第5章 DC-AC電路的仿真

第5章DC-AC電路的仿真單相方波逆變電路三相方波逆變電路單相雙極性SPWM逆變電路三相PWM逆變電路

SPWM逆變電路

考慮死區(qū)時(shí)間的SPWM逆變電路5.1方波逆變電路5.1.1單相方波逆變電路圖5-1單相方波逆變電路及其基本波形對(duì)輸出電壓u0進(jìn)行傅里葉展開：輸出電壓u0的基波峰值為：其有效值為：5.1.2三相方波逆變電路利用傅里葉分析得a相電壓和a、b間線電壓瞬時(shí)值為：線電壓基波幅值為：圖5-4三相方波逆變電路圖5-5三相方波逆變電路波形例5-2完成三相方波逆變電路的仿真，開關(guān)管選IGBT，直流電源530V，阻感負(fù)載，負(fù)載有功功率1kW，感性無(wú)功功率0.1kvar。5.2單相PWM逆變電路圖5-9單相全橋逆變電路圖5-10雙極性SPWM示意圖5.2.1雙極性SPWM調(diào)制信號(hào)為頻率為fs的正弦載波比為調(diào)制深度m生成SPWM信號(hào)的方法：當(dāng)us>uc時(shí)，功率開關(guān)S1、S3導(dǎo)通，S2、S4關(guān)斷，u0=Ud；當(dāng)us<uc時(shí)，功率開關(guān)S2、S4導(dǎo)通，S1、S3關(guān)斷，u0=-Ud。工程上，當(dāng)fc>>fs且m≤1時(shí)，有通過(guò)控制調(diào)制信號(hào)，可調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓的頻率和幅值。

PWM逆變電路使輸出電壓、電流較方波逆變電路更接近于正弦波，但由于用載波對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，必然產(chǎn)生和載波有關(guān)的諧波分量。雙極性調(diào)制方式下輸出電壓包含的諧波頻率為：各諧波對(duì)應(yīng)的幅值為

PWM波中含有載波頻率的整數(shù)倍及其附近的諧波。5.3三相PWM逆變電路圖5-30三相PWM逆變電路5.3.1三相SPWM逆變電路三相的PWM控制公用三角波載波uc三相的調(diào)制信號(hào)urU、urV和urW依次相差120°圖5-31三相SPWM逆變電路基本波形對(duì)應(yīng)a相，當(dāng)usa>uc時(shí)，

S1導(dǎo)通S4關(guān)斷，當(dāng)usa<uc

時(shí)，S1導(dǎo)通S4關(guān)斷。各相上下橋臂功率器件導(dǎo)通互補(bǔ)。載波比應(yīng)為3的整數(shù)倍且為奇數(shù)，這樣每相波形正負(fù)半周對(duì)稱，且三相波形也對(duì)稱。線電壓基波幅值為輸出電壓的諧波集中分布在處，其中載波頻率的整數(shù)倍處的高次諧波不再存在。三相的SPWM波的諧波分布有明顯的“集簇”性。值得考慮的最低次諧波為p-2次。

例5-6

建立三相SPWM全橋逆變電路，并仿真分析電路的工作情況。圖5-35死區(qū)時(shí)間對(duì)逆變器輸出的影響5.3.2死區(qū)時(shí)間的影響死區(qū)時(shí)間內(nèi)，某相橋臂的工作狀態(tài)取決于兩個(gè)續(xù)流二極管和該相電流的方向。圖5-35死區(qū)時(shí)間對(duì)逆變器輸出的影響5.3.2死區(qū)時(shí)間的影響死區(qū)畸變電壓定義為死區(qū)畸變電壓寬度為td、高度為Ud的窄脈沖，其周期與調(diào)制波相同，符號(hào)與相電流相反。橋臂逆變的實(shí)際輸出電壓即為無(wú)死區(qū)時(shí)的理想輸出電壓再疊加死區(qū)畸變電壓。5.3.2死區(qū)時(shí)間的影響在輸出電流滯后于輸出電壓的情況下，死區(qū)時(shí)間降低了直流電壓的利用率，使實(shí)際輸出電壓的基波相位超前于理想電壓基波。在輸出電流滯后角度恒定的情況下，增加死區(qū)時(shí)間會(huì)降低實(shí)際輸出電壓的基波幅值，增加相位超前角。在死區(qū)時(shí)間恒定的情況下，增大電流滯后角會(huì)減少電壓幅值的損失，同時(shí)增加相位超前角。對(duì)死區(qū)畸變電壓進(jìn)行傅里葉分析，知其包含3次、5次、