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1、Chapter 4 Inverter 主讲：伍文俊主讲：伍文俊 第四章第四章 逆变电路（逆变电路（DC-AC） 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 三相电压型逆变电路工作方式： 主要应用：三相交流调速、无功补偿、并网逆变器等。 类工作方式 类工作方式 类工作类工作(180(180度导电型度导电型):):逆变桥各相均有一个管子导通； 类工作类工作(120(120度导电型度导电型):):逆变桥只有两相各有一个管子导通。 2 4.3 4.3 三相电压型逆变电路三相电压型逆变电路 (Three Phase Voltage Source Inverter) 自动化与信工程
2、学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 工作类型决定控制方式不一样,复杂程度有差异,本节主 要讲类工作三相桥式逆变电路 。 （一）（一）类工作三相桥式电压型逆变电路类工作三相桥式电压型逆变电路 前提：负载为三相对称负载，功率开关器件为理想器件。 1.1.本电路的目的本电路的目的 输入:直流电压源。输出:三相交流。 2.2.主要掌握主要掌握 (1)六个主控开关管的脉冲波形； (2)负载相电压及线电压波形； (3)负载相电压及线电压的谐波分析。 ) 3 ( 3 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 3.3.电路结构与分析电路结构与分析 (1)触发脉冲的发
3、法： 各管脉冲持续180 ,按 顺序依次滞后60，保证理想交流电压的输出。同 相上桥和下桥管子控制脉冲互补，之间应有死区。 (2)两类等效电路 1234561 VVVVVVV 4 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 5 4.4.工作原理工作原理 感性负载感性负载 关心波形关心波形: :六管控制脉冲，uAN，uBN，uAB，iA ) 3 ( 各区域工作状态 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 6 各区域工作状态 等效电路 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 7 谐波分析谐波分析: : 0 1 (sin
4、cos) ABABnn n uUan tbn t 线电压线电压: : 显然 2 0 125 sin(1 cos)(coscos) 33 d nAB Unn aun td tn n d 0,3 22 1 cos),1,5,7,11,13, 3 n Un n n 为偶数或 的倍数 （ 0 0 AB U 类工作波形小于60 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 8 25 33 dd 0 11 coscos n bUn td tUn td t d 0,3 22 sin,n1,5,7,11,13. 3 nn Un n 为偶或 为 的倍数 为 61,nkk为为自然数。 故线电
5、压的故线电压的FFTFFT分析为：分析为： 输出线电压有效值为： 2 2 ABABdd 0 12 d0.816 23 UutUU 类工作波形小于60 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 9 同理可得： 61,nkk为自然数 线电压基波幅值和基波有效值分别为： d AB1md 2 3 1.1 U UU AB1m AB1dd 6 0.78 2 U UUU 相电压相电压: : 输出相电压有效值为： 2 2 ANANdd 0 12 d0.471 23 UutUU 类工作波形小于60 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 10 小结小结: :
6、 (1)脉冲宽度180度，每隔60度换相一次； (2)为纵向换相纵向换相,故换相要可靠(否则电源短路)；为了防止 同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源 的短路，要采取“先断后通”“先断后通”的方法-死区。 (3)每个瞬时都有三个管子导通。一个二极管两个主控管一个二极管两个主控管 和三个主控管三个主控管两种状态交替导通。 基波幅值和基波有效值分别为： d AN1md 2 0.637 U UU AN1m AN1d 0.45 2 U UU 类工作波形小于60 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 11 感性负载感性负载 关心波形关心波形: :六管控制脉冲，
7、uAN，uBN，uAB，iA ) 3 ( 类工作波形大于60 类工作波形小于60 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 12 以阻性负载为例。 特点特点 (1)脉冲宽度120度，每隔60度换一次相； (2)每个瞬时只有两相各有一管导通,另一相不通。 (3)属横向换相。横向换相。 输出电压输出电压FFTFFT分析分析 1 2 3 sinsin () 33 311 sin()sin5()sin7() 35373 d AB n d Un unt n U ttt （二）（二）类工作三相桥式电压型逆变电路类工作三相桥式电压型逆变电路 类工作波形 类工作波形小于60 线相电压
8、FFT分析： 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 13 1 2 sinsin () 36 311 sin()sin5()sin7(). 65676 d AN n d Un unt n U ttt 类工作波形 类工作波形小于60 线电压基波幅值和基波有效值分别为： d d AB1m U955.0 U3 U d d AB1 U675.0 2 U3 U 相电压FFT分析： 相电压基波幅值和基波有效值分别为： 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 14 类与类与类工作对比：类工作对比： (1)类工作逆变器功率器件和电源利用率较高 ，其输出
9、电压也较高； (2)类工作逆变器每次换流是在不同相的桥臂间进行的, 属横向换流 ，故它可以避免同一相上臂和下臂的直通现 象,较类工作逆变器可靠 。 d d AB1m U55.0 U3 U d d AB1m U39.0 2 U3 U 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 15 1.调节直流侧电压调节直流侧电压, ,调节直流侧输出电压Ud可调节逆变输出 电压。前提是直流侧电压可控。 + 可控整流前端 实现方法 不控整流 直流斩波 2.脉宽调制：脉宽调制：调节逆变输出电压的脉冲宽度,如前述移相调 压，类和类输出电压不同。 3.多重化：多重化：把逆变电路输出波形半个周期内
10、的脉冲分割成 多个,通过对每个脉冲的宽度进行控制,来控制输出电压并改 善波形。 小结：小结：Output Voltage RegulationOutput Voltage Regulation -The End- 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 16 作业作业: P118-5 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 17 三相桥式逆变电路的工作状态表 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 18 三相桥式逆变电路的等效电路 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 19 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 20 自动化与信工程学院电气系自动化与信工程学院电气系 -电力电子技术- 21 类工作
