变频器原理与应用 第3版 教案 3.3-3.4 逆变电路的工作原理及基本形式、SPWM控制技术

PAGE《变频器原理及应用（第3版）》电子教案PAGE第4页共4页中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子技术基础》电子教案 PAGE1章节课题3.3逆变电路的工作原理及基本形式3.4SPWM控制技术课时2教学目的1.掌握逆变电路的工作原理及基本形式。2.了解SPWM控制技术。重点难点重点：逆变电路的工作原理及基本形式难点：逆变电路的工作原理教学方法结合变频器的结构，让学生学习掌握逆变电路的工作原理。本次课老师要准备好变频器主板，进行课堂演示，结合实际讲解理论知识，尽可能达到好的教学效果。教具教具：变频器主板作业习题3-6；习题3-7课后小结逆变电路是将直流电变换为频率和幅值可调节的交流电，对逆变电路中功率器件的开关控制一般采用SPWM控制方式。教学内容3.3逆变电路的工作原理及基本形式3.4SPWM控制技术知识目标：1.掌握逆变电路的工作原理及基本形式。2.了解SPWM控制技术。技能目标：学会识读逆变电路。教学内容3.3逆变电路的工作原理及基本形式3.3.1逆变电路的工作原理3.3.2逆变电路的基本型式1.半桥逆变电路当V1或V2导通时，负载电流与电压同方向，直流侧向负载提供能量；而当VD1或VD2导通时，负载电流与电压反方向，负载中电感的能量向直流侧反馈，反馈回的能量暂时储存在直流侧电容器中，电容器起缓冲作用。由于二极管VD1、VD2是负载向直流侧反馈能量的通道，故称反馈二极管；同时VD1、VD2也起着使负载电流连续的作用，因此又称为续流二极管。教学内容2.全桥逆变电路全桥逆变电路可看作两个半桥逆变电路的组合。电路原理如图3-15a所示。直流电压Ud接有大电容C，使电源电压稳定。电路中的四个桥臂，桥臂1、4和桥臂2、3组成两对，工作时，设t2时刻之前V1、V4导通，负载上的电压极性为左正右负，负载电流io由左向右。t2时刻给V1、V4关断信号，给V2、V3导通信号，则V1、V4关断，但感性负载中的电流io方向不能突变，于是VD2、VD3导通续流，负载两端电压的极性为右正左负。当t3时刻io降至零时，VD2、VD3截止，V2、V3导通，io开始反向。同样在t4时刻给V2、V3关断信号，给V1、V4导通信号后，V2、V3关断，io方向不能突变，由VD1、VD4导通续流。t5时刻io降至零时，VD1、VD4截止，V1、V4导通，io反向，如此反复循环，两对交替各导通180°。其输出电压uO和负载电流iO见图3-15b所示。3.4SPWM控制技术3.4.1概述实现调压和调频的方法有很多种，但一般从变频器的输出电压和频率的控制方法分为PAM和PWM。3.4.2SPWM控制的基本原理全控型电力电子器件的出现，使得性能优越的脉宽调制（PWM）逆变电路应用日益广泛。这种电路的特点主要是：可以得到相当接近正弦波的输出电压和电流，所以也称为正弦波脉宽调制SPWM（SinusoidalPWM）。SPWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。3.4.3SPWM逆变电路的控制方式1.单极性方式2.双极性控制方式教学内容图3-19单极性PWM控制原理图3-20双极性PWM控制原理3.4.4SPWM逆变器的调制方式在SPWM逆变器中，三角波电压频率ft与调制波电压频率(即逆变器的输出频率)fr之比N＝ft／fr称为载波比，也称为