电力电子-陈坚-第4章.ppt

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1、第4章直流/交流变换器（逆变器）4.1逆变器的类型和性能指标4.2电压型单相方波逆变电路工作原理4.3电压型单相逆变器电压和波形控制4.4三相逆变电路工作原理4.5三相逆变器输出电压和波形的SPWM控制4.6大容量逆变器的复合结构小结4直流/交流变换器（逆变器）4.1逆变器的类型和性能指标4.1.1逆变器的类型4.1.2逆变器输出波形性能指标4.1.3其他指标4.1.1逆变器的类型电压型逆变器VSI单相半桥单相全桥推挽逆变三相桥电流型逆变器CSI依据直流电源的特性不同可分为：按输出电压不同分为CVCF、VVV

2、F、脉冲型按逆变器电路结构不同分为：按开关器件不同及换流关断方式不同分类：自关断、强迫关断、有源逆变、负载反电动势、负载谐振换流逆变器。电压型逆变器VSI电流型逆变器CSI4.1.1逆变器的类型(续1)单相半桥单相全桥4.1.1逆变器的类型（续2）4.1.1逆变器的类型（续3）电压型三相桥式逆变电路4.1.1逆变器的类型（续3）4.1.2逆变器输出波形性能指标畸变系数DF逆变电路输出的n次谐波有效值Vn经LC滤波后在负载上的n次谐波电压VLn为:4.1.2逆变器输出波形性能指标（续）次谐波衰减了倍逆变器的性能

3、指标除输出波形性能指标外，还应包括：逆变效率单位重量（或单位体积）输出功率可靠性指标逆变器输入直流电流中交流分量的数值和脉动频率电磁干扰EMI及电磁兼容性EMC4.1.3其他指标4.2.1电压型单相全桥逆变电路4.2.2电压型单相半桥逆变电路4.2.3变压器中心抽头推挽式(Push-Pull)单相逆变电路4.2电压型单相方波逆电路工作原理T1、T4与T2、T3交替通、断4.2.1电压型单相全桥逆变电路不同负载时，D、T导电情况不同T导电供电，D导电续流（返回）电阻负载电感负载阻感负载4.2.1电压型单相全桥逆变

4、电路（续）4.2.2电压型单相半桥逆变电路电容分压，半桥电路T1、T2交替通、断二级管D的功用R、L负载时，T、D交替导电1D2Dt0DV21anv(b)电压波形2T驱动驱动20T0T230T4.2.2电压型单相半桥逆变电路（续）1T4.2.3变压器中心抽头推挽式单相逆变电路仅二个开关T1、T2轮流导电180度开关管断态电压高一倍2VD要输出变压器适用于低压小功率、须隔离的应用4.3.0概述4.3.1单脉冲宽度调制PWM逆变器4.3.2正脉冲宽度调制SPWM基本原理4.3.3单极性倍频正弦脉冲宽度调制逆变器4.

5、3.4双极性正弦脉冲宽度调制BSPWM逆变器4.3.5基波移相控制4.3单相逆变器输出电压和波形控制控制方案1:控制方案2:控制方案3:可控整流方案斩波调压方案逆变器自身控制方案控制输出电压基波V1的大小控制输出电压波形，要求谐波系数小，谐波频率高4.3.0概述4.3.0概述（续1）逆变器自身控制方案4.3.0概述（续2）正半周中，T1、T4导通角负半周中，T2、T3导通角开关频率决定输出频率脉宽决定输出电压大小4.3.1单脉冲宽度调制PWM逆变器4.3.1单脉冲宽度调制PWM逆变器（续）4.3.2正脉

6、冲宽度调制SPWM基本原理在某一很短的时间段期间，正弦电压与同一时间段中等幅脉冲电压作用于L、R电路时，只要两个窄脉冲电压的冲量相等，则它们所形成的电流响应就相同。因此要使图4.8(b)的PWM电压波在每一时间段都与该时段中正弦电压等效，除每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲还必须很窄，这就要求脉波数量P很多。脉波数越多，不连续的按正弦规律改变宽度的多脉波电压就越等效于正弦电压。4.3.2正脉冲宽度调制SPWM基本原理（续1）4.3.2正脉冲宽度调制SPWM基本原理（续2）冲量等效原理:大小、波形不相同的

7、窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量即变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同。4.3.2正脉冲宽度调制SPWM基本原理（续3）T1（D1）、T4（D4）导通T3（D3）、T2（D2）导通T1（D1）、T3（D3）导通或T2（D2）、T4（D4）导通4.3.3单极性倍频正弦脉冲宽度调制逆变器Vab＝0Vab＝－VdVab＝Vd三种电平4.3.3单极性倍频正弦脉冲宽度调制逆变器（续1）单极性SPWM（续2）单极性SPWM（续3）单极性倍频驱动信号生成方式,单极性倍频(1)P=6,2P-1=11,最低谐波为1

8、1次(3)11次谐波大于1/11=9%(2)单极性SPWM（续4）双极性三角波Vc、Vr交点确定开关通、断点。输出电压正、负半周中，Vab既有正电压也有负电压，没有零电压4.3.4双极性正弦脉冲宽度调制BSPWM逆变器4.3.4双极性正弦脉冲宽度调制BSPWM逆变器（续1）相同的开关频率时单极SPWM：开关动作次数相对少些，谐波情况好些，多用于单相逆变。双极性SPWM：