1.2  研究现状与发展

1.2.1  PWM逆变器的国内外研究现状

1.2.2  PWM逆变器的发展趋势

1.3  本文的主要研究内容

本文研究基于PWM逆变器的设计与仿真，这是在21世纪电力电子技术飞速发展的状况下提出来的课题。文章以MATLAB为主要数学工具，在Simulink仿真环境中搭建基SPWM的单相全桥逆变电路，并分析其工作原理，通过改变各个电路参数分析其对波形变化的影响。

全文分为为四章：

第一章是绪论部分。简单地介绍逆变器的研究状况与发展方向， PWM技术的发展及其在逆变器中的应用；

第二章讲述逆变电路的基本原理，开关器件的选择和逆变器主电路的设计与方案选择；

第三章介绍SPWM控制技术的基本原理，并结合SPWM技术分析单相桥式SPWM逆变电路的的工作原理；

第四章先简单地介绍MATLAB软件和Simulink仿真环境的使用方法，然后使用Simulink组件搭建单相桥式SPWM逆变电路，进行电路仿真，得出仿真波形，并分析电路参数对波形的影响；

最后是对本次设计的总结与展望。 

第二章 逆变器的主电路设计

逆变电路有多种类型，其分类方式也多种多样，如可按换流方式分类，按输出相数分类，按电源性质分类等等。本章简单介绍各种基本逆变电路的的构成及工作原理，并分析其工作特性以确定本次设计所采用的主电路方案。源[自-751*`论/文'网·www.751com.cn

2.1  逆变电路原理与总体结构

2.1.1  逆变电路基本原理

逆变是将直流电转化为交流电，逆变电路也就是能够完成逆变过程的电路。逆变电路最基本的原理图如图2-1a所示。S1~S4为桥式电路的四个桥臂，由电力电子器件及其辅助电路构成。当开关S1，S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正；当开关S1、S4断开，S2、S3闭合时，uo为负[12]。可见，直流电变成了交流电，如果想改变输出交流电的频率，只需改变两组开关的切换频率即可，这便是逆变电路的基本原理。

图2-1  逆变电路原理图

当负载为阻感负载时，设t1时刻断开S1、S4，同时合上S2、S3，则uo的极性马上变为负。由于负载中存在电感，其电流极性会继续保持原方向而不会立即发生改变，此时负载电流从直流电源负极流出，经S2、负载和S3后流回正极，负载电感中储存的能量会反馈给直流电源，负载电流逐渐减小，到t2时刻时降为零，之后io反向开始逐渐增大。其波形如图2-1b所示。从图2-1的逆变过程分析可知，逆变电路的最关键的问题是换流方式[13]，因此开关器件的选择以及如何控制其关断是逆变电路的主要研究内容。

2.1.2  逆变电路总体结构框图

一个完整的逆变电路系统一般包含以下几个部分：

（1）输入电路：输入电路也就是直流侧；

（2）输出电路：输出电路一般包括负载和滤波器，输出为交流电；

（3）主电路：主电路是整个逆变电路的核心之一 ，主要由开关器件及其辅助电路构成，其作用是完成逆变过程，在本次设计中使用IGBT作为开关器件；

（4）控制电路：控制电路是逆变系统中另一关键部分，它的作用是根据设计要求产生脉冲序列，控制开关器件的关断，本次设计中使用的是SPWM控制方式