電力電子課件

第4章

直流/交流變換器（逆變器）4.1逆變器的類型和性能指標(biāo)4.2電壓型單相方波逆變電路工作原理4.3電壓型單相逆變器電壓和波形控制4.4三相逆變電路工作原理4.5三相逆變器輸出電壓和波形的SPWM控制4.6大容量逆變器的復(fù)合結(jié)構(gòu)小結(jié)4直流/交流變換器（逆變器）4.1逆變器的類型和性能指標(biāo)4.1.1逆變器的類型4.1.2逆變器輸出波形性能指標(biāo)4.1.3其他指標(biāo)電壓型逆變器VSI電流型逆變器CSI4.1.1逆變器的類型(續(xù)1)單相半橋單相全橋4.1.1逆變器的類型（續(xù)2）4.1.1逆變器的類型（續(xù)3）4.1.2逆變器輸出波形性能指標(biāo)畸變系數(shù)DF逆變電路輸出的n次諧波有效值Vn經(jīng)LC濾波后在負(fù)載上的n次諧波電壓VLn為:

4.1.2逆變器輸出波形性能指標(biāo)（續(xù)）次諧波衰減了倍逆變器的性能指標(biāo)除輸出波形性能指標(biāo)外，還應(yīng)包括：逆變效率單位重量（或單位體積）輸出功率可靠性指標(biāo)逆變器輸入直流電流中交流分量的數(shù)值和脈動頻率電磁干擾EMI及電磁兼容性EMC4.1.3其他指標(biāo)T1、T4與T2、T3

交替通、斷4.2.1電壓型單相全橋逆變電路不同負(fù)載時，D、T導(dǎo)電情況不同T導(dǎo)電供電，D導(dǎo)電續(xù)流（返回）電阻負(fù)載電感負(fù)載阻感負(fù)載4.2.1電壓型單相全橋逆變電路（續(xù)）4.2.2電壓型單相半橋逆變電路電容分壓，半橋電路T1、T2交替通、斷二級管D的功用R、L負(fù)載時，T、D交替導(dǎo)電4.2.3變壓器中心抽頭推挽式單相逆變電路僅二個開關(guān)T1、T2輪流導(dǎo)電180度開關(guān)管斷態(tài)電壓高一倍2VD要輸出變壓器適用于低壓小功率、須隔離的應(yīng)用4.3.0概述

4.3.1單脈沖寬度調(diào)制PWM逆變器4.3.2正脈沖寬度調(diào)制SPWM基本原理4.3.3單極性倍頻正弦脈沖寬度調(diào)制逆變器4.3.4雙極性正弦脈沖寬度調(diào)制BSPWM逆變器4.3.5基波移相控制4.3單相逆變器輸出電壓和波形控制控制方案1:控制方案2:控制方案3:可控整流方案斬波調(diào)壓方案逆變器自身控制方案控制輸出電壓基波V1的大小控制輸出電壓波形，要求諧波系數(shù)小，諧波頻率高4.3.0概述逆變器自身控制方案4.3.0概述（續(xù)2）正半周中，T1、T4導(dǎo)通角負(fù)半周中，T2、T3導(dǎo)通角開關(guān)頻率決定輸出頻率脈寬決定輸出電壓大小4.3.1單脈沖寬度調(diào)制PWM逆變器4.3.1單脈沖寬度調(diào)制PWM逆變器（續(xù)）

在某一很短的時間段期間，正弦電壓與同一時間段中等幅脈沖電壓作用于L、R電路時，只要兩個窄脈沖電壓的沖量相等，則它們所形成的電流響應(yīng)就相同。因此要使圖4.8(b)的PWM電壓波在每一時間段都與該時段中正弦電壓等效，除每一時間段的面積相等外，每個時間段的電壓脈沖還必須很窄，這就要求脈波數(shù)量P很多。脈波數(shù)越多，不連續(xù)的按正弦規(guī)律改變寬度的多脈波電壓就越等效于正弦電壓。

4.3.2正脈沖寬度調(diào)制SPWM基本原理（續(xù)1）4.3.2正脈沖寬度調(diào)制SPWM基本原理（續(xù)2）4.3.3單極性倍頻正弦脈沖寬度調(diào)制逆變器（續(xù)1）單極性SPWM（續(xù)2）單極性SPWM（續(xù)3）單極性倍頻驅(qū)動信號生成方式,單極性倍頻(1)

P=6,2P-1=11,

最低諧波為11次(3)11次諧波大于1/11=9%(2)單極性SPWM（續(xù)4）雙極性三角波Vc、Vr交點確定開關(guān)通、斷點。輸出電壓正、負(fù)半周中，Vab既有正電壓也有負(fù)電壓，沒有零電壓4.3.4雙極性正弦脈沖寬度調(diào)制BSPWM逆變器4.3.4雙極性正弦脈沖寬度調(diào)制BSPWM逆變器（續(xù)1）相同的開關(guān)頻率時單極SPWM：開關(guān)動作次數(shù)相對少些，諧波情況好些，多用于單相逆變。雙極性SPWM：諧波情況差些，用于三相逆變。4.3.4雙極性正弦脈沖寬度調(diào)制BSPWM逆變器（續(xù)2）4.3.5基波移相控制4.4.1電壓型三相逆變工作原理4.4.2電流型三相逆變工作原理4.4三相逆變電路工作原理三個相差120度的單相逆變器組成一個三相逆變器4.4.1電壓型三相逆變工作原理4.4.1電壓型三相逆變工作原理（續(xù)1）A相：T1、T4、T1’、T4’B相：T3、T6、T3’、T6’C相：T5、T2、T5’、T2’三個相差120度的單相逆變器組成一個三相逆變器4.4.1電壓型三相逆變工作原理（續(xù)2）三相橋式逆變器電路4.4.1電壓型三相逆變工作原理（續(xù)3）4.4.1電壓型三相逆變工作原理（續(xù)4）4.4.1電壓型三相逆變工作原理（續(xù)5）L大，iD恒定120度導(dǎo)電模式，僅兩個開關(guān)同時導(dǎo)電12，23，34，45，56，61，124.4.2電流型三相逆變工作原理三角形負(fù)載4.4.2電流型三相逆變工作原理（續(xù)）4.5三相逆變器輸出電壓和波形的SPWM控制4.5三相逆變器輸出電壓和波形的SPWM控制4.5三相逆變器輸出電壓和波形的SPWM控制（續(xù)）（1）驅(qū)動信號可由硬件電路實現(xiàn)，亦可由軟件MicroProcessor或DSP實現(xiàn)。（2）提高電壓利用率，可改變vr或采用空間矢量控制。4.5三相逆變器輸出電壓和波形的SPWM控制4.6.0概述4.6.112階梯波逆變器4.6.224階梯波逆變器4.6大容量逆變器的復(fù)合結(jié)構(gòu)開關(guān)器件電壓6－7KV，3KA－6KA、8KA一個三相橋容量難于達(dá)到10MVA器件串聯(lián)提高電壓器件并聯(lián)增大電流幾個三相橋電路通過變壓器組合成復(fù)合型逆變器是擴(kuò)大容量的有效途徑4.6.0概述4.6.112階梯波逆變器4.6.112階梯波逆變器（續(xù)1）4.6.112階梯波逆變器（續(xù)2）4.6.112階梯波逆變器（續(xù)3）4.6.112階梯波逆變器（續(xù)4）4.6.224階梯波逆變器輸出電壓波形合成4.6.224階梯波逆變器（續(xù)）逆變器應(yīng)用非常廣泛：變頻變壓、變速傳動的交流電動機、恒頻恒壓交流負(fù)載、直流電源變換系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)以及直流輸電系統(tǒng)等.