第二章多重叠加式与阶梯波逆变器课件.ppt

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1、逆变电源技术第二章多重叠加式与阶梯波逆变器多重叠加法的基本原理是，把两个以上完全相同的方波，按一定的相位差叠加起来，使它们的低次谐波相位差180°而相互抵消，以得到谐波含量较少的准正弦阶梯波。多重叠加法又分为等幅叠加和变幅叠加，从改善输出量波形的角度看，后者比前者效果好。2.1电压型逆变器的多重叠加直流侧连接有电容器输出电压总是由直流侧电容钳位成方波可以脉幅调制PAM法和脉宽调制PWM法控制输出电压直流侧连接有电抗器输出电流总是由直流侧电抗器稳流成方波可以脉幅调制PAM法和脉宽调制PWM法控制输出电流2.1.1电压型与电流型逆变器的输

2、出量调制法和脉冲数2.1.2多重叠加的原理所谓多重叠加，就是对几个输出电压为方波的相同逆变器，使它们依次错开相同的相位角，然后把它们叠加起来形成接近于正弦波的阶梯波输出，从而消除某些低次谐波的一种幅值调制波形改善法，多重叠加是手段，消除某些低次谐波是目的。假定把两个相同的输出电压脉宽为180°方波的逆变器输出电压u1和u2错开一定的相位角，然后通过输出变压器次级绕组进行串联叠加，就能合成出消除某种n次谐波的一阶阶梯波，通常要消除的是最低次谐波，即3，5，7次谐波。因为低次谐波的含量最多，危害也最大。消除某种低次谐波的叠加法这样，多重叠

3、加法把N个输出电压为方波的逆变器，按照一定的相位差叠加起来，使它们所含的某些低次谐波互相抵消，就可以得到更接近于正弦波的合成多阶阶梯波。多重叠加法所用的方波必须是频率相同，波形也相同的方波，也就是说，只有频率和波形都相同（幅值可以不同）的叠加才能叫“多重叠加”，否则就不能称为“多重叠加”。将N个单相方波逆变器的输出变压器的次级，按照右图所示的方式串联起来，就组成了单相串联多重叠加式逆变器，如果N个单相方波逆变器用的都是桥式逆变电路，则此单相串联多重叠加式逆变器既能改善输出电压波形，也能调节输出电压。2.1.2单相串联多重叠加式逆变器左

4、图为单台桥式逆变器，桥左侧的T1，T2是一个简单的方波逆变器；桥的右侧的T3，T4是另一个简单的方波逆变器，这两个简单的方波逆变器的输出电压为uao’和ubo’，是脉宽不可调的方波，而两桥臂中点a和b之间的电压uab，则是两方波电压的叠加两个单相桥式逆变器的串联叠加左图是采用三个有脉宽调制的单相桥式逆变器叠加合成的单相多重叠加逆变器电路及波形图三个单相桥式逆变器的初始相位角依次移开45度，逆变桥1和3的输出电压幅值相等，而逆变桥2的输出电压幅值是逆变桥1和3的sqr（2）。三个单相桥式逆变器的串联叠加N个单相逆变桥依次移开π/N相位角

5、，通过输出变压器次级绕组既可以串联叠加出三相对称电压，又可以消除某些谐波，其原理就是按下面将介绍的多重叠加的谐波分组特性和余弦规律进行的.2.1.4三相串联不等幅多重叠加的分组特性和余弦规律1多重叠加法的谐波分组特性(a)使N个单相逆变桥之间依次滞后（或超前）π/N相位角，即(b)以合成的相电压uA的向量为准，对称地配置N个单相逆变桥，即由于多重叠加是通过变压器进行的，因此在想要消除2kN±1，或2kN±1及零序谐波以外的谐波求变压器变比Ai时是比较省事的。如果当N已知，按照谐波分组特性想要消除某组或某些组谐波时，只要按照法则上消除某

6、组或某些组谐波中的任意一种谐波求变比Ai就行了。为了便于记忆，我们把此法称作“消除法”。无论用消除法消去哪些组谐波，在不能消除的2kN±1组谐波中总是存在正序与逆序谐波，而且是按顺序相间出现的。（1）方波电压个数为奇数的叠加（2）方波电压个数为偶数的叠加用6个单相桥式逆变器实现5个方波电压的叠加用6个单相桥式逆变器实现4个方波电压的叠加用6个单相桥式逆变器实现3个方波电压的叠加用9个单相桥式逆变器实现5个方波电压的叠加2.1.5利用分组特性计算的应用实例多重叠加阶梯波的n次谐波消除条件多重分组特性的叠加法则(a)使N个单相逆变桥之间依

7、次滞后（或超前）π/N相位角，即(b)以合成的相电压uA的向量为准，对称地配置N个单相逆变桥，即N=6k0123452kN±111113253537474959612kN±33915273339455157632kN±557171929314143535565备注①2kN±1,及2kN±3与2kN±5包括了整个奇数列；②2kN±3是零序谐波；③消除5次谐波就消除了除2kN±1及零序以外的谐波N=6时叠加合成相电压的谐波组分布情况用6个单相桥式逆变器实现5个方波电压的叠加6个单相桥式逆变器实现5个方波电压的电压计算用6个单相桥式逆变器实

8、现4个方波电压的叠加6个单相桥式逆变器实现4个方波电压的电压计算用6个单相桥式逆变器实现3个方波电压的叠加6个单相桥式逆变器实现3个方波电压的电压计算N=9k0123452kN±111719353753557173899