電力電子學(xué)電課無(wú)源逆變演示文稿

電力電子學(xué)電課無(wú)源逆變演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日優(yōu)選電力電子學(xué)電課無(wú)源逆變現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日第六章無(wú)源逆變電路現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日6.1概述無(wú)源逆變直流交流（向負(fù)載直接供電）無(wú)源逆變電路簡(jiǎn)稱逆變電路

通常由全控器件構(gòu)成逆變與變頻逆變電路經(jīng)常與變頻的概念聯(lián)系在一起變頻電路：

分為交交變頻和交直交變頻兩種，后者由交直變換和直交變換兩部分組成，后一部分就是逆變現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日

無(wú)源逆變技術(shù)的應(yīng)用直流電源如蓄電池、干電池和太陽(yáng)能電池逆變電路交流負(fù)載供電直流電源給交流負(fù)載供電現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日交流電源：列車照明、感應(yīng)加熱電源、電解電鍍電源、不停電電源（UPS）、高頻焊機(jī)、高頻電子鎮(zhèn)流器和航空電源等交流調(diào)速系統(tǒng)：鐵道牽引、大型工礦機(jī)車、城市有軌交通（地鐵和輕軌車）、重型電傳動(dòng)汽車和礦井提升設(shè)備等RO1BrakeControl+24VBrakeResistor現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日逆變器的基本類型按電路結(jié)構(gòu)分類橋式零式按輸出相數(shù)分類單相多相按器件分類半控型全控型按調(diào)制方法分類PWMPAM方波、階梯波按導(dǎo)通的角度分類180120按強(qiáng)迫換流的特點(diǎn)諧振型并聯(lián)電容型等現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日按直流側(cè)電源的性質(zhì)分類（常用此分類）電壓型逆變器

電流型逆變器直流側(cè)電源為準(zhǔn)恒壓源直流側(cè)電源為準(zhǔn)恒流源現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日6.2無(wú)源逆變電路原理一、單相半橋逆變電路1、電路結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日2、工作原理/波形分析T1導(dǎo)通、T2截止：Uan=Ud/2T1截止、T2導(dǎo)通：Uan=-Ud/2現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日結(jié)論①T1、T2輪流導(dǎo)通，使直流變?yōu)榻涣鳍诟淖僒1、T2的切換頻率，便可改變輸出交流的頻率，即變頻③與輸出電壓同方向的電流流過(guò)開(kāi)關(guān)管T，與輸出電壓反方向的電流流過(guò)二極D，因此在電壓型逆變器中二極D是必須的，它提供了反向電流通路，故稱為反饋二極管。同時(shí)D又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，因此又稱為續(xù)流二極管④T1、T2不能同時(shí)導(dǎo)通，否則將出現(xiàn)直流電源短路——貫穿短路。因此電壓型逆變器同一橋臂上、下管的控制必須遵循“先斷后開(kāi)”原則現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日3、基本關(guān)系輸出電壓有效值輸出電壓表達(dá)式基波電壓有效值電感負(fù)載電流峰值

R-L負(fù)載電流基波分量現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日二、單相全橋逆變電路1、電路結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日2、工作原理、波形分析T1、T4導(dǎo)通，T2、T3截止：

Uan=UdT1、T4截止，T2、T3導(dǎo)通：

Uan=-Ud現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日3、基本關(guān)系輸出電壓表達(dá)式基波電壓有效值電感負(fù)載電流峰值

R-L負(fù)載電流其中現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日四、兩種單相逆變電路比較1、單相全橋逆變電路在單相逆變電路中，全橋逆變電路應(yīng)用最多2、單相半橋逆變電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用器件比全橋電路少一半。但輸出交流電壓幅值低，且直流側(cè)需要兩個(gè)電容串聯(lián)，工作時(shí)需要控制兩個(gè)電容器電壓的均衡常用于幾KW以下的小功率逆變電源等場(chǎng)合現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日6.3三相逆變器工作原理一、三相電壓型逆變器工作原理

負(fù)載連接方式

Δ型連接

Y型連接

電路結(jié)構(gòu)

根據(jù)各管導(dǎo)通時(shí)間分：

180導(dǎo)電型

120導(dǎo)電型電壓型三相橋式逆變器原理圖現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日1、功率器件的控制規(guī)律導(dǎo)通順序六個(gè)階段，依次相差60任何時(shí)刻有三個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通各管導(dǎo)通180（一）1800導(dǎo)電型工作原理現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日2、各階段等值電路及電壓值現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日3、電壓波形相電壓波形（六階梯波）線電壓波形（矩形波）電壓型逆變器：①輸出電壓波形與負(fù)載性質(zhì)（負(fù)載阻抗角）無(wú)關(guān)現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日4、感性負(fù)載電流負(fù)載電流阻抗角小于60（a）A相電壓波形Uan（b）A相電流波形ia（c）T1的電流波形iT1（d）D4的電流波形iD4（e）直流輸入電流id負(fù)載電流阻抗角大于60電壓型逆變器：②輸出電流波形與負(fù)載性質(zhì)（負(fù)載阻抗角）有關(guān)③直流側(cè)電流是脈動(dòng)電流現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日5、電壓表達(dá)式相電壓表達(dá)式線電壓表達(dá)式方波控制時(shí)：①輸出電壓中含有大量的諧波分量，特別是5、7、11、

13次等諧波現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日相電壓有效值線電壓有效值方波控制時(shí)：②交流輸出電壓與直流側(cè)電壓的關(guān)系固定，即方波輸出電壓型逆變器本身不能調(diào)節(jié)輸出電壓。若想調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓，只有通過(guò)調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓，即通過(guò)PAM控制方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日120導(dǎo)通型三相逆變器的輸出波形相電壓波形線電壓波形現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日180

導(dǎo)通方式和120導(dǎo)通方式的比較：

120方式上下兩管間有60

的間隙，對(duì)換流有利，但是管子的利用率低，且若采用星形接法，則始終有一相斷開(kāi)，在換流時(shí)會(huì)引起較高的感應(yīng)勢(shì)，而180方式無(wú)論在三角形還是星形接法時(shí)，正常工作都不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，故180

方式應(yīng)用較為普遍現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日感性負(fù)載情況

負(fù)載電流滯后角小于60（a）A相電壓波形（b）A相電流波形（c）T1的電流波形（d）D4的電流波形（e）直流輸入電流現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日負(fù)載電流滯后角大于60現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日感性負(fù)載下逆變器中可能有三種電流：功率電流它通過(guò)兩個(gè)或三個(gè)逆變管，將能量從直流電源送到負(fù)載環(huán)路電流它在逆變器內(nèi)部經(jīng)過(guò)一個(gè)逆變管和一個(gè)反饋二極管，形成環(huán)流，但此環(huán)流不經(jīng)過(guò)電源反饋電流它通過(guò)兩個(gè)反饋二極管將負(fù)載的能量反饋到直流電源中去現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日（三）電壓型逆變器有功功率的反饋電動(dòng)機(jī)負(fù)載工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)時(shí)，其發(fā)出的電能通過(guò)逆變器電路中的反饋二極管D1~D6回饋到直流側(cè)，使直流側(cè)電壓Ud升高為限制Ud

，必需將回饋的電能消耗掉或回饋到電網(wǎng)，具體方案有：通過(guò)制動(dòng)單元消耗掉通過(guò)有源逆變橋回饋到電網(wǎng)（見(jiàn)再生方案1）通過(guò)脈沖整流器回饋到電網(wǎng)（見(jiàn)再生方案2）現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日再生方案1系統(tǒng)可四象限運(yùn)行功率因數(shù)低諧波電流大主電路復(fù)雜通過(guò)有源逆變器將再生能量反饋給電網(wǎng)逆變器/電機(jī)系統(tǒng)的再生方案一現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日再生方案2系統(tǒng)可四象限運(yùn)行功率因數(shù)高（接近于1）諧波電流小控制較復(fù)雜通過(guò)脈沖變流器將再生能量反饋給電網(wǎng)逆變器/電機(jī)系統(tǒng)的再生方案二現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日二、三相電流型逆變器工作原理1、電路結(jié)構(gòu)：電流型逆變器：①感性負(fù)載時(shí)，輸出側(cè)要接電容以吸收換流時(shí)負(fù)載電感中存的能量②橋臂必須是“逆阻型”橋臂現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日另外一種電路形式現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日優(yōu)點(diǎn)：由于有大電感抑流，短路的危險(xiǎn)性也比電壓型逆變器小得多電路對(duì)晶閘管關(guān)斷時(shí)間（即晶閘管的快速性）的要求比電壓型逆變器的要求低，電路相對(duì)電壓型也比較簡(jiǎn)單，造價(jià)略低現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日2、工作原理及主要波形（以1200導(dǎo)電方式為例）功率器件的控制規(guī)律現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日線電流波形負(fù)載Δ型連接時(shí)的相電流波形電流型逆變器③輸出電流波形與負(fù)載性質(zhì)（負(fù)載阻抗角）無(wú)關(guān)電流型三相逆變電路1200導(dǎo)電的相電流、線電流波形現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日負(fù)載Δ型連接時(shí)：方波控制時(shí)：①輸出電流中含大量諧波分量，特別是5、7、11、13次等諧波②交流輸出電流與直流側(cè)電流的關(guān)系固定，即方波輸出電流型逆變器本身不能調(diào)節(jié)輸出電流。若想調(diào)節(jié)逆變器輸出電流，則只有通過(guò)調(diào)節(jié)直流側(cè)電流，即通過(guò)PAM控制方式實(shí)現(xiàn)線電流表達(dá)式相電流表達(dá)式現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日理想情況下，相電流中：基波電流的幅值為基波電流有效值為相電流的有效值為現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日3、電流型逆變器有功功率的反饋：再生方案1將交流電源端的相控整流器控制角后移到>90，使整流器成為有源逆變器，工作在再生狀態(tài)現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日再生方案2通過(guò)脈沖變流器將再生能量反饋給電網(wǎng)現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日4、特點(diǎn)：由于有大電感抑流，短路的危險(xiǎn)性也比電壓型逆變器小得多。電路對(duì)功率器件關(guān)斷時(shí)間（即功率器件快速性）的要求比電壓型逆變器的要求低不需要增設(shè)反并聯(lián)的再生變流裝置電感重量、體積都很大，實(shí)際使用不如電壓型逆變器廣泛現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日小結(jié)電壓型逆變器與電流型逆變器特點(diǎn)比較：直流側(cè)電路橋臂橋臂控制交流輸出電路交流輸出電壓、電流與負(fù)載性質(zhì)是否有關(guān)有功功率反饋現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日6.4PWM技術(shù)方波控制逆變器的問(wèn)題本身不能調(diào)節(jié)輸出量幅值輸出量中含有大量的5、7、11、13次諧波解決方法采用PWM控制技術(shù)本課程主要討論電壓型PWM逆變器控制方法現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日PWM控制的理論基礎(chǔ)——沖量等效原理沖量指窄脈沖的面積指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同方波窄脈沖三角波窄脈沖正弦半波窄脈沖單位沖擊函數(shù)形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖：現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日一、正弦脈寬調(diào)制（SPWM）原理1、目標(biāo)函數(shù)——正弦電壓使脈沖列電壓的作用效果盡量接近正弦波電壓的作用效果2、基本原理（說(shuō)明SPWM波與正弦波如何等效問(wèn)題）

根據(jù)沖量等效（面積等效）原理，用一組幅值相等、寬度按正弦規(guī)律變化的脈沖列來(lái)代替正弦波按同一比例改變各脈沖的寬度即可改變等效正弦波的幅值現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波？SPWM波若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日3、SPWM的控制方法（說(shuō)明SPWM波實(shí)現(xiàn)方法問(wèn)題）離線計(jì)算法：根據(jù)輸出正弦波的頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)計(jì)算PWM波各脈沖的寬度和間隔缺點(diǎn)：計(jì)算量大，繁瑣調(diào)制法：將目標(biāo)函數(shù)（波形）作為調(diào)制信號(hào)，通過(guò)對(duì)載波的調(diào)制得到PWM波形一般用等腰三角形波作為載波根據(jù)輸出電壓波形的極性可分為單極性（或不對(duì)稱）調(diào)制和雙極性（或?qū)ΨQ）調(diào)制現(xiàn)在是48頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日

正半周：T1導(dǎo)通，T4交替通斷（當(dāng)ur>uc時(shí)導(dǎo)通、ur<uc時(shí)關(guān)斷），T2、T3截止負(fù)半周：T2導(dǎo)通，T3交替通斷（當(dāng)ur>uc時(shí)導(dǎo)通、ur<uc時(shí)關(guān)斷），T1、T4截止逆變器輸出電壓也只有一種極性，正半周為+Ud和零，負(fù)半周為-Ud和零在半個(gè)周期內(nèi)三角載波只有一種極性（調(diào)制波正、負(fù)半周分別為+、-）

單極性調(diào)制現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日雙極性調(diào)制在半個(gè)周期內(nèi)三角載波有兩種極性同一橋臂上的兩個(gè)管子處于互補(bǔ)工作狀態(tài)ur>uc時(shí)：T1

、T4導(dǎo)通，T2、T3截止，uo=UDur<uc時(shí)：

T2

、T3導(dǎo)通，T1、T4截止，uo=-UD逆變器輸出電壓也有兩種極性，+Ud和-Ud現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日在雙極性PWM控制方式中，同一橋臂的兩個(gè)管子是互補(bǔ)工作的。為了防止橋臂直通短路，在給一個(gè)管子施加關(guān)斷信號(hào)后，再延遲△t時(shí)間（亦即通常所說(shuō)的死區(qū)時(shí)間），才給另一個(gè)管子施加導(dǎo)通信號(hào)。延遲時(shí)間的長(zhǎng)短主要由管子的關(guān)斷時(shí)間決定。這個(gè)延遲時(shí)間將會(huì)給輸出的PWM波形帶來(lái)影響，使其偏離正弦波與單極性調(diào)制相比，雙極性調(diào)制可以使逆變器有較高的利用率（較大的輸出電壓）在相同載波比的條件下，單極性調(diào)制比雙極性調(diào)制有更好的諧波抑制效果。因?yàn)閱螛O性調(diào)制時(shí)輸出電壓波形的變化幅度為Ud

，而雙極性調(diào)制時(shí)輸出電壓波形的變化幅度為2Ud現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日三相逆變器一般采用雙極性調(diào)制三相電路中公用一個(gè)三角波載波uc

，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱為使正、負(fù)半周鏡對(duì)稱，N一般取奇數(shù)A相控制原理：當(dāng)ura>uc時(shí)，上橋臂T1導(dǎo)通，下橋臂T4關(guān)斷，uao=Ud/2；當(dāng)ura<uc時(shí)，T4導(dǎo)，T1關(guān)斷，uao=-Ud/2B相和C相的控制方式和A相相同三相調(diào)制信號(hào)ura、urb和urc的相位依次相差120°現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日二、SPWM波的基波電壓在電壓型逆變器輸出的SPWM電壓波形中對(duì)負(fù)載有用的只是基波電壓，諧波電壓在負(fù)載上產(chǎn)生諧波電流，只會(huì)給負(fù)載帶來(lái)負(fù)面影響，如產(chǎn)生諧波損耗、噪音、脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此基波電壓越大越好可以證明當(dāng)n

較大時(shí)，SPWM電壓波形的基波電壓與調(diào)制信號(hào)ur的幅值近視成正比，因此調(diào)節(jié)ur的幅值便可控制基波電壓的幅值調(diào)節(jié)ur的頻率便可控制基波電壓的頻率現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日SPWM脈沖的一般表達(dá)式：數(shù)學(xué)分析結(jié)論：（前提條件：n不太少，sin/2n

/2n，sini/2i/2）

結(jié)論一：輸出基波電壓幅值U1m與脈寬i有關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)制信號(hào)的幅值可以改變各脈沖的寬度，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出電壓基波的平滑調(diào)節(jié)現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日

結(jié)論二：脈沖寬度與該處正弦值近似成正比。輸出的SPWM波是兩側(cè)窄、中間寬、脈寬按正弦規(guī)律逐漸變化的序列脈沖波形

U1m=Um

結(jié)論三：SPWM逆變器輸出的基波電壓正是調(diào)制時(shí)所要求的等效正弦波

現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日

由整個(gè)推導(dǎo)過(guò)程得結(jié)論四：分頻比N越大，輸出波形越接近正弦現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日三、對(duì)脈寬調(diào)制的制約條件1、定義載波頻率fc與調(diào)制波頻率fr之比為載波比N，定義調(diào)制波與載波的幅值之比為調(diào)制比M2、對(duì)脈寬調(diào)制的制約條件（1）器件開(kāi)關(guān)頻率對(duì)N的限制：為了使逆變器的輸出波形盡量接近正弦波，應(yīng)盡可能增大N

，但N必須滿足下列條件現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日（2）器件的導(dǎo)通時(shí)間ton、關(guān)斷時(shí)間toff對(duì)M的限制（最小脈寬與最小間歇的限制）：為保證主電路開(kāi)關(guān)器件的安全工作，必須使調(diào)制成的脈沖波有個(gè)最小脈寬與最小間歇的限制，以保證最小脈沖寬度大于開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間ton，而最小脈沖間歇大于器件的關(guān)斷時(shí)間toff

因此對(duì)M有限制，M在0~1之間，實(shí)際上小于1

現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日四、同步調(diào)制與異步調(diào)制

根據(jù)調(diào)頻過(guò)程載波比的變化情況，PWM調(diào)制方式可分為異步調(diào)制和、同步調(diào)制和分段同步調(diào)制1、異步調(diào)制：載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)不同步的調(diào)制方式，通常保持fc固定不變，當(dāng)fr變化時(shí)，載波比N是變化的特點(diǎn)：在信號(hào)波的半周期內(nèi)，PWM波的脈沖個(gè)數(shù)不固定，相位也不固定，正負(fù)半周期的脈沖不對(duì)稱，半周期內(nèi)前后1/4周期的脈沖也不對(duì)稱——波形對(duì)稱性差當(dāng)fr較低時(shí)，N較大，一周期內(nèi)脈沖數(shù)較多，脈沖不對(duì)稱產(chǎn)生的不利影響都較小——低頻特性相對(duì)較好當(dāng)fr增高時(shí)，N減小，一周期內(nèi)的脈沖數(shù)減少，PWM脈沖不對(duì)稱的影響變大——高頻特性相對(duì)較差現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日2、同步調(diào)制：載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)保持同步的調(diào)制方式，當(dāng)變頻時(shí)使載波與信號(hào)波保持同步，即N等于常數(shù)

同步調(diào)制三相PWM波形要求：三相電路中公用一個(gè)三角波載波，且取N為3的整數(shù)倍，使三相輸出對(duì)稱特點(diǎn)：高頻特性好；低頻特性差現(xiàn)在是60頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日分段同步調(diào)制方式舉例

3、分段同步調(diào)制：異步調(diào)制和同步調(diào)制的綜合應(yīng)用討論：把整個(gè)fr范圍劃分成若干個(gè)頻段，每個(gè)頻段內(nèi)保持N恒定，不同頻段的N不同在fr高的頻段采用較低的N，使載波頻率不致過(guò)高；在fr低的頻段采用較高的N，使載波頻率不致過(guò)低為防止fc在切換點(diǎn)附近來(lái)回跳動(dòng)，采用滯后切換的方法結(jié)論：同步調(diào)制比異步調(diào)制復(fù)雜，但用微機(jī)控制時(shí)容易實(shí)現(xiàn)可在低頻輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式，高頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，這樣把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，和分段同步方式效果接近現(xiàn)在是61頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日五、SPWM波形生成方式（一）模擬控制生成方式特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性好，但控制電路復(fù)雜，可靠性差現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日（二）SPWM的數(shù)字控制生成方式數(shù)字控制生成方式（包括用微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算生成或用專用芯片生成）目前最常用的生成方式特點(diǎn)：控制電路簡(jiǎn)單、可靠用微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算生成SPWM控制信號(hào)時(shí)，關(guān)鍵問(wèn)題是如何快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出脈沖寬度。這主要取決于脈沖寬度計(jì)算方法和微機(jī)的計(jì)算速度專用芯片生成：控制電路簡(jiǎn)單、可靠且實(shí)時(shí)性好現(xiàn)在是63頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日脈沖寬度經(jīng)典計(jì)算方法介紹1、基本概念自然采樣法：按照正弦調(diào)制波與三角載波的自然交點(diǎn)，采集脈沖前、后沿時(shí)刻，生成SPWM波形，叫做自然采樣法（NaturalSampling）現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日規(guī)則采樣法：按照某種規(guī)則采集脈沖前、后沿時(shí)刻，生成SPWM波形，叫做規(guī)則采樣法（RegularSampling）。下圖為規(guī)則采樣的兩種方法現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日2、自然采樣法脈寬計(jì)算

超越方程，求解困難，雖能確切反映正弦脈寬調(diào)制的原始方法，卻不適于微機(jī)實(shí)時(shí)控制現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日3、規(guī)則采樣法II脈寬計(jì)算

規(guī)則采樣法的實(shí)質(zhì)是用階梯波來(lái)代替正弦波，從而簡(jiǎn)化了算法，適合微機(jī)實(shí)時(shí)控制現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日課堂思考1、獲得SPWM波形的基本方法有：硬件生成法、

和

。2、采用SPWM控制的電壓型逆變電路中，載波頻率越高，則輸出電壓中的諧波頻率越

。3、SPWM控制的逆變電路，輸出SPWM波半周期包含25個(gè)脈沖波，設(shè)逆變器輸出電壓基波頻率為200Hz，則電路中開(kāi)關(guān)管的工作頻率為

。4、SPWM技術(shù)運(yùn)用于電壓型逆變器中，當(dāng)改變

可改變逆變器輸出電壓幅值；當(dāng)改變

可改變逆變器輸出電壓頻率；當(dāng)改變

可改變開(kāi)關(guān)管的工作頻率。

5、電壓型無(wú)源逆變電路：①輸出電壓與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān) （ ）②輸出電流與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān) （ ）③直流側(cè)電流有脈動(dòng) （ ）④上、下橋臂的控制需遵循“先斷后開(kāi)”的原則 （ ）6、SPWM電壓型逆變器采用同步調(diào)制，其特點(diǎn)有：①在調(diào)頻過(guò)程中載波頻率不變 （ ） ②在調(diào)頻過(guò)程中載波比不變 （ ）③低頻運(yùn)行時(shí)輸出電壓波形對(duì)稱性好 （ ）④低頻運(yùn)行時(shí)輸出電壓諧波分量較小 （ ）

現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日６.1~６.4小結(jié)1、無(wú)源逆變：直流交流（向負(fù)載直接供電）

2、無(wú)源逆變電路的分類3、三種單相電壓型逆變電路的工作原理、特點(diǎn)4、三相電壓型逆變電路的結(jié)構(gòu)、工作原理分析；三相電流型逆變電路的結(jié)構(gòu)、工作原理分析；電壓型逆變電路與電流型逆變電路的特點(diǎn)比較５、方波控制逆變器的缺點(diǎn)６、①

SPWM控制的目的、基本原理②單極性調(diào)制、雙單極性調(diào)制的原理、特點(diǎn)③三相逆變器一般采用雙極性調(diào)制，三相調(diào)制信號(hào)ura、urb和urc的相位依次相差120°，三相公用一個(gè)三角波載波uc

，一般取N為奇數(shù)且為3的整倍數(shù)④對(duì)脈寬調(diào)制的制約條件⑤何為異步調(diào)制、同步調(diào)制和分段同步調(diào)制，三者的特點(diǎn)⑥SPWM波形生成方式；自然采樣法、規(guī)則采樣法的原理及特點(diǎn)現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日6.5其它PWM控制方法

一、電流跟蹤控制PWM目標(biāo)函數(shù)——正弦電流使實(shí)際輸出電流盡量接近正弦參考電流電流跟蹤控制的方法很多，最基本的方法是電流滯環(huán)跟蹤控制，其它方法都是對(duì)滯環(huán)跟蹤控制的改進(jìn)現(xiàn)在是70頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日電流滯環(huán)跟蹤控制的原理設(shè)定參考電流i*環(huán)及環(huán)寬2h將實(shí)際電流i與參考電流i*比較根據(jù)比較結(jié)果控制上、下橋臂

現(xiàn)在是71頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日電流滯環(huán)跟蹤控制的原理設(shè)定參考電流i*環(huán)及環(huán)寬2h將實(shí)際電流i與參考電流i*比較根據(jù)比較結(jié)果控制上、下橋臂

現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日電流滯環(huán)跟蹤控制的特點(diǎn)屬于閉環(huán)控制（跟蹤型PWM控制的共同特點(diǎn)）不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波電流控制的精度與滯環(huán)比較器的環(huán)寬有關(guān)環(huán)寬大：諧波電流分量大，但開(kāi)關(guān)頻率低環(huán)寬?。褐C波電流分量小，但開(kāi)關(guān)頻率高開(kāi)關(guān)頻率不固定電流響應(yīng)快控制電路簡(jiǎn)單現(xiàn)在是73頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日影響開(kāi)關(guān)頻率的因素

開(kāi)關(guān)頻率fc與環(huán)寬2h成反比負(fù)載電感L越大，fc越小直流側(cè)電壓Ud值越大，fc越大參考電流i*變化率越大，fc越小負(fù)載反電勢(shì)Ea越大，fc越小現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日最大的開(kāi)關(guān)頻率發(fā)生在Ea=0（電機(jī)堵轉(zhuǎn)）且參考電流i*的變化率為零的時(shí)刻，此時(shí)

為了在功率器件的允許開(kāi)關(guān)頻率范圍內(nèi)得到較好的電流波形，派生出了很多種電流跟蹤控制方法，這些控制方法的實(shí)質(zhì)是：使任何時(shí)刻實(shí)際開(kāi)關(guān)頻率盡可能達(dá)到最大設(shè)計(jì)值現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有80頁(yè)\編輯于星期日PWM控制技術(shù)總結(jié)PWM控制技術(shù)在電力電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，它推動(dòng)了電力電子技術(shù)的發(fā)展諧波消除PWM技術(shù)在晶閘管逆變器上用得較多，它較好地解決了在