现代电力电子技术原理与应用学习教案

1、会计学1第一页，共62页。2022年5月3日2阅读(yud)报告第五章 开关(kigun)型直交逆变器“多电平(din pn)逆变器”或“电力电子技术在电力系统中的应用”第1页/共61页第二页，共62页。2022年5月3日3直交换流器的基本概念第五章 开关(kigun)型直交逆变器 直流可控交流的变换装置 通常称为逆变器 无源逆变器：开关切换不依赖于交流侧电源 交直交变频器的主要单元 功率传输方向的要求（运行象限） 电压(diny)源型与电流源型逆变器第2页/共61页第三页，共62页。2022年5月3日4电压(diny)源型逆变器的用途第五章 开关(kigun)型直交逆变器 交流电机(dinj

2、)（调速）驱动 交流不停电电源（UPS） 用于电力系统的多种电力电子装置 特殊用途电源 第3页/共61页第四页，共62页。2022年5月3日5电压(diny)源型逆变器的分类第五章 开关(kigun)型直交逆变器 脉宽调制（PWM）逆变器 方波逆变器 单相电压对消型逆变器 多电平(din pn)逆变器 第4页/共61页第五页，共62页。2022年5月3日6开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器第5页/共61页第六页，共62页。2022年5月3日7开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器第6页/共61页第七页，共62页。202

3、2年5月3日8开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器逆变器基本(jbn)单元桥臂（半桥逆变器）A点电位为正TA+闭合，输出电流为正时第7页/共61页第八页，共62页。2022年5月3日9开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器逆变器基本(jbn)单元桥臂（半桥逆变器）A点电位为正TA+闭合，输出电流为负时第8页/共61页第九页，共62页。2022年5月3日10开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器逆变器基本(jbn)单元桥臂（半桥逆变器）A点电位为负TA-闭合，输出电流为正时第9页/共61

4、页第十页，共62页。2022年5月3日11开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器逆变器基本(jbn)单元桥臂（半桥逆变器）A点电位为负TA-闭合，输出电流为负时第10页/共61页第十一页，共62页。2022年5月3日12开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器逆变器基本(jbn)单元桥臂（半桥逆变器）第11页/共61页第十二页，共62页。2022年5月3日13开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM基本原理三角(snjio)波载波控制电压输出电压基波分量输出电压第12页/共61页第十三

5、页，共62页。2022年5月3日14开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器 PWM基本术语(shy)开关频率 fs 基波频率 f1 幅值调制率 ma 频率调制率 mf tricaVmV1sffmf第13页/共61页第十四页，共62页。2022年5月3日15开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器控制波形(b xn)局部放大第14页/共61页第十五页，共62页。2022年5月3日16开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM波形(b xn)的基波分量tritri 2cdAocvVVvVV1

6、sinccvVt11tri1()sin2sin (1.0) 2cdAodaaVVvtVVmtm第15页/共61页第十六页，共62页。2022年5月3日17第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM控制(kngzh)：线性调制与过调制开关(kigun)型逆变器的基本原理第16页/共61页第十七页，共62页。2022年5月3日18开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM波形(b xn)频谱（基本桥臂单元：线性调制）开关频率分量基波分量二倍开关频率附近分量第17页/共61页第十八页，共62页。2022年5月3日19开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章

7、开关(kigun)型直交逆变器PWM波形(b xn)频谱（基本桥臂单元：过调制）低频谐波分量基波分量低频谐波分量开关频率分量第18页/共61页第十九页，共62页。2022年5月3日20开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM逆变器输出电压(diny)基波分量：线性调制与过调制14()22ddAoVVV第19页/共61页第二十页，共62页。2022年5月3日21开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM控制的特点(tdin)与控制准则 谐波集中在开关频率及其倍频附近（线性调制） 开关频率应为基频的奇数倍（双电压极性切换

8、） 同步调制与非同步调制 线性调制与过调制第20页/共61页第二十一页，共62页。2022年5月3日22开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器 “调制”：来自通信的概念与思路 “冲量”：来自力学的概念 电压源与电流(dinli)（作用于负载）的效应 感性负载 可能的、实用的实现方法第21页/共61页第二十二页，共62页。2022年5月3日23开关(kigun)型逆变器的基本原理第五章 开关(kigun)型直交逆变器方波控制(kngzh)方式：波形与频谱第22页/共61页第二十三页，共62页。2022年5月3日24单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(k

9、igun)型直交逆变器电路图第23页/共61页第二十四页，共62页。2022年5月3日25单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器双电压极性切换(qi hun)PWM：输出电压基波分量( )( )( )( )( )2( ) BoAooAoBoAovtvtvtvtvtvt -11()sin (1.0) oadavmVtm14()dodVVV第24页/共61页第二十五页，共62页。2022年5月3日26单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器双电压极性切换(qi hun)PWM：输出电压频谱第25页/共61页第二十六页，共62页。2022年5

10、月3日27单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器双电压极性切换(qi hun)PWM：直流侧电流具有“虚构”滤波器的PWM逆变器第26页/共61页第二十七页，共62页。2022年5月3日28单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器11( )2sin( )2sin()oooovtVtitIt-*11( )( )2sin2sin()ddooooVivtitVtIt-双电压(diny)极性切换PWM：直流侧电流*212() cos(2)dddiIIt-第27页/共61页第二十八页，共62页。2022年5月3日29单相(dn xin)全桥逆变器

11、第五章 开关(kigun)型直交逆变器双电压(diny)极性切换PWM：直流侧电流输出电压输出电压基波分量输出电流直流侧电流直流侧电流直流分量直流侧电流二倍频分量第28页/共61页第二十九页，共62页。2022年5月3日30单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器单电压(diny)极性切换PWM：控制方式B桥臂控制电压A桥臂控制电压TA导通tricvvTB导通tricvv-第29页/共61页第三十页，共62页。2022年5月3日31单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器单电压极性切换PWM：输出(shch)电压波形（线性调制）第30页/

12、共61页第三十一页，共62页。2022年5月3日32单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器单电压极性切换(qi hun)PWM：线性调制与过调制第31页/共61页第三十二页，共62页。2022年5月3日33单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器单电压极性切换(qi hun)PWM：输出电压基波分量1()oadVmV14()dodVVV第32页/共61页第三十三页，共62页。2022年5月3日34单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器单电压(diny)极性切换PWM：输出电压(diny)频谱基波分量二倍开关

13、频率附近分量第33页/共61页第三十四页，共62页。2022年5月3日35单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器单电压极性切换(qi hun)PWM：直流侧电流第34页/共61页第三十五页，共62页。2022年5月3日36单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器电压对消型控制：输出(shch)电压波形单脉冲脉宽调制第35页/共61页第三十六页，共62页。2022年5月3日37单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器电压(diny)对消型控制：输出电压(diny)各分量幅值4()sin()ohdVVhh第36页

14、/共61页第三十七页，共62页。2022年5月3日38单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器输出(shch)电压、电流中的纹波第37页/共61页第三十八页，共62页。2022年5月3日39单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器ripple1( )( )( )oovtvtvt-rippleripple01( )( )dtitvttkL输出电压(diny)、电流中的纹波第38页/共61页第三十九页，共62页。2022年5月3日40单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器输出电压、电流(dinli)中的纹波：方波

15、控制方式第39页/共61页第四十页，共62页。2022年5月3日41单相(dn xin)全桥逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器输出电压、电流中的纹波：PWM控制(kngzh)方式第40页/共61页第四十一页，共62页。2022年5月3日42单相(dn xin)推挽式逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器电路图-第41页/共61页第四十二页，共62页。2022年5月3日43单相(dn xin)推挽式逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器电路图-第42页/共61页第四十三页，共62页。2022年5月3日44单相(dn xin)推挽式逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器

16、各种单相(dn xin)逆变器的开关利用率0.16 方波控制方式的最大开关利用率：0.125ma PWM控制方式（线性调制）的最大开关利用率：第43页/共61页第四十四页，共62页。2022年5月3日45三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器电路图第44页/共61页第四十五页，共62页。2022年5月3日46三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM控制(kngzh)方式：输出电压波形第45页/共61页第四十六页，共62页。2022年5月3日47三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM控制方式(fngsh)：输

17、出电压频谱第46页/共61页第四十七页，共62页。2022年5月3日48三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM控制方式：输出(shch)电压（线性调制）1()2dANaVVm1133()()222LLANadVVmV0.612第47页/共61页第四十八页，共62页。2022年5月3日49三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器PWM控制方式：输出电压(diny)（过调制）第48页/共61页第四十九页，共62页。2022年5月3日50三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器方波控制方式：输出(shch)电压第49页/

18、共61页第五十页，共62页。2022年5月3日51三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器方波控制方式：输出(shch)电压频谱第50页/共61页第五十一页，共62页。2022年5月3日52三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器输出(shch)电流中的纹波第51页/共61页第五十二页，共62页。2022年5月3日53三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器输出(shch)电流中的纹波（方波逆变器）第52页/共61页第五十三页，共62页。2022年5月3日54三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器输出(shch)电流中的纹波（PWM逆变器）第53页/共61页第五十四页，共62页。2022年5月3日55*3cosoodddV IiIV三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器直流侧电流(dinli)第54页/共61页第五十五页，共62页。2022年5月3日56三相(sn xin)逆变器第五章 开关(kigun)型直交逆变器交接时间对输出电压(diny)的影响2odstVVT2odstVVT -第55页/共61页第五十六页，共62页。2022年5月3日57三相(sn xin)逆