件电路本课题主要介绍的是基于数字信号处理器(DSP)控制的单、三相逆变器数字控制实验系统的总体设计方案，下面对系统组成、单、三相逆变器的工作原理、系统主电路原理、各模块的硬件电路及相关参数设计进行详细叙述。3.1系统组成及原理系统电路主要由系统主电路、检测调理电路、控制电路、驱动电路、保护电路组成，系统组成框图如图3.1所示。把采集到的电压、电流变成小信号送给DSP，经过光隔驱动电路给IGBT管，以达到控制IGBT管的导通、关断的目的。当我们需要单相交流电时只需要采集一路电压。图3.1单、三相系统组成框图3.2系统主电路本课题研究的是单、三相逆变器，在逆变电路上有不同之处，所以分别对单相逆变电路和三相逆变电路进行原理分析。3.2.1单相逆变电路单相逆变器有三种逆变电路可以实现：半桥逆变电路、全桥逆变电路和带中间抽头变压器的逆变电路，三种逆变电路的结构图如图3.2、3.3、3.4所示。图3.2半桥逆变电路图3.3全桥逆变电路图3.4带中间抽头变压器的逆变电路直流侧需要两个串联的电容器，两个电容器上的电压应在逆变器运行期间保持平衡。带中间抽头变压器逆变电路也只使用了2个功率开关器件，但是器件承受电压较高约2。基波电压有效值，电压利用率较高。所以本课题选择全桥逆变电路作为研究对象。下面对全桥逆变电路原理进行简单说明。图3.5的电路中，全桥逆变电路共有四个开关管，1和4是一相的两个桥臂，2和3是另一相。每一相的两个桥臂交替导通，各导通180°，波形如图3.6。图3.5单相全桥结构图图3.6单相全桥结波形图对输出电压作定量分析，将展开成傅里叶级数，有(3-1)基波有效值(3-2)这种情况下，相要改变输出电压有效值只能通过改变来实现。3.2.2三相逆变电路三相桥式逆变电路是典型的逆变电路。基本结构：直流侧有两个稳压电容，为了便于分析假想中间有一个中点。有6个IGBT组成，相当于3个单相半桥逆变电路合并而成。同一相上VT1和VT4、VT3和VT6或VT5和VT2不可能同时导通，轮流导通180º，每一相导通的起始角度相差120°，如图3.7所示。和与原理类似，三者只是初相位相差120°，、与的波形如图3.8所示。设N和间电压为，那么。图3.7三相全桥结构图3.8三相全桥波形图对负载相电压进行分析，把展开成傅里叶级数得(3-3)基波有效值为(3-4)3.3系统硬件电路检测调理电路主要包括霍尔检测、偏置电路和滤波三个部分。霍尔元件检测一个负载两端的电压，由于DSP的工作电压为+3.3V，所以需要对负载端的电压进行缩小以及偏置隔离电路如图3.9所示：图3.9隔离电路当系统选用分立开关器件时，由于微处理器输出的PWM信号无法直接驱动开关器件，此时需要增加驱动电路，同样若需要电气隔离则还需要设计隔离电路。能完成驱动功能的芯片很多，本节主要以IR公司IR2110为例进行分析。其电路如图3.10所示：

图3.10驱动电路硬件保护电路是将采集到的实际值通过硬件电路与设置的保护值做比较，当实际值超出保护值时，输出保护信号来切除电路，以达到保护系统的目的。软件保护是通过软件将采集到的实际值与保护值做比较，当检测到的电压值超过设定的保护值时，通过控制器I/O口输出保护信号切断电路，以达到保护电路的目的。交流保护电路主要用于过压和钱欠压保护。图3.11为直流保护电路，图3.12为交流保护电路：图3.11直流保护电路图3.12交流保护电路3.4参数计算交流器输出的相电压幅值为，相电压的有效值为：已知相电压有效值为20V，即V：V即经过变压器的交流电，经过整流器后，需要电容稳定电压。通常需要根据负载的情况选择电容C的值，应满足，T为交流电源的周期变压器参数计算：直流侧电压为：故变压器二次侧电压:=55.4V变压器变比为:直流侧:A，其中为变压器二次侧的电压幅值=78.33V由于，将角度换成弧度，得出滤波电路的参数计算：所以

4仿真电路及波形4.1单相逆变器仿真电路及波形DC/ACPWM逆变器是将标准的220V、50Hz的交流电，经过变压器变换，选取合适的变比变成小电压。经过整流器整流成我们所需要的直流电，并联大电容进行稳压，直流侧电压基本无脉动相当于电压源。控制逆变器中IGBT的导通、关断的小信号是通过负载端电压进行变换得出来的。将实际电压与给定的电压值进行比较得出差值，再进行PI调节，得到调制度。将PWM进行反向，共得到2组相反的脉冲P，来控制4个IGBT的导通、关断。图4.1单相DC/AC仿真模型图4.2SPWM波形产生模块图4.3中各条曲线一次为直流电压、逆变器输出线电压、负载端线电压、m值的仿真波形图，从图中可以看出负载端电压的峰值为28V，直流侧电压为35V，m值为0.8>0.7，没有超调量。电压利用率==m，仿真满足本设计的要求。图4.3仿真结果图图4.4单相仿真THD值4.2三相逆变器SPWM法仿真电路及波形三相逆变电路和单相逆变电路仿真原理类似，区别是逆变器内部所含IGBT开关管的个数不同，不在进行原理说明。PWM的控制技术主要有SPWM方法和SVPWM方法，为了进行比较，在对三相逆变器仿真时发别采用了两种方法进行仿真。图4.5三相DC/AC仿真模型图4.6SPWM波形产生模块图4.7中各条曲线依次为直流电压、PWM波、负载端线电压、m值的仿真波形图，从图中可以看出直流侧电压为75V，负载端线电压的峰值为51V，m值为0.8，没有超调量。电压利用率=0.866m=0.736，仿真满足本设计的要求。图4.7SP法仿真结果图图4.8SP法仿真THD值4.3三相逆变器SPWM法仿真电路及波形下面进行SVPWM方法产生PWM波给IGBT开关管，来控制IGBT的开关。主电路与SPWM方法一样，区别在于产生脉冲的方法不同。图4.9SV法三相DC/AC仿真模型图4.10SVPWM波形产生模块图4.11中各条曲线依次为直流电压、PWM波、负载端线电压、m值的仿真波形图，从图中可以看出直流侧电压为70V，负载端线电压的峰值为55V，m值为0.82，没有超调量，仿真满足本设计的要求。图4.11SV法仿真结果图图4.12SV法仿真THD值SPWM法和SVPWM法结果比较：表4.1直流侧电压输出端线电压峰值mTHD值SPWM法75V51V0.80.84%SVPWM法70V55V0.820.74%有表4.1比较得出：SVPWM需要更小的直流电压，产生更大的交流电压，电压利用率更高。且SVPWM方法下的THD值略小。本章主要进行了单、三相逆变电路的仿真，结果表明方案可行，可以进行软件设计和实际电路设计。

5程序设计流程图本文设计了完整的控制程序，其中包括主程序、中断服务程序、AD子程序、PI调节程序以及EPWM初始化函数。由于本课题在设计三相逆变器时，使用了两种算法来产生PWM波，所以在软件设计时也使用两种算法并对实际输出结果进行比较。所以本课题研究了两个程序：一个程序主要实现单、三相逆变器的功能，三相逆变器使用的是SPWM算法产生PWM波，通过软件进行单、三相逆变器的切换。另一个程序用来实现三相逆变器的功能，采用的是SVPWM算法产生的。5.1主程序在本程序中，主要大致需要完成五个主要步骤。主程序的程序框图如图5.1（1）开机或复位后，首先要进行系统初始化、看门狗配置、允许时钟。（2）GPIO初始化。（3）清除所有中断标志，并初始化向量表。（4）外设模块的设置和初始化，EPWM模块和ADC模块（5）允许全局中断。当系统受到中断指令后，进入中断子程序。否则将处于无限循环等待中。图5.1主程序流程图5.2EPWM模块初始化程序在数字控制系统中，需要把系统的控制策略转化成模拟信号来控制外部对象，这个转化过程的方法就是前文所说的PWM技术。采用不对称规则采样算法产生SPWM波，经过驱动模块送给开关管。在EPWM中断服务程序中，先调用ADC子程序更新调制度m，在不对称规则采样算法中更新EPWM比较寄存器CPMR的值。采样SVPWM方法的三相电路也需要产生波形，也需要先对EPWM模块进行初始化。主要完成：设置定时器周期、时钟设置、技术模式设置、比较动作限定设置、死区设置、中断方式设置。EPWM模块初始化流程图如图5.2：图5.2ePWM模块初始化程序流程图5.3AD子程序在本控制系统中，需要采集并测量电压，是时间和幅度上连续的模拟量。本课题使用均方根算法进行，在一个周期的256个采集点内，每隔16个点采集一次，并进行换算成有效值。在ADC模块中同时完成PI调节，使输出波形更加接近需要。程序流程图如图5.3所示：图5.3A/D采样子程序流程图u1=((float)AdcRegs.ADCRESULT1)*3/65536;Voltage5[ConversionCount]=u1;if(ConversionCount==256){ConversionCount=0;sum1=0;sum2=0;for(sy=0;sy<16;sy++){ Voltage5[sy*16]=bian*(Voltage5[sy*16]-pian); sum1=sum1+Voltage5[sy*16]*Voltage5[sy*16];}sum1=sum1/16;sum=sqrt(sum1);}5.4中断子程序两个程序的不同之处就是中断程序不同，主要完成PWM波的生成，程序框图也不相同。通过一个if语句，设置一个参数chose来判断需要的是单相或者三相波形，本程序中当chose=1时，采集三相电压；为其他数值时，采集单相电压。对于三相逆变程序中，主要对扇区进行判断来产生波形。如图5.4,5.5：图5.4单、三相SPWM中断子程序流程图5.5三相SVPWM中断子程序流程图5.5PI调节子程序通过设置相关参数决定是否调用PI调节子程序，目的是当我们在进行软件调试时，设置参数close=0开环情况下，更好的计算所需要的变比。PI调节的流程图和相关程序如图5.6所示：图5.6闭环控制流程图及软件程序e1=U-sum;if(e1>0.2)e1=0.2;if(e1<-0.2)e1=-0.2;e=e1-e2;PID=Kp*e+Ki*e1+PIDold;if(PID>0.9)PID=0.9;if(PID<0.2)PID=0.2;PIDold=PID;e2=e1;i1++;if(close==1){m=PID;}

6系统电路调试经过上面的理论说明和MATLAB仿真，本章开始进行实际电路调试。由于本课题有使用SPWM技术的单、三相逆变器和使用SVPWM技术的三相逆变器，所以本课题需要进行三次调试：单相电路调试、使用SPWM方法的三相电路调试、使用SVPWM方法的三相电路调试。其中单相系统电路和使用SPWM方法的三相系统电路共用一个软件程序，使用SPWM方法的三相电路和使用SVPWM方法的三相电路是同一个硬件电路。6.1单相电路调试由于本实验室有逆变电路的试验箱，不需要再进行硬件电路的制作。首先进行硬件电路接线如图6.1所示，并与软件相连接。图6.1单相接线图第一步：开环调节。打开直流侧电压，进行开环调节设置close=0，观察变比是否合适。第二步：闭环调节。继续增大直流侧电压至65V，输出达到18.2V。电压波形的畸变率为2.24%低于5%如图6.2所示，符合本课题要求。图6.2单相波形图图6.3单相波形畸变率6.2使用SPWM方法的三相电路调试本课题需要产生20V的相电压，由前面的参数计算和MATLAB仿真可知需要直流电压66V，由图6.4。图6.4三相硬件接线图可以看出直流侧电压为65.9V产生的交流电有效值为18V，实际电压比所需要的低2V，如图6.5。经过观察，电压最大达到18.6V，最低达到17.6V，故电压上下浮动0.5V。电压畸变率为2.22%，含谐波较少，符合本课题要求，如图6.6。图6.5三相输出电压波形图6.6三相畸变率6.3使用SVPWM方法的三相电路调试使用SVPWM方法的硬件电路接线图和使用SPWM方法的三相硬件电路接线图一样，两种方法的实现主要是通过软件程序实现的。图6.7三相硬件接线图直流侧电压为64.5V产生的交流电有效值为20V，如图6-8。经过观察，电压没有波动恒稳定在20V。电压畸变率为2.08%，含谐波较少，符合本课题要求，如图6.9。图6.8三相输出电压波形图6.9三相畸变率总结：由实际电路调试和输出电压结果可以看出：表6.1SPWM方法和SVPWM方法实际结果比较直流侧电压交流电压有效值畸变率电压波动SPWM技术65.9V18V2.22%VSVPWM技术64.5V20V2.08%无波动经过实际电路测量结果可以看出，采用SVPWM技术时需要更小的直流电就能产生更大的交流，即电压利用率较高。同时电压畸变率更低，基本没有波动。因此这次课题主要选择了SVPWM法来产生PWM波形。

结论当今世界人类对于电能非常依赖，不管是学习、生活、工作各个方面都离不开电能。本课题研究的是如何把直流电变成交流电，具有良好的电能质量，符合需求者的要求。（1）本课题需要设计一台能产生单、三相波形的逆变器，并具有较高的利用率和较低的畸变率。发现很多地方不只有一个方法，对于不同的方法需要深入了解，并进行比较选出一个合适并且效益更高的试验方法。（2）首先设计好主电路，包括单相逆变电路和三相逆变电路。然后着手准备开始计算各元器件的参数以及性能指标，选择合适的圆器件是完成实验的必要前提之一。（3）确立好总体方案和器件参数后，开始进行逆变电路的MATLAB仿真。除了主电路还有控制策略的仿真，搭建好仿真电路，经过反复的调试，输出的波形满足需求。（4）仿真结果说明了实验方案是可行的，于是进行硬件电路的搭建和基于DSP的软件编程。最后进行调试，实验结果达到期望。设计中可能存在不足和不当的地方，请谅解。

参考文献[1]姚睿,付大丰,储剑波