电力电子与现代控制（电力电子线路及其触发控制）第三部分

1、会计学1电力电子与现代控制（电力电子线路及电力电子与现代控制（电力电子线路及其触发控制）第三部分其触发控制）第三部分逆变器的类型逆变器的类型电压型单相逆变电路工作原理电压型单相逆变电路工作原理 1 1、双极性、双极性SPWMSPWM控制控制 2 2、单极性、单极性SPWMSPWM控制控制电压型三相逆变电路工作原理电压型三相逆变电路工作原理 SPWMSPWM控制控制电流型逆变器电路的工作原理电流型逆变器电路的工作原理电压型多电平逆变电路电压型多电平逆变电路1 1、依据直流电源的特性不同可分为：、依据直流电源的特性不同可分为：电压型逆变器电压型逆变器VSIVSI和电流型逆变器和电流型逆变器CSIC

2、SI2 2、按输出电压不同可分为：按输出电压不同可分为：CVCFCVCF、VVVFVVVF、脉冲型、脉冲型3 3、按逆变器输出电平不同分为：、按逆变器输出电平不同分为：两电平和多电平两电平和多电平4 4、按输出电源相数分为：、按输出电源相数分为：单相、三相和多相。单相、三相和多相。理想单相逆变器及其输出电压和电流波形四象限运行区间p理想单相逆变器应允许输出电压和电流相位角0-360可实现无源逆变功能。p根据电压和电流波形和能量流动关系，可将单相逆变器的运行分为4个运行区间，对应四个象限。iO1逆变2整流4整流3逆变VO理想单相逆变器的输出交流电压和电流波形+_+_VdVOT-T+D-D+iON

3、ALCCiLiO1逆变2整流4整流3逆变VO+_+_VdVOT+D-iLNALCC双向buck电路运行区间双向buck电路拓扑由单向可控开关T+、T-和二极管D+、D-构成;可输出双向电流和单向电压。+_+_VdVOT-D+iLNALCC当iL0时，等效为单向buck电路当iL0;io0区间2：Vo0区间3：Vo0;io0;io0:2、当T-导通时，T+关断时，Vo0时，Vo0当io0禁止状态1、T+、T-信号反相(互补)；2、T+、T-各导通180度；方波控制控制方法(a)电路Z ZDV3T4T3D4Db b1T2T1D2Da aDiaiT1-T4各导通180度；T1、T4同步；T2、T3同

4、步。2、方波控制(b)等效电路1、T1与T2；T3与T4信号反相（互补）。控制方法： D202D0, 5 , 3 , 102)sin(4VdtVTVtnnVtvTabDnab 总总有有效效值值 DDD19 . 02224VVVV 基基波波有有效效值值负载电压谐波特性负载电流谐波特性负载电压频谱负载电流频谱电感和阻感负载电流谐波幅值相对电压谐波衰减，谐波次数越大，衰减越大。原因：当电感量和电感端电压恒定时，频率越大，感抗越大,电流越小。DV3T4T3D4Db b1T2T1D2Da aai负载9 rcffNc mVr mVt t 2223 DVDV a bv 2c mr mVVM 02 0v vc

5、 cv vr r载波Vr：控制PWM周期的控制信号（三角波）；调制波Vc：控制输出电压基波的控制信号；载波比N：载波与调制波频率之比；调制比M：调制波与载波幅值之比。dV3T4T3D4Db b1T2T1D2Da aai负载正弦波Vr+-1-1-1+-AB-+Vcc-Vcc三角波Vc+Vcc-VccT1T2T3T40导通，导通，0导通，导通，为上下对称的三角载波为调制波互补补通、与互补补通、与b4c- rDb3c- ra2crDa1crcr- r4321vTvvVvTvvvTvvVvTvvvvvTTTT单相逆变电路的仿真（双极性和单极性单相逆变电路的仿真（双极性和单极性SPWMSPWM调制）调制

6、）dV3T4T3D4Db b1T2T1D2Da aai负载Vd=300V，调制比，调制比M=0.8，载波比，载波比N=750/50=15负载负载R=10欧姆，电感为欧姆，电感为20毫亨。毫亨。双极性双极性SPWM单极性单极性SPWM可见：可见：1、双极性、双极性SPWM调制时输出电压为两电平，单极性调制为三电平；调制时输出电压为两电平，单极性调制为三电平； 2、单极性、单极性SPWM调制的输出电压和电流谐波小于双极性调制。调制的输出电压和电流谐波小于双极性调制。单相逆变电路的谐波特性单相逆变电路的谐波特性双极性双极性SPWM单极性单极性SPWM电压电压Uab频谱频谱电压电压Uab频谱频谱电流电

7、流ia频谱频谱电流电流ia频谱频谱谐波次数幅值051015202530354000.51谐波次数幅值051015202530354000.51幅值谐波次数051015202530354000.51谐波次数幅值051015202530354000.51负载负载R=10欧姆，电感为欧姆，电感为20毫亨。毫亨。NN-2N+22N-1 2N+12N-1 2N+1 每个功率器件导通180度，即同时有三个功率器件导通； 输出线电压为120度宽度的方波。(b)等效电路(a) 电路3/ )(0)(coboaonocnbnannococnnobobnnoaoanuuuuuuuuuuuuuuuuddmaVVV63

8、6. 021ntttttVtvdab13sin13111sin1117sin715sin51sin32)(ddmabVVV1 . 1321ddmaVVV636. 021otttttttVtvdao13sin13111sin1119sin917sin715sin513sin31sin2)(01nomV共模电压基波电压峰值谐波分析VA0VB0VC0VABVBCVCAtVaoVboVcoVabVbcVca调制波调制波Var、Vbr、Vcr和载波和载波VcVarVc时，时，T1导通，导通，Vao=Vd；VarVc时，时，T3导通，导通，Vbo=Vd；VbrVc时，时，T5导通，导通，Vco=Vd；Vc

9、rVcr1 , S11导通导通 VmAVcr1- , S31导通导通H2桥的载波：桥的载波：vcr2和和vcr2-H3桥的载波：桥的载波：vcr3和和vcr3-电路结构电路结构箝位二极管箝位二极管DZ1 和和DZ2 (A相相)二极管箝位型多电平逆变器二极管箝位型多电平逆变器ONONONOPOPOPO01gv2gv3gv4gvAZvEE特点：特点：1 1、逆变器输出有三个电平、逆变器输出有三个电平+E+E、0 0和和-E-E；2 2、S1S1和和S3S3、S2S2和和S4S4互为互补导通；互为互补导通；3 3、调制方法：、调制方法：SPWMSPWM。IPDIPD- -载波同相调制载波同相调制PO

10、DPOD- -载波反相调制载波反相调制特点：特点：1 1、PODPOD调制方式输出电调制方式输出电压正负对称，压正负对称，IPDIPD不对不对称。称。2 2、IPDIPD调制方式电压调制方式电压THDTHD小于小于PODPOD调制方式。调制方式。 SPWMSPWM调制方式调制方式IPDPOD逆变器的类型逆变器的类型电压型单相逆变电路工作原理电压型单相逆变电路工作原理 1 1、双极性、双极性SPWMSPWM控制控制 2 2、单极性、单极性SPWMSPWM控制控制电压型三相逆变电路工作原理电压型三相逆变电路工作原理 SPWMSPWM控制控制电流型逆变器电路的工作原理电流型逆变器电路的工作原理电压型

11、多电平逆变电路电压型多电平逆变电路1 1、依据直流电源的特性不同可分为：、依据直流电源的特性不同可分为：电压型逆变器电压型逆变器VSIVSI和电流型逆变器和电流型逆变器CSICSI2 2、按输出电压不同可分为：按输出电压不同可分为：CVCFCVCF、VVVFVVVF、脉冲型、脉冲型3 3、按逆变器输出电平不同分为：、按逆变器输出电平不同分为：两电平和多电平两电平和多电平4 4、按输出电源相数分为：、按输出电源相数分为：单相、三相和多相。单相、三相和多相。+_VOT-T+D-D+ALC滤波器+_VdNCOiOiO1逆变2整流4整流3逆变VO改进的双向buck电路运行区间将双向buck电路拓扑输出负端从N点变到O点