单项PWM逆变器的驱动



pwm在逆变中解决什么问题

PWM（脉冲宽度调制）在逆变器中主要解决以下几个关键问题：

提高输出电压的平滑度：

答案：逆变器将直流电转换为交流电时，直接输出的交流电往往含有较多的谐波。PWM技术通过调节输出脉冲的宽度，可以使得输出电压波形更加接近正弦波，从而显著提高电能的质量。

减少谐波含量：

答案：PWM技术通过调整脉冲的宽度和频率，能有效减少输出电压和电流中的谐波成分，使得输出波形更加纯净，符合电网标准，减少了对电网的污染。

提高功率因数：

答案：通过精确控制PWM的占空比，可以使逆变器输出电流与电压同相位，从而提高系统的功率因数，减少无功功率的损耗，提升电能利用效率。

降低噪声：

答案：PWM技术有助于减少逆变器在工作过程中产生的电磁干扰和噪声，这不仅保护了其他电子设备，还提高了系统的整体可靠性。

提高效率：

答案：PWM通过调节输出电压和电流的峰值，在保证输出电压和频率稳定的前提下，能够降低逆变器的损耗，从而提高整体效率。

实现软启动：

答案：PWM技术可以实现逆变器的软启动，即在启动过程中减少冲击电流，这有助于延长设备的使用寿命，提高设备的稳定性。

适应不同负载：

答案：PWM技术具有灵活性，可以根据负载的变化实时调整输出电压和频率，使得逆变器能够适应各种不同的负载需求，提高了逆变器的通用性和实用性。

综上所述，PWM技术在逆变器中的应用对于提高电能质量、降低系统损耗、提高效率以及适应不同负载需求等方面都具有显著的优势，是现代逆变器设计中不可或缺的关键技术。

电驱动系列：四十一、逆变器的工作过程及基本原理

逆变器的工作过程及基本原理

逆变器是一种将直流电（DC）转换为交流电（AC）的电力电子设备。在电机控制系统中，当输入为直流电而电机类型为交流电机时，需要使用逆变器来实现电能的转换，并控制交流电的频率，从而实现调速功能。

一、逆变器的基本工作原理

逆变器的基本工作原理是通过控制功率开关元件（如IGBT或MOSFET）的开通与关断，将直流电转换为交流电。在逆变器电路中，功率开关元件起到关键作用，它们的组合可以实现对电路的有效控制。

对于单相交流负载，逆变器可以通过一个H桥电路来实现逆变功能。该电路由四个功率开关元件组成，通过控制它们的开通与关断，可以输出正弦波或其他形式的交流电。

对于三相交流负载，逆变器则使用更为复杂的电路结构，如三相桥式电路。这种电路由六个功率开关元件组成，每个元件都连接到一个相应的负载上。通过精确控制这些开关元件的开通与关断，可以输出三相交流电。

二、逆变器的工作过程

逆变器的工作过程涉及多个开关元件的协同工作。以三相逆变器为例，其工作过程可以概括为以下几个步骤：

初始状态：在初始状态下，所有开关元件都处于关断状态。此时，逆变器没有输出任何电能。开关元件导通：根据控制信号，逆变器中的部分开关元件开始导通。例如，在某一时刻，V1、V5和V6三个开关元件可能同时导通，而其他开关元件则保持关断状态。电流流动：当开关元件导通时，电流开始通过负载流动。由于负载中存在电感，电流不会立即达到最大值，而是会逐渐增加。开关元件关断：经过一段时间后，控制信号会指示某些已经导通的开关元件关断。例如，V1、V5和V6可能关断，而V1、V2和V6等其他组合可能开始导通。电流方向变化：随着开关元件的导通与关断，电流的方向会发生变化。这种变化是逆变器输出交流电的关键。循环导通：上述过程会不断重复，形成一个循环。在每个循环中，不同的开关元件组合会依次导通和关断，从而输出连续的交流电。

三、逆变器获得的电压与电流

逆变器输出的电压和电流波形取决于开关元件的导通与关断规律以及负载的特性。在理想情况下，逆变器可以输出正弦波交流电。然而，在实际应用中，由于开关元件的非理想特性、负载的变化以及控制信号的误差等因素，逆变器输出的电压和电流波形可能会存在一定的畸变。

为了获得更精确的电压和电流波形，逆变器通常采用PWM（脉冲宽度调制）控制技术。通过调整开关元件的导通时间（即脉冲宽度），可以实现对输出电压和电流的有效控制。此外，还可以使用滤波器等电路元件来进一步改善输出电压和电流的波形质量。

四、逆变器控制电路的基本原理

逆变器控制电路是逆变器的重要组成部分，它负责产生控制信号以控制开关元件的开通与关断。控制电路通常由微处理器、比较器、驱动电路等元件组成。

微处理器是控制电路的核心部件，它根据输入信号（如电压、电流、频率等）和预设的控制算法计算出所需的控制信号。然后，这些控制信号通过比较器和驱动电路被转换为适合开关元件工作的电平信号。最终，这些电平信号被送到开关元件的控制端，以控制它们的开通与关断。

五、逆变器中的关键元件

IGBT或MOSFET：作为功率开关元件，它们负责将直流电转换为交流电。IGBT和MOSFET具有高开关速度、低损耗和易于控制等优点，是逆变器中常用的开关元件。稳压电容：用于稳定直流输入电压，确保逆变器在输入电压波动时仍能正常工作。续流二极管：与开关元件并联，用于平缓负载中的电流。当开关元件关断时，续流二极管可以提供一个反向电流路径，从而防止电感产生的反向电动势击穿开关元件。

六、总结

逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子设备，在电机控制系统中具有广泛应用。其基本原理是通过控制功率开关元件的开通与关断来实现电能的转换。逆变器的工作过程涉及多个开关元件的协同工作，通过精确控制这些开关元件的导通与关断规律，可以输出连续的交流电。为了获得更精确的电压和电流波形，逆变器通常采用PWM控制技术和滤波器等电路元件来改善输出电压和电流的波形质量。

pwm控制基本原理是什么呢？

PWM控制的基本原理是通过调整脉冲宽度来改变输出电压或电流的幅度。具体解释如下：

占空比的概念：占空比是指在一定周期内脉冲宽度与整个周期之比。这个比例决定了输出电压或电流的平均值。

调整输出电压：在PWM波形中，所有脉冲的幅度是相同的，因此要调整等效输出正弦波的幅度，只需以相同的比例系数调整各脉冲的宽度。通过改变占空比，可以实现线性、快速和精确的电压控制。

广泛应用：PWM控制技术因其灵活性、高效性和精确性，在电机驱动、电源变换、照明控制等众多领域得到广泛应用。例如，在电机驱动中，PWM通过改变占空比控制逆变器的输出电压，实现对电机速度和转矩的精确控制；在电源变换应用中，PWM技术能高效地进行直流直流或直流交流转换，满足不同负载需求；在照明控制方面，PWM技术通过调整光亮强度的占空比，实现节能高效的照明调节。

逆变器的工作原理是怎样的？

PWM（脉宽调制）技术通过高分辨率计数器调制方波信号的占空比，实现对模拟信号的电平模拟。在PWM信号中，直流供电以一系列通断脉冲的形式加到模拟负载上，只要带宽足够宽，任何模拟值都可以通过PWM进行精确编码。例如，正弦波可以通过一系列等幅不等宽的脉冲来近似，这些脉冲宽度按正弦规律变化，中点重合，面积相等。SPWM（正弦波PWM）波形是一种脉冲宽度按正弦规律变化，且与正弦波等效的PWM波形。

PWM逆变器的三相功率级用于驱动三相无刷直流电机。为确保电机正常工作，电场必须与转子磁场之间的角度接近90度。通过六步序列控制，产生6个定子磁场向量，这些向量根据指定的转子位置进行改变。霍尔效应传感器用于检测转子位置，以提供6个步进电流给转子。功率级使用6个可以按特定序列切换的功率MOSFET来实现这一点。在常用的切换模式中，MOSFET Q1、Q3和Q5进行高频切换，而Q2、Q4和Q6进行低频切换。

例如，当低频MOSFET Q2、Q4和Q6开启且高频MOSFET Q1、Q3和Q5处于切换状态时，会形成一个功率级。电流将流经Q1、L1、L2和Q4。当Q1关闭时，电感产生的额外电压会导致体二极管D2正向偏置，允许续流电流流过。当Q1开启，体二极管D2反向偏置，电流流经二极管，从N-epi到P+区，即从漏极到源极。为了改善体二极管的性能，研究人员开发了具有快速恢复特性的MOSFET，其反向恢复峰值电流较小。

在PWM逆变器电路中，电阻R2和电容C1用于设置集成电路内部振荡器的频率，而R1用于微调频率。IC的引脚14和11分别连接到驱动晶体管的发射极和集电极终端，同时引脚13和12连接到晶体管的集电极。引脚14和15输出180度相位差的50赫兹脉冲列车，用于驱动后续晶体管阶段。

当引脚14为高电平时，晶体管Q2导通，进而使Q4、Q5、Q6从+12V电源连接到上半部分变压器T1，产生220V输出波形的上半周期。同理，当引脚11为高电平时，Q7、Q8、Q9导通，通过变压器T2产生下半周期电压，从而形成完整的220V输出波形。在变压器T2的输出，电压通过桥式整流器D5整流，并提供给误差放大器的反相输入端PIN1。比较内部参考电压后，误差电压调节引脚14和12的驱动信号的占空比，以调整输出电压。

电阻R9用于调节逆变器输出电压，因为它直接控制输出电压误差放大器部分的反馈量。二极管D3和D4作为续流二极管，保护晶体管在变压器T2初级侧产生的电压尖峰。R14和R15限制Q7的基极电流，R12和R13防止意外的开关ON下拉电阻。C10和C11用于绕过变频器输出噪声，而C8是稳压IC 7805的滤波电容。电阻R11限制通过LED指示灯D2的电流。

逆变器工作原理

逆变器工作原理是将直流电压转换为交流电压的过程。以下是逆变器工作原理的详细解释：

DC to AC转换：

逆变器是一种特殊的变压器，其核心功能是将直流电压转换为交流电压。这个过程与转化器的电压逆变过程相反，转化器是将交流电压转换为稳定的直流输出。

脉宽调制技术：

逆变器采用PWM技术来实现电压的转换。PWM集成控制器是逆变器的核心部分，它负责生成控制信号，通过调整信号的占空比来控制输出电压的大小和频率。

输入接口部分：

输入部分包括12V直流输入、工作使能电压及Panel电流控制信号。VIN由Adapter提供，ENB电压由主板上的MCU提供，用于控制逆变器的工作状态。DIM电压由主板提供，用于调节逆变器输出的电流大小。

电压启动回路：

当ENB为高电平时，逆变器输出高压去点亮Panel的背光灯灯管。

PWM控制器功能：

PWM控制器包含内部参考电压、误差放大器、振荡器和PWM发生器等功能模块。这些模块共同工作，实现电压的稳定输出和保护功能。

直流变换：

直流变换部分由MOS开关管和储能电感组成电压变换电路。输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动MOS管做开关动作，使得直流电压对电感进行充放电，从而在电感的另一端得到交流电压。

LC振荡及输出回路：

LC振荡及输出回路确保逆变器能够提供灯管启动所需的1600V电压，并在灯管启动后将电压降至800V以维持正常工作。

输出电压反馈：

当负载工作时，逆变器通过反馈采样电压来稳定输出电压。这个反馈机制确保了逆变器在不同负载条件下都能提供稳定的输出电压。

模拟芯片SG3525：PWM驱动设计

SG3525 PWM驱动设计

SG3525是一款多功能且广泛应用的PWM控制器，适用于DC-DC转换器、DC-AC逆变器、家用UPS系统、太阳能逆变器、电源、电池充电器等多种应用。以下是基于SG3525的PWM驱动设计的详细解答。

一、SG3525引脚功能及配置

引脚1（反相输入）和引脚2（非反相输入）：

这两个引脚是板载误差放大器的输入，用于控制与PWM关联的“反馈”的占空比的增加或减少。

当反相输入（引脚1）电压大于非反相输入（引脚2）电压时，占空比减小；反之，占空比增加。

通过将电路输出经过分压接到引脚1，将引脚2接到VREF，可以实现输出稳压控制。

引脚5、6、7：

引脚5接电容CT再接地，引脚6接电阻RT再接地，引脚7和引脚5之间接电阻RD用于电容CT放电，决定死区时间。

PWM的频率取决于定时电容CT和定时电阻RT。

频率公式为：f = 1.1 / (RT * CT + RD * 0.7 * CT)，其中RT和RD以Ω为单位，CT以F为单位，f以Hz为单位。

引脚8：

软起动功能，连接在引脚8和地之间的电容提供软启动功能。电容越大，软启动时间越长。

引脚16：

VREF参考电压，SG3525包含一个额定电压为+5.1V的内部电压参考模块，用于向误差放大器提供参考电压。

引脚15：

VCC芯片供电，SG3525的供电电压，必须在8V至35V范围内。

引脚13：

VC驱动电压，SG3525驱动器级的电源电压，连接到输出图腾柱级中的NPN晶体管的集电极。VC必须在4.5V至35V范围内。

引脚12：

芯片的地，和驱动信号共地。

引脚11、14：

驱动信号输出，SG3525内部驱动器级的输出，可用于直接驱动MOSFET和IGBT。

引脚10：

高电平时快速关断，通常接低电平。当此引脚为高电平时，PWM锁存器立即设置，为输出提供最快的关机信号。

引脚9：

补偿，和引脚1接一起，用于补偿反馈信号。

二、SG3525 PWM驱动电路设计

以下是一个以50kHz运行的SG3525 PWM驱动电路的设计示例：

电源和接地：

VCC和VC连接到电源，并接地。在电源引脚上添加一个大容量电容器和一个去耦电容器，去耦电容器应尽可能靠近SG3525。

定时元件：

在引脚5和地之间连接电容CT（1nF），在引脚6和地之间连接电阻RT（15kΩ），在引脚5和7之间连接电阻RD（22Ω）。

根据频率公式计算，振荡器频率为94.6kHz，开关频率为47.3kHz，接近目标频率50kHz。

软起动：

在引脚8和地之间连接一个1µF的电容，提供软启动功能。

关机控制：

引脚10通过上拉电阻上拉至VREF，初始时PWM被禁用。当开关打开时，引脚10接地，PWM被启用。

误差放大器反馈：

引脚2连接至VREF（+5.1V），引脚1连接至输出的反馈分压信号。通过56kΩ和1kΩ的分压器，将输出电压分压后接入引脚1。

当引脚1电压等于5.1V时，输出电压为290.7V，接近目标电压290V。

反馈补偿：

在引脚1和9之间连接电阻和电容的并联组合，提供反馈补偿。

驱动输出：

引脚11和14驱动MOSFET，栅极上串联有电阻，用于限制栅极电流。

三、结论

通过以上设计，我们构建了一个基于SG3525的PWM驱动电路，该电路能够以接近50kHz的频率运行，并输出稳定的290V直流电压。SG3525的灵活性和多功能性使其成为各种电源控制和转换器电路中的理想选择。

这些展示了SG3525的引脚布局、频率计算公式以及一个具体的电路图，有助于更直观地理解SG3525 PWM驱动设计。

单相逆变器中开关管桥臂为什么要用互补pwm，能不能一个开关管用pwm，另三个开关管状态固定？

单相逆变器中，开关管桥臂使用互补PWM的主要目的是确保电路在正负半周期都能正常工作，实现双向电流流动。这种调制方式避免了在一个周期内同时开通两个开关，从而减少了开关损耗，提高了效率。

互补PWM属于双极性调制的一种。其关键在于，开关管S1和S2在一个周期内互补动作，而S3和S4则保持常开或常闭状态。这样，正半周期电流通过S3的反并联二极管续流，而负半周期通过S1的反并联二极管续流。这种设计使得电路能够高效地工作。

如果仅使用单一的PWM信号控制一个开关管，而其他三个开关管的状态固定，这种配置则无法实现互补动作。在正半周期，S1和S2的互补PWM动作会带来电流的双向流动，但若其他开关管状态固定，如S3常开，S4常闭，将导致电路无法实现完整的调制周期，进而影响逆变器的工作性能。

实际上，采用互补PWM的单相逆变器更适合非功率因数为1的工作状态。例如，在功率因数接近1的情况下，你的方法可能可行，但在功率因数较低时，这种配置无法提供稳定的工作状态。因此，采用互补PWM的单相逆变器具有更广泛的适用性。

对于更深入的理解，可以参考相关博士论文，该论文详细探讨了单相逆变器中互补PWM的应用及优缺点：http://wenku.baidu.com/view/b13bd1fd6137ee06eff9186a.html。

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