逆变器及调制技术PPT学习教案

1、会计学1逆变器及调制技术逆变器及调制技术第1页/共149页第6章逆变器及调制技术第2页/共149页6.1概述第3页/共149页6.2电压型逆变器及其PWM技术第4页/共149页6.2.1电压型PWM逆变器的主回路第5页/共149页6.2.1电压型PWM逆变器的主回路图6-1电压型PWM变频器的结构形式a)可控整流器调压、六拍逆变器调频b)不控整流、斩波器调压、六拍逆变器调频c)不控整流、PWM逆变器调压调频d)PWM可控整流、PWM逆变器调压调频第6页/共149页6.2.2电流正弦PWM技术第7页/共149页1. PI型方法第8页/共149页(1)静止坐标系中三相PI调节器图6-2静止坐标系中

2、的PI电流调节器第9页/共149页图6-3同步旋转坐标下定子电流PI控制器(2)d-q同步坐标系下PI调节器第10页/共149页2.滞环定子电流控制法图6-4滞环电流控制器原理示意图第11页/共149页2.滞环定子电流控制法图6-5带delta调制器的一相滞环定子电流控制器第12页/共149页3.预测控制法图6-6预测算法中的电流误差区域第13页/共149页3.预测控制法图6-7电流预测PWM控制第14页/共149页4.无差拍控制法图6-8电流无差拍控制PWM第15页/共149页6.2.3空间矢量PWM技术第16页/共149页1.磁通正弦PWM控制原理图6-9三相逆变桥S(a,b,c)=1,上

3、管导通；S(a,b,c)=0,下管导通。第17页/共149页1.磁通正弦PWM控制原理图6-10电压矢量图第18页/共149页2.磁通轨迹控制第19页/共149页图6-11七段式SVPWM波形2.磁通轨迹控制第20页/共149页6.3多电平变换器的拓扑结构第21页/共149页6.3.1多电平变换器的特点第22页/共149页1.概述第23页/共149页2.多电平变换器的特点第24页/共149页3.多电平变换器结构综合图6-12电力电子电路基本拓扑第25页/共149页3.多电平变换器结构综合图6-13基本开关单元第26页/共149页3.多电平变换器结构综合图6-14多电平变换器拓扑a)基于两电平桥

4、臂和基本单元串-并思想的多电平变换器拓扑b)基于两电平桥臂和基本单元并-串思想的多电平变换器拓扑第27页/共149页6.3.2箝位型多电平变换器第28页/共149页1.二极管箝位型三电平变换器第29页/共149页1.二极管箝位型三电平变换器图6-15NPC三电平逆变器电路结构图第30页/共149页1.二极管箝位型三电平变换器第31页/共149页图6-16三电平拓扑输出的A相和B相电压波形1.二极管箝位型三电平变换器第32页/共149页图6-17三电平拓扑输出的线电压波形1.二极管箝位型三电平变换器第33页/共149页图6-18三电平拓扑输出到电机的相电压波形1.二极管箝位型三电平变换器第34页

5、/共149页2.二极管箝位型多电平拓扑第35页/共149页2.二极管箝位型多电平拓扑图6-19三相二极管箝位型五电平变换器主电路第36页/共149页表6-1二极管箝位型五电平电路a相开关状态与输出电压的关系2.二极管箝位型多电平拓扑第37页/共149页图6-20二极管箝位五电平拓扑的电压波形a) 输出相电压波形b) 输出线电压波形c) 两电平拓扑的电机端相电压波形d)五电平拓扑的电机端相电压波形2.二极管箝位型多电平拓扑第38页/共149页图6-21三相电容箝位型五电平变换器主电路2.二极管箝位型多电平拓扑第39页/共149页3.电容箝位型多电平变换器第40页/共149页3.电容箝位型多电平变

6、换器第41页/共149页3.电容箝位型多电平变换器第42页/共149页4.通用箝位型多电平变换器第43页/共149页(1) 通用型多电平电路结构第44页/共149页(1) 通用型多电平电路结构图6-22通用箝位型多电平拓扑结构第45页/共149页(2) 通用型五电平电路结构图6-23通用型五电平变换器拓扑结构第46页/共149页(2) 通用型五电平电路结构图6-24通过开关的通断来实现电压自平衡的工作原理a)=0时开关工作状态b)=1时的开关工作状态第47页/共149页(2) 通用型五电平电路结构表6-2输出电压分别为0，1、2、3 和 4时的开关工作状态第48页/共149页(2) 通用型五电

7、平电路结构第49页/共149页(3) 通用型多电平电路的派生结构第50页/共149页(3) 通用型多电平电路的派生结构图6-25去除箝位开关后得到的二极管-电容箝位式系统第51页/共149页(3) 通用型多电平电路的派生结构图6-26改进的背对背的二极管箝位式系统第52页/共149页6.3.3级联型多电平变换器第53页/共149页6.3.3级联型多电平变换器图6-27H桥串联五电平变换器两相拓扑结构第54页/共149页1.级联型多电平变换器的典型结构第55页/共149页1.级联型多电平变换器的典型结构第56页/共149页1.级联型多电平变换器的典型结构图6-287级H桥串联变频系统输出的相电压

8、阶梯PWM波形第57页/共149页2.级联型多电平变换器结构扩展图6-29 三电平单元桥式串联三相多电平变换器结构第58页/共149页6.3.4其他多电平结构第59页/共149页1.混合式多电平结构图6-30改进H桥级联多电平拓扑结构第60页/共149页2.绕组双端供电型多电平变换器第61页/共149页(1) 开绕组双端供电型拓扑的提出图6-31直流母线电压不独立的开绕组电动机双逆变器结构第62页/共149页(1) 开绕组双端供电型拓扑的提出图6-32异步电机开绕组双端供电示意图第63页/共149页(2) 双逆变器供电开绕组异步电机拓扑结构分析图6-33开绕组异步电机两电平逆变桥供电示意图第6

9、4页/共149页(2) 双逆变器供电开绕组异步电机拓扑结构分析图6-34开绕组异步电机三电平逆变桥供电示意图第65页/共149页(2) 双逆变器供电开绕组异步电机拓扑结构分析图6-35双逆变器供电拓扑结构可以等效为两个电气网络a) 用理想电压源表示的拓扑b) 分解为两个电气网络第66页/共149页(2) 双逆变器供电开绕组异步电机拓扑结构分析图6-36双端供电系统的电路模型第67页/共149页(2) 双逆变器供电开绕组异步电机拓扑结构分析第68页/共149页6.4多电平变换器的PWM控制第69页/共149页6.4.1多电平载波PWM技术第70页/共149页1.三电平载波PWM控制技术图6-37

10、二极管箝位型三电平逆变器示意图第71页/共149页1.三电平载波PWM控制技术图 6-38载波层叠PWM原理图第72页/共149页1.三电平载波PWM控制技术图6-39三相调制逆变器相电压波形示意图第73页/共149页1.三电平载波PWM控制技术图6-40载波周期内载波调制示意图第74页/共149页1.三电平载波PWM控制技术第75页/共149页1.三电平载波PWM控制技术图6-41载波反相层叠调制法第76页/共149页1.三电平载波PWM控制技术图6-42典型三电平逆变器相电压和线电压波形a)两相电压b)对应的线电压第77页/共149页2.多电平载波PWM技术第78页/共149页(1) 载波

11、层叠法(Carrier Disposition PWM)第79页/共149页1)同相层叠方式(Phase Disposition)。图6-43五电平同相层叠方式(PD)调制示意图第80页/共149页2)正负反相层叠式(Phase Opposition Disposition)。图6-44五电平正负反相层叠方式(POD)调制示意图第81页/共149页3)交替反向层叠式(Alternative Phase Opposition Disposition)。图6-45五电平交替反向层叠方式(APOD)调制示意图第82页/共149页3)交替反向层叠式(Alternative Phase Oppositi

12、on Disposition)。图6-46桥臂的开关动作与PWM控制脉冲的对应关系第83页/共149页(2) 载波移相法 (PS PWM)图6-47两种多电平结构及单元模块第84页/共149页(2) 载波移相法 (PS PWM)图6-48PWM驱动波形与相应功率单元的对应关系第85页/共149页(2) 载波移相法 (PS PWM)图6-49PWM驱动波形与相应功率单元的对应关系第86页/共149页6.4.2多电平空间矢量PWM技术第87页/共149页1. 三电平空间矢量PWM控制第88页/共149页(1) 三电平变换器的空间电压矢量模型第89页/共149页(1) 三电平变换器的空间电压矢量模型

13、第90页/共149页(1) 三电平变换器的空间电压矢量模型第91页/共149页(1) 三电平变换器的空间电压矢量模型图6-50三电平电路的开关模型第92页/共149页(1) 三电平变换器的空间电压矢量模型图6-51三电平逆变器空间电压矢量分布图第93页/共149页(1) 三电平变换器的空间电压矢量模型第94页/共149页(2) 三电平空间矢量PWM合成第95页/共149页(2) 三电平空间矢量PWM合成第96页/共149页图6-52三电平逆变器空间矢量小区划分(2) 三电平空间矢量PWM合成第97页/共149页(3) 60坐标系SVPWM算法第98页/共149页1) 坐标变换。第99页/共14

14、9页1) 坐标变换。图6-5560坐标系下三电平空间矢量图第100页/共149页2) 选择基本矢量。第101页/共149页2) 选择基本矢量。第102页/共149页3) 计算作用时间。第103页/共149页3) 计算作用时间。第104页/共149页3) 计算作用时间。第105页/共149页4) 确定输出开关状态。第106页/共149页2.多电平空间矢量PWM技术第107页/共149页(1) 空间矢量模型及控制目标图6-56多电平变换器开关模型第108页/共149页(1) 空间矢量模型及控制目标第109页/共149页(1) 空间矢量模型及控制目标图6-57四电平逆变器空间矢量和开关状态图第110

15、页/共149页(2) 60坐标系多电平SVPWM方法图6-5860坐标系下五电平矢量图第111页/共149页(3)参考电压分解多电平SVPWM方法第112页/共149页(3)参考电压分解多电平SVPWM方法图6-59三电平空间矢量图第113页/共149页(3)参考电压分解多电平SVPWM方法图6-60分解为六个两电平空间矢量第114页/共149页(3)参考电压分解多电平SVPWM方法图6-61参考矢量的分解第115页/共149页1) 三相参考电压分解。第116页/共149页1) 三相参考电压分解。图6-62参考电压示意图第117页/共149页1) 三相参考电压分解。第118页/共149页1)

16、三相参考电压分解。图6-63参考电压矢量分解示意图第119页/共149页2) 两电平分矢量的合成。表6-4两电平分矢量扇区位置判断条件第120页/共149页2) 两电平分矢量的合成。第121页/共149页3)多电平参考矢量的合成。第122页/共149页4) 输出开关状态的选择。图6-64等效两电平分矢量示意图第123页/共149页4) 输出开关状态的选择。图6-65采样周期内四段式开关顺序第124页/共149页(4)多电平通用SVPWM控制方法第125页/共149页(4)多电平通用SVPWM控制方法第126页/共149页(4)多电平通用SVPWM控制方法第127页/共149页(4)多电平通用S

17、VPWM控制方法第128页/共149页(4)多电平通用SVPWM控制方法第129页/共149页(4)多电平通用SVPWM控制方法第130页/共149页图6-66五电平变换器空间矢量模型(4)多电平通用SVPWM控制方法第131页/共149页图6-67空间矢量小三角形域及可能输出的开关序列(4)多电平通用SVPWM控制方法第132页/共149页表6-5三电平NPC逆变器部分冗余开关状态及对应零序分量(4)多电平通用SVPWM控制方法第133页/共149页图6-68平面上的三种坐标系(4)多电平通用SVPWM控制方法第134页/共149页图6-69虚轴坐标系下的五电平空间矢量图(4)多电平通用SV

18、PWM控制方法第135页/共149页图6-70参考矢量对应的两类小三角形a)正三角形b)倒三角形(4)多电平通用SVPWM控制方法第136页/共149页表6-6采样周期内三矢量对应的全部开关序列和L值表6-6采样周期内三矢量对应的全部开关序列和L值(4)多电平通用SVPWM控制方法第137页/共149页图6-71采样周期内三相开关序列输出波形和对应的占空比(4)多电平通用SVPWM控制方法第138页/共149页6.4.3多电平载波与空间矢量的统一第139页/共149页1.三电平SVPWM的载波调制形式第140页/共149页(1)基本假设和关系第141页/共149页(2)求基本矢量的作用时间图6-72三电平矢量区域划分图第142页/共149页(3)扇区选取第143页/共14