在电力电子技术、电机控制及新能源发电等领域，
DC-AC三相逆变电路是实现直流电能向交流电能转换的核心单元，而SPWM（正弦脉冲宽度调制）与SVPWM（空间矢量脉冲宽度调制）技术作为逆变电路的核心控制手段，直接决定了逆变输出电能的质量、系统响应速度及控制精度。本文结合MYDJ-33
电力电子运动控制及电机控制实验装置，详细阐述DC-AC三相逆变电路拓扑原理、SPWM/SVPWM调制技术核心，并说明该装置在相关实验教学中的适配性与应用价值，为高校电力电子、电机控制相关专业实验教学提供支撑。
型号：MYDJ-33
一、DC-AC三相逆变电路拓扑原理
DC-AC三相逆变电路的核心功能是将直流输入电压转换为频率、幅值可调的三相正弦交流电压，广泛应用于交流电机调速、不间断电源（UPS）、新能源并网等场景。教学实验中最常用、最具代表性的拓扑结构为电压型三相桥式逆变电路，该拓扑结构贴合西安交通大学王兆安编著《电力电子技术》（第五版）、上海大学陈伯时编著《电力拖动自动控制系统》（第三版）中的实验大纲要求，也是MYDJ-33实验装置重点支撑的拓扑类型。
1.1 基本拓扑结构
电压型三相桥式逆变电路由6个全控型功率器件（IGBT、MOSFET等，实验装置可兼容SCR、GTO等多种器件）组成，分为上臂（V1、V3、V5）和下臂（V2、V4、V6），每个功率器件均反向并联续流二极管，用于续流和抑制过电压。直流侧并联大电容，起到滤波、稳定直流母线电压的作用；交流侧输出端连接三相负载（实验中可通过DK11可调负载、DQ11三相线绕式异步电动机等实现），构成完整的逆变回路。
MYDJ-33实验装置通过DK03晶闸管主电路、DK09新器件特性实验模块、DK13功率器件驱动与保护电路等，可灵活搭建该拓扑结构，支持不同功率器件的替换实验，贴合教学中“器件特性-拓扑结构-电路功能”的递进式教学需求。
1.2 工作原理
三相逆变电路的工作核心是通过控制6个功率器件的导通与关断顺序，使交流侧输出对称的三相正弦波电压。工作时，上臂器件与下臂器件交替导通，且同一桥臂的上下两个器件不能同时导通（避免直流侧短路），导通顺序遵循固定规律（如V1→V2→V3→V4→V5→V6），通过控制导通时间与关断时间的比例，调节输出电压的幅值与频率。
根据控制方式的不同，分为方波逆变和脉冲宽度调制（PWM）逆变，其中PWM逆变可有效抑制谐波，提高输出电能质量，是现代逆变技术的主流，也是SPWM、SVPWM调制技术的应用基础。MYDJ-33实验装置配备的SG3525 PWM波形发生器、EXB841 IGBT专用驱动芯片等，可精准实现功率器件的导通与关断控制，直观呈现逆变电路的工作过程与波形变化。
二、SPWM与SVPWM调制技术核心原理
SPWM与SVPWM均属于PWM调制技术，核心目的是通过控制功率器件的开关脉冲宽度，使逆变电路输出电压的基波分量逼近正弦波，减少谐波污染，适配电机控制等对电能质量要求较高的场景。两者在原理、实现方式及性能上各有特点，也是高校电力电子实验的重点内容，MYDJ-33实验装置可全面支撑两种调制技术的实验教学与研究。
2.1 SPWM调制技术（正弦脉冲宽度调制）
SPWM技术的核心原理是“面积等效原理”，即通过一系列宽度随正弦规律变化的矩形脉冲，替代正弦波，使矩形脉冲的总面积与对应区间内正弦波的面积相等，从而使输出电压的基波分量与正弦波一致。
实验中，通常采用“正弦调制波与三角载波相交”的方式生成SPWM脉冲信号：将期望输出的正弦波作为调制波，高频三角波作为载波，当调制波电压高于载波电压时，控制对应功率器件导通；当调制波电压低于载波电压时，控制器件关断，由此生成的脉冲宽度随正弦波幅值变化，形成SPWM波形。
SPWM技术的特点的是原理简单、实现难度低，适合入门级实验教学，可直观观察脉冲宽度与正弦波的对应关系，但存在直流电压利用率较低、谐波含量相对较高的不足。MYDJ-33实验装置的DK14单相交直交变频原理模块，可完成SPWM波形成过程、不同负载下的工作波形观测等实验，通过智能交流电压/电流表、波形观测功能，精准呈现SPWM调制的工作特性。
2.2 SVPWM调制技术（空间矢量脉冲宽度调制）
SVPWM技术是基于“空间矢量”的调制方式，相较于SPWM，具有直流电压利用率高、谐波含量低、电机控制性能更优的优势，广泛应用于高性能交流电机调速系统，是进阶型实验教学的重点内容。
其核心原理是将三相逆变电路的6个功率器件导通组合，定义为8个空间电压矢量（6个有效矢量、2个零矢量），这些矢量在空间中呈正六边形分布。通过控制不同有效矢量的作用时间与顺序，使合成的空间电压矢量轨迹逼近圆形（对应正弦波电压的空间矢量），从而使逆变电路输出对称、高质量的三相正弦波电压。
实验中，可通过控制有效矢量的作用时间比例，调节输出电压的幅值；通过改变矢量的切换频率，调节输出电压的频率。MYDJ-33实验装置依托DK06电机调速控制实验、DK17双闭环H桥DC/DC变换直流脉宽调速系统等模块，可实现SVPWM调制技术的实验验证，结合智慧课堂教学互动系统，可深入研究波形特性与电机控制性能的关联。
2.3 两种调制技术对比
为便于实验教学中的对比研究，结合MYDJ-33实验装置的实验效果，两种调制技术的核心差异如下：
- 直流电压利用率：SPWM最大利用率约为0.866，SVPWM最大利用率可达1.0，相同直流母线电压下，SVPWM输出电压幅值更高；
- 谐波含量：SVPWM的谐波集中在高频段，易滤波，谐波含量低于SPWM，输出电能质量更优；
- 实现难度：SPWM原理简单、调试便捷，适合基础实验；SVPWM涉及空间矢量运算，难度稍高，适合进阶实验与设计性实验；
- 实验适配：MYDJ-33实验装置可同时支撑两种技术的实验，可通过切换模块、调整控制参数，完成对比实验，贴合高校“基础-进阶”的教学梯度。
三、MYDJ-33实验装置适配性及实验支撑能力
MYDJ-33电力电子运动控制及电机控制实验装置，严格依据高等院校最新统编教材实验大纲要求，吸收国内外同类产品优势，精心研制而成，在结构、功能、可靠性等方面均适配DC-AC三相逆变电路及SPWM/SVPWM调制技术的实验教学需求，是高校电力电子、电机控制相关专业实验室的优选设备。
3.1 装置核心优势（贴合实验教学需求）
- 综合性强：涵盖电力电子器件特性、三相逆变电路拓扑、SPWM/SVPWM调制、电机控制等全流程实验内容，可完成基础验证性实验、进阶设计性实验，贴合“电力电子技术”“电机控制”等多门课程的教学需求；
- 先进性突出：在保留晶闸管实验的基础上，重点融入IGBT、MOSFET等新器件的特性、驱动及应用实验，配备SG3525 PWM波形发生器、EXB841驱动芯片等核心部件，可精准实现SPWM/SVPWM调制，紧跟现代电力电子技术发展步伐；
- 直观性强：各实验挂件采用分隔结构，面板示意清晰、图线分明，搭配智能数字仪表（六位数码显示，支持量程切换、校准、通讯等功能），可实时监测电压、电流、波形等参数，便于学生观察实验现象、分析实验数据；
- 安全性可靠：采用三相隔离变压器隔离供电，配备电压型、电流型双重漏电保护装置，强弱电连接线及插座分开设计，强电部分采用全封闭工艺，同时搭载实验室智慧用电安全控制系统，可实现过温、短路、过流等7大保护，保障实验人员及设备安全；
- 开放性强：采用积木式结构，更换便捷，可灵活扩展功能、开发新实验；支持开放性实验室建设，搭配手机APP、PC端云平台，可实现设备远程监控、故障报修、分时预约，提升实验室管理效率。
3.2 核心装备及实验模块支撑
装置配备的多个核心模块，可针对性支撑DC-AC三相逆变电路及SPWM/SVPWM调制技术实验，关键装备如下：
- DK03晶闸管主电路：提供12只5A/1000V晶闸管（含RC吸收、保险丝保护），可搭建三相逆变主电路，支持外加触发信号，适配设计性实验；
- DK09新器件特性实验：提供SCR、IGBT、MOSFET等多种功率器件，可完成器件特性实验，为逆变电路选型提供基础；
- DK13功率器件驱动与保护电路：提供±5V、±15V、+20V驱动电源，包含IGBT、MOSFET等器件的驱动电路，以及以SG3525为核心的PWM波形发生器（频率可调400Hz~10KHz，占空比0%~100%可调），可精准生成SPWM/SVPWM脉冲信号；
- DK14单相交直交变频原理：专门用于展示交直交变频原理，可完成SPWM波形成、不同负载下逆变电路工作情况等实验，研究工作频率对波形的影响；
- 测量与监控系统：配备交流数字电压表、智能交流电压/电流表、直流数字电压/电流表等，可实时监测实验参数；搭配智慧用电控制系统，可通过4.3寸彩色触摸屏实时监控设备运行状态，支持语音播报、数据通讯。
3.3 可开设的相关实验项目
依托本装置，可针对性开设DC-AC三相逆变电路及SPWM/SVPWM调制技术相关实验，涵盖基础验证、进阶设计等多个层次，主要包括：
- 基础验证实验：IGBT/MOSFET器件特性实验、功率器件驱动与保护电路实验、SPWM波形成过程实验、SVPWM空间矢量调制原理实验；
- 核心应用实验：电压型三相桥式逆变电路实验（SPWM控制）、电压型三相桥式逆变电路实验（SVPWM控制）、SPWM与SVPWM调制技术对比实验；
- 进阶设计实验：基于SPWM的三相逆变电路参数优化实验、基于SVPWM的交流电机调速实验、三相逆变电路谐波抑制实验；
- 创新实训：透明型电力电子应用创新实训（三相桥式整流逆变电路实训、交流电机矢量变频调速电路实训等）。
3.4 装置技术性能参数
- 输入电源：三相四线（或三相五线）380V±10％，50HZ；
- 工作环境：温度-10℃－+40℃，相对湿度＜85％（25℃），海拔＜4000m；
- 装置容量：＜1.5KVA；
- 外形尺寸：180×70×160 cm³；
- 配套完善：从专用电源、电机、实验部件到专用连接线配套齐全，配备实验指导书、可选配教学数字资源、智慧课堂教学互动系统等。
四、实验教学价值与应用场景
DC-AC三相逆变电路拓扑原理与SPWM/SVPWM调制技术实验，是电力电子、电机控制、新能源发电等专业的核心实验，通过本实验，可帮助学生夯实理论基础、提升实践能力，实现“理论与实践结合、基础与进阶并重”的教学目标。
MYDJ-33实验装置适配各类高等院校的实验教学需求，可用于“电力电子技术”“半导体变流技术”“直流调速”“交流调速”“电机控制”等专业课程的实验教学，同时可支撑学生毕业设计、学科竞赛、科研创新等活动，助力高校培养具备扎实理论基础和较强实践能力的应用型、创新型人才。
此外，装置具备高性价比、高可靠性、易维护等特点，搭配完善的售后保障与配套资源，可有效节约实验室基建投资、降低维护成本，同时通过智慧用电管理系统，提升实验室管理的智能化水平，适配现代高校开放性实验室的建设需求。
五、总结
DC-AC三相逆变电路拓扑原理与SPWM/SVPWM调制技术，是现代电力电子技术的核心内容，其实验教学对培养相关专业学生的实践能力和创新能力具有重要意义。MYDJ-33电力电子运动控制及电机控制实验装置，凭借其综合性强、先进性突出、安全可靠、适配性高的特点，可全面支撑相关实验教学，既贴合高校教材大纲要求，又能满足开放性实验室建设和学生创新实训需求。
021-56311657
上海茂育科技有限公司
沪ICP备13020377号-3