单相SPWM逆变电源仿真设计

时间：2025-05-08

第27卷第3期辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2008年6月

of Liaoning Technical University（Natural Science） Jun. 2008 Vol.27 No.3 Journal

文章编号：1008-0562(2008)03-0394-03

单相SPWM逆变电源仿真设计

赵建武

（辽宁省农业经济学校

教务科，辽宁锦州 121001）

摘要：针对现代各行各业对电气设备控制性能日益提高的要求，基于SPWM脉宽调制技术的逆变电路应用，通过用OrCAD软件对采用SPWM脉宽调制技术的开环逆变系统和闭环逆变系统建模进行仿真，根据对输出电压波形的比较和分析得出结论：采用闭环SPWM逆变系统输出没有稳态误差，SPWM脉宽调制技术的逆变电路有良好的输出特性。

关键词：逆变；SPWM；OrCAD；仿真中图分类号：TM 464 文献标识码：A

Design of simulation of single-phaseSPWM inverse power sources

ZHAO Jianwu

（Department of Teaching Affairs，Liaoning School of Agriculture and Economics，Jinzhou 121001，China） Abstract: To meet the increasing demands for the controlling performance of the electrical equipment from all trades and professions, the invertse circuit applying SPWM technology is widely used. And the research is conducted to explore how to simulate the closed-loop and open-loop inverter system applying SPWM technology by using OrCAD software. According to the comparison and analysis of output voltage waves, the conclusion can be drawn that the invertse circuit applying the SPWM technology has good output characteristics Key words: inverter；SPWM；OrCAD；simulation

0 引言

逆变是通过半导体功率开关器件的开通和关断作用，把直流电能变换成交流电能的技术[1]。本文对逆变系统主电路进行了设计，用OrCAD软件对开环逆变系统和闭环逆变系统建模进行仿真。

在电路中输入为VD=350 V DC，输出为220 V AC 50 Hz，输出功率为P=2 000 W，功率因数为 cos φ=1。则电路各元件选取如下。 1.1 开关管和二极管的选择

(1)开关管的选择[2]

最大输出情况下，电流有效值为

P2000W ==9.09A (1) Imax=

V×cos 220V×1

1 逆变器主电路的设计

电压型逆变器的主电路如图1。

VCC

T3 D1

开关管额定电流ICE

ICE>1.5×Imax=1.5×9.09=13.635A (2)

开关管额定电压VCER

T4 D2

VCER>2×VM=2×350=700V (3)

(2) 二极管的选择

额定电压VRR

图1 逆变器的主电路图 Fig.1 main circuit diagram of inverter

收稿日期：2007-11-20

基金项目：辽宁省教育厅高等学校科学研究基金资助项目（2005052）作者简介：赵建武（1954-），男，辽宁锦州人，高级讲师，主要从事物理、电子技术方面的教学和理论的研究。本文编校：杨瑞华

第3期赵建武：单相SPWM逆变电源仿真设计

VRRM>350V (4)

最大允许的均方根正向电流IFrms

395

IFrms=

二极管的额定电流为

IFR=1.57IFR (5) 2

IFR>

Imax9.09

==5.79A (6) 1.571.57

1.2 并联电容的选取[3]

在功率因数为1的情况下，等效的滤波电路的负载电阻为

Vd3502

==61.25 (7) RL=

2000P

周期为

T=1/f=1/50=0.02s (8)

则电容为

C2=4×T/RL=

(9)

(1) 主电路中4个开关器件T1到T4的驱动信号VG1、VG2、VG3、VG4由上图生成。图2中的A、B为比较器。T1、T2的驱动信号VG1、VG2由正弦波Vr和三角波Vc的瞬时值相比较确定；T3、T4的驱动信号VG3、VG4由瞬时值Vr、Vc之和Vr+Vc的正负值确定。

其中，Vr=Vrmsin ωt=Vrmsin 2πfrt=Vrmsin(2πt/Tr)，被称为正弦参考电压，其幅值为Vrm，频率fr=1/Tr，Tr为其周期；三角波Vc被称为高频三角载波，其最大值为±Vcm，频率为fc。三角波与正弦波频率比值称为载波比N=fc/fr。正弦波幅值之比值勤称为调制比M=Vrm/Vcm。由此图可知正弦波与三角波的瞬时值决定了4个开关管的驱动信号及其通、断状态。

(2)载波比N和调制比M的选择 ①载波比N的选择

对于本例，选取N=200即可。 ②调制比M的选择根据式(12)，可得

220×2220×2

==0.8889 (13) VD350

4×0.02/61.25=1.31×10F

1.3 L、C滤波器的设计

最低次谐波为2p-1次。因此，最低次谐波的频率

选取正弦波的幅值Vrm=5V，则三角波幅值为

Vcm=5.625 V

(3)死区时间设置

一般取死区时间为开关时间的2倍[4]，可取2 µs。

f=(2×200 1)×50=19950Hz (10)