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1、第第4讲讲 DC/AC变换及其应用变换及其应用 4.1 概述（换流方式）概述（换流方式） 4.2 电压型逆变电路电压型逆变电路 4.3 电流型逆变电路电流型逆变电路 4.4 多重逆变电路和多电平逆变电路多重逆变电路和多电平逆变电路4.5 SPWM逆变电路逆变电路逆变电路实例逆变电路实例实用范围：实用范围：办公设备：笔记本电脑、移动电话、打印机、显示器家用电器：录象机、音响、DVD、VCD及电冰箱郊外旅游：野外照明、微波炉、烹饪等户外作业：电动工具，车辆求援，抢险救灾，商业促销等休闲娱乐：手机、PDA、数码摄象机、数码相机、电池充电及GPS卫星导航等 产品特点：产品特点：1、采用进口元器件制造，
2、先进的电路设计，使得逆变器的转换效率高达90%，严格生产质量管理体系，现代化流水生产，保证了产品质量。2、内部保护电路防止了电脉冲或电压波动的影响，能承受压缩机、电视显示器等冲击功率较大的用电器安全启动，电源开关可彻底切断内部电路，断后可保护电瓶不受损失。3、自我保护设计，使得当电压低于10V时，就会自动关闭，保证了蓄电池有足够的电能启动车辆。4、过热或过载时会自动关闭；恢复正常后又会自动启动。工作时无噪音，正常使用可运行多年不需维护。5、输入输出方式多样：12V输入、24V输入、点烟器输入、电瓶直接输入；220V交流输出、110V交流输出等，完全能满足国内外用户对交流用电的需求。 中频炉是一
3、种将工频中频炉是一种将工频50HZ50HZ交流电转变为中频（交流电转变为中频（300HZ300HZ以以上至上至20K HZ20K HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。材料中产生很大的涡流。逆变电路实例逆变电路实例-中频炉中频炉1
4、1、大功率器件的研发、大功率器件的研发逆变技术的发展方向逆变技术的发展方向2 2、提高逆变器的变换效率、提高逆变器的变换效率 效率低的原因？效率低的原因？3 3、提高可靠性和、提高可靠性和EMCEMC性能性能 1 1）不可靠的原因）不可靠的原因- - 设计错误、元件质量、操作维护各设计错误、元件质量、操作维护各1/31/32 2）怎样提高）怎样提高EMCEMC性能？性能？ 抑制抑制EMIEMI同时也不产生同时也不产生EMIEMI逆变容量与功率器件逆变容量与功率器件小功率小功率 几几KW以下以下 - MOSFET中大功率中大功率 几几KW几百几百KW - IGBT大功率大功率 几百几百KW数数M
5、W、 GW - GTO 交交-直直-交变频器交变频器 交交-直直-交变频器交变频器无源逆变无源逆变4.1逆逆变电路变电路 概述概述一、分类一、分类1、按逆变能量输出去向、按逆变能量输出去向交流侧接电网，为交流侧接电网，为有源逆变有源逆变。交流侧接负载，为交流侧接负载，为无源逆变无源逆变。2、按直流电源性质分、按直流电源性质分 电压型，电流型电压型，电流型3、按有无变压器分、按有无变压器分 隔离式，非隔离式隔离式，非隔离式4、按结构分、按结构分 半桥，全桥，推挽式，单端正激，单端反激半桥，全桥，推挽式，单端正激，单端反激5、按相数分、按相数分 单相单相 三相三相 多相多相二、常见问题二、常见问题
6、1、逆变与变频的关系、逆变与变频的关系变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。组成，后一部分就是逆变。2、应用、应用1）新能源的开发利用，直流电源（如蓄电池、干电池、）新能源的开发利用，直流电源（如蓄电池、干电池、太阳能电池）等带交流负载；太阳能电池）等带交流负载；2）交流电机调速用变频器；）交流电机调速用变频器；3）不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部）不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路；分都是逆变电路；4
7、）恒频恒压电源（交直交）恒频恒压电源（交直交）UPS，航天用，航天用400Hz电源电源 铁路用铁路用25Hz电源；电源；5）有源逆变电源）有源逆变电源 高压直流输电，送电端整流，受电高压直流输电，送电端整流，受电 端逆变；端逆变；6）开关电源）开关电源4.1直流电交流电三、三、逆变电路的基本工作原理逆变电路的基本工作原理S1,4闭合闭合，S2,3断开断开时S S1 1S S4 4是桥式电路的是桥式电路的4 4个臂，个臂，由器件及辅助电路组成。由器件及辅助电路组成。改改变变开开关关切切换换频频率率，可可改变输出交流电频率。改变输出交流电频率。S1,4断开断开，S2,3闭合闭合时u uo o=-U
8、=-Ud du uo o=U Ud dU Ud du uo oU Ud d-U-Ud dtt4.1开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：全控型器件可通过门极关断。关断：全控型器件可通过门极关断。 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。 四、换流方式分类四、换流方式分类换流换流电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换相换相4.11) 器件换流器件换流（Device Commuta
9、tion）利用全控型器件的自关断能力进行换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流。在在采用全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。采用全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。2) 电网换流电网换流（Line Commutation）电网提供换流电压的换流方式。电网提供换流电压的换流方式。3) 负载换流负载换流（Load Commutation）4) 强迫换流强迫换流（Forced Commutation）负载换流工作波形负载换流工作波形 ?t?t?t?tOOOOiit1b)a)uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4由负载提供换流电压的换流方式由负载提供换流电压的
10、换流方式3 3）负载换流）负载换流VT1,4通时，电容上电压：通时，电容上电压：VT2,3承受正向电压承受正向电压此时触发此时触发VT2,3能通能通VT2,3导通后，导通后，VT1,4承受反压承受反压实现负载换流实现负载换流什么样的电路能实现负载换流？什么样的电路能实现负载换流？关断关断 四、换流方式分类四、换流方式分类4.1由换流电路内电容直接提供换流电压直接耦合式强迫换流通过换流电路内电容和电感的耦合来提供换流电压或换流电流电感耦合式强迫换流设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，
11、因此也称为通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流电容换流。4)强迫换流强迫换流（Forced Commutation）先使晶闸管电流减为零，然后通过先使晶闸管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加上反向电压。反并联二极管使其加上反向电压。电流在支路内部终止流通而变为零，称为电流在支路内部终止流通而变为零，称为熄灭熄灭。 四、换流方式分类四、换流方式分类4.1电压型逆变电路电压型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTIVoltage Source Type Inverter-VSTI直流侧是直流侧是电压源电压源电流型逆变电路电流型逆变电路 C
12、urrent Source Type Inverter-VSTICurrent Source Type Inverter-VSTI直流侧是直流侧是电流源电流源4.2 电压型逆变电路电压型逆变电路1）逆变电路的分类 根据直流侧电源性质的不同根据直流侧电源性质的不同2 2）电压型逆变电路的特点）电压型逆变电路的特点(1)(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧为电压源或并联大电容， 相当于大电源。相当于大电源。(2)(2)输出电压为矩形波，且与输出电压为矩形波，且与无关无关 输出电流因负载阻抗不同而不同。输出电流因负载阻抗不同而不同。(3)(3)阻感负载时需提供无功功率。为阻感负载时需提供无功功率
13、。为给交流侧向直流侧反馈的无功能量提给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管4.2.1 单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路ttuG1uG2t1t2t3tiouot4t5器件导通情况器件导通情况控制信号控制信号u0i0开开V1,关关V2开开V2,关关V1V1VD2V2VD1VD1+-+-工作原理工作原理1 1）半桥逆变电路）半桥逆变电路V1V1和和V2V2栅极信号在一周期内各半栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，周正偏、半周反偏，两者互补，开开V1,关关V2优点：简单，使用器件少优点：简单，使用器件少V1通，通，u0=Ud/
14、2VD2通，通，u0=-Ud/2V2通，通，u0=-Ud/2VD1通，通，u0=Ud/2缺缺点点：输输出出电电压压幅幅值值为为U Ud d/2/2，且且直直流流侧侧需需两两电容串联，要均压。电容串联，要均压。应应用用：用用于于几几kWkW以以下下的的小小功功率率逆逆变变电电源源。单单相相全全桥桥、三三相相桥桥式式都都可可看看成成若若干干个个半半桥桥逆逆变变电电路的组合。路的组合。四个桥臂，可看成两个半桥组合而成四个桥臂，可看成两个半桥组合而成两对桥臂交替导通两对桥臂交替导通180180输出电压和电流波形同半桥电路形状输出电压和电流波形同半桥电路形状改变改变U U0 0只能通过改变只能通过改变U
15、 Ud d来实现来实现4.2.1 单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路2) 全全桥逆变电路桥逆变电路ttuG1,4uG2,3t1t2t3tiouot4t5器件导通情况器件导通情况控制信号控制信号u0i0V1,4导通，导通，u0=UdVD2,3导通，导通，u0=-UdV2,3导通，导通，u0=-UdVD1,4导通，导通，u0=Ud开开V1,4,关关V2,3开开V2,3,关关V1,4开开V1,4,关关V2,3V1,4VD2,3V2,3VD1,4VD1,4-Ud-UdUdUdUd+-+- tuG1tuG2tuG3tuG4t1t2iotuo调调 调输出电压调输出电压4.2.1 单相电压型逆变电路单相电
16、压型逆变电路阻感负载时，可阻感负载时，可移相调压移相调压t3t4t5t6t7t8V1,4V2,3VD2器件导器件导通情况通情况V1V2V1,4VD4VD3VD3VD1VD43 3、带中心抽头变压器的逆变电路、带中心抽头变压器的逆变电路交替驱动两个交替驱动两个IGBT，经变压器耦，经变压器耦合，负载得到矩形波交流电压合，负载得到矩形波交流电压二极管二极管-提供无功能量的反馈通道提供无功能量的反馈通道当变压器匝比为当变压器匝比为1：1时，时，uo和和io波形波形及幅值与全桥逆变电路完全相同及幅值与全桥逆变电路完全相同与全桥电路比较：与全桥电路比较：1)少用一半开关器件少用一半开关器件;2)器件承受
17、的电压为器件承受的电压为2Ud;3)必须有一个变压器必须有一个变压器 .4.2.1 单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路UdtuUN4.2.2 三相电压型逆变电路三相电压型逆变电路波形分析波形分析负载对称时负载对称时uUN+uVN+uWN=0Ud6uVNtuWNtuUVtuNNtuUNtiUtidt2Ud3Ud3负载已知时，可由负载已知时，可由uUN波形求出波形求出iU波形。波形。uVNtuWNt基本工作方式180导电方式导电方式每桥臂导电每桥臂导电180180，同一相上下，同一相上下两臂交替导电，各相差两臂交替导电，各相差120 120 。任一瞬间有三个桥臂同时导通任一瞬间有三个桥臂同时导通
18、每次换流都是在同一相上下两每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为臂之间进行，也称为纵向换流纵向换流。应用最广应用最广三相变换器输出三相变换器输出电压和电流波形电压和电流波形 线电压的有效值：线电压基波分量有效值：三相变换器相电压波形和在每周期的六个状态，故称六阶梯波一周期内有两个导通阶段和两个换流阶段一周期内有两个导通阶段和两个换流阶段t t1 1t t2 2：VTVT1 1, ,4 4稳定导通稳定导通, ,i i= =I Id d，t t2 2时刻前在时刻前在C C上建立左正右负电压。上建立左正右负电压。t t2 2t t4:4:换流阶段换流阶段电容经两个放电回电容经两个放电回路同时放
19、电路同时放电单相电流型逆变电路单相电流型逆变电路工作分析工作分析t t= =t t4 4时时, , 换流结束换流结束tg g -换流时间换流时间。T Tb b-承受反压时间承受反压时间四个桥臂构成四个桥臂构成, ,电抗器用来限制开通时的电抗器用来限制开通时的d di i/d/dt t。工作方式为工作方式为负载换相负载换相。 C L C L R R构成并联谐振电路构成并联谐振电路输出电流接近矩形波，输出电流接近矩形波，ttuG1,4uG2,3iTioIdt3tfuotdtbiVT2,3iVT1,4Idt2t1t7t6t5t4trttt电流型逆变电路主要电流型逆变电路主要特点特点(1)(1)直流侧
20、串大电感，电流基直流侧串大电感，电流基 本无脉动，相当于电流源本无脉动，相当于电流源(2)(2)交交流流输输出出电电流流为为矩矩形形波波，电电压压波形和相位因负载不同而不同。波形和相位因负载不同而不同。(3)(3)直直流流侧侧电电感感起起缓缓冲冲无无功功能能量量的的 作作用，不必反并联二极管。用，不必反并联二极管。 电电路路多多采采用用半半控控型型器器件件，换换流流方方式式有负载换流、强迫换流。有负载换流、强迫换流。主要用于中大功率交流电动机调速系统。主要用于中大功率交流电动机调速系统。是是电流型电流型三相桥式逆变电路。三相桥式逆变电路。各桥臂的晶闸管和二极管串联使用。各桥臂的晶闸管和二极管串
21、联使用。120120导导电电工工作作方方式式，输输出出波波形形和和图图5-5-1414的波形大体相同。的波形大体相同。强迫换流强迫换流方式，电容方式，电容C C1 1C C6 6为换流电容。为换流电容。三相电流型逆变电路三相电流型逆变电路串联二极管式晶闸管逆变电路串联二极管式晶闸管逆变电路- -+UVW+- -UVWa)+- -UVWb)- -+UVWc)d)VT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdiViViU=Id- -iV换流过程分析换流过程分析等
22、效换流电容概念等效换流电容概念： 分分析析从从VTVT1 1向向VTVT3 3换换流流时时，C C1313就就是是C C3 3与与C C5 5串联后再与串联后再与C C1 1并联的等效电容并联的等效电容三相电流型逆变电路三相电流型逆变电路wtuuuuOOOOOwtwtwtOwtwtVT4导通UVWiViWiUudMVT1导通VT3导通VT6导通VT5导通VT2导通uVT1BQ转子位置检测器转子位置检测器，检测磁极位置以决定什么时候给哪个晶闸管发出触发脉冲。无换相器电动机电路工作波形无换相器电动机的基本电路三相电流型逆变电路三相电流型逆变电路实例：无换向器电动机实例：无换向器电动机电流型三相桥式
23、逆变器驱动同步电动机，电流型三相桥式逆变器驱动同步电动机，负载换流。负载换流。工作特性和调速方式和直流电动机相似，工作特性和调速方式和直流电动机相似，但无换向器，因此称但无换向器，因此称无换向器电动机无换向器电动机。4.4多重逆变电路和多电平逆变电路多重逆变电路和多电平逆变电路电压型逆变电路输出电压是矩形波，电流型逆变电路输出电流是矩形波，含有较多谐波。多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦。多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦。12060180tOtOtO三次谐波三次谐波u1u2uo二重逆变电路的工作波形二重逆变电路的工作波形二重单相逆变电路二重单相逆变电路多重逆变电路多重逆变电路
24、u1和和u2相位错开相位错开j j =60,其中的其中的3次次谐波就错开了谐波就错开了360=180。T T1 1、T T2 2串联合成后，串联合成后，3次谐波互相次谐波互相抵消，总输出电压中不含抵消，总输出电压中不含3次谐波次谐波uo波形是波形是120矩形波，含矩形波，含6k1次次谐波，谐波，3k次谐波都被抵消。次谐波都被抵消。单相电压型二重逆变电路单相电压型二重逆变电路由两个单相全桥组成，由两个单相全桥组成，T T1 1和和T T2 2串联起来。属串联起来。属串联多重串联多重输出波形：两个单相的输输出波形：两个单相的输出出u u1 1和和u u2 2是是180180矩形波。矩形波。电压型、
25、电流型都可多重化电压型、电流型都可多重化, ,现以现以电压型电压型为例为例由两个三相桥式逆变电路构成，输出由两个三相桥式逆变电路构成，输出通过变压器串联合成。通过变压器串联合成。两个逆变电路均为两个逆变电路均为180180导通方式。导通方式。逆变桥逆变桥IIII的相位逆变桥的相位逆变桥I I滞后滞后3030。T T1 1为为/ Y/ Y联结，线电压变比为联结，线电压变比为 （一次和二次绕组匝数相等（一次和二次绕组匝数相等) )。T T2 2一次侧一次侧联结，二次侧两绕组曲折联结，二次侧两绕组曲折星形接法，其二次电压相对于一次电星形接法，其二次电压相对于一次电压而言，比压而言，比T T1 1的接
26、法超前的接法超前3030，以抵，以抵消逆变桥消逆变桥IIII比逆变桥比逆变桥I I滞后的滞后的3030。这。这样，样，u uU2U2和和u uU1U1的基波相位就相同。的基波相位就相同。多重逆变电路多重逆变电路三相电压型二重逆变电路三相电压型二重逆变电路的工作原理tOtOtOtOtO3131)(1+)UU1UA21-UB22UU2UUN(UA1)UdUd32Ud31Ud32Ud(1+Ud31Ud三相电压型二重逆变电路波形图 多重逆变电路多重逆变电路由图可看出uUN比uU1接近正弦波。直流侧电流每周期脉动12次，称为12脉波逆变电路脉波逆变电路。使m个三相桥逆变电路的相位依次错开p p/(3m)
27、，连同合成输出电压并抵消上述相位差的变压器，就可构成6m的脉波逆变电路。三电平逆变电路三电平逆变电路4.4.2 多电平逆变电路多电平逆变电路也称中点钳位型逆变电路中点钳位型逆变电路电路构成特点电路构成特点每桥臂由两个全控器件串联构成，两者每桥臂由两个全控器件串联构成，两者中点通过钳位二极管和直流侧中点相连中点通过钳位二极管和直流侧中点相连以以U U相相为例分析工作情况为例分析工作情况V V1111和和V V1212（或或VDVD1111和和VDVD1212）通通，V V4141和和V V4242断，断，UOUO间电位差为间电位差为U Ud d/2/2。V V4141和和V V4242（或或VD
28、VD4141和和VDVD4242）通通，V V1111和和V V1212断，断，UOUO间电位差为间电位差为- -U Ud d/2/2。V V1212和和V V4141导导通通，V V1111和和V V4242关关断断时时，UOUO间电位差为间电位差为0 0。V V1212和和V V4141不能同时导通。不能同时导通。i iU U00时，时，V V1212和和VDVD1 1导通。导通。i iU U0若要改变正弦波幅值若要改变正弦波幅值按同一比例改变各脉冲宽度即可按同一比例改变各脉冲宽度即可宽度按正弦规律变化宽度按正弦规律变化冲量相等，中点重合冲量相等，中点重合4.5.1 PWM控制的基本思想控
29、制的基本思想OwtUd-Ud对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWMPWM波形波形OwtUd-Ud正弦波还可等效为下图中的正弦波还可等效为下图中的PWMPWM波，在实际应用中更为广泛。波，在实际应用中更为广泛。Uot等幅等幅PWMPWM波波不等幅不等幅PWMPWM波波4.5.1 PWM控制的基本思想控制的基本思想1 1）计算法）计算法据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWMPWM波各脉冲宽度波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到P
30、WMPWM波形波形较繁琐，当正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化较繁琐，当正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化V V4 4关时关时,V,V1 1,VD,VD3 3 或或V V3 3 VD VD1 1续流，续流，u uo o=0=0V V1 1通，通，V V2 2断，断， V V3,43,4交替通断交替通断U Uo o正正周周半半V V1 1, ,4 4导通时，导通时，u uo o= =U Ud d V V2 2通，通，V V1 1断。断。 V V3,43,4交替通断交替通断V V3 3关时关时,V,V2 2 VD VD4 4 或或V V4 4 VD VD2 2续流续流, ,u
31、uo o=0=0V V2 2, ,3 3导通时，导通时，u uo o=-=-U Ud d 2）单极型）单极型调制法调制法以单相桥式电压型逆变电路为例以单相桥式电压型逆变电路为例单相桥式单相桥式PWMPWM逆变电路逆变电路 V V1,21,2通断互补，通断互补，V V3,43,4通断也互补通断也互补单极性单极性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouoUd-Ud在在u ur r和和u uc c的交点时刻控制的交点时刻控制IGBTIGBT的通断的通断U Uo o负负周周半半u ur r正半周正半周，V V1 1保持保持通通，V V2 2保持保持断断。当当u ur r u u
32、c c时使时使V V4 4通，通，V V3 3断，断，u uo o= =U Ud d 。当当u ur r u uc c时时，令，令V V1 1, ,4 4导通，令导通，令V V2323关断关断如如i io o00，V V1,41,4通；如通；如i io o00，VDVD1414通通, ,u uo o= =U Ud d u ur r u uc c时时，令，令V V2,32,3通，令通，令V V1,41,4关断。关断。如如i io o000，VDVD2 2, ,3 3通，通，u uo o=-=-U Ud d 。双极性双极性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd
33、-Ud在在u ur r和和u uc c的交点时刻控制的交点时刻控制IGBTIGBT的通断。的通断。4.5.2 SPWM逆变电路及其控制方法逆变电路及其控制方法ucurUuuUNuVNuWNttttuUVUd-Udt三相桥式三相桥式PWMPWM型逆变电路型逆变电路 以以U U相为例分析相为例分析控制规律控制规律：u urUrU u uc c时时, ,通通V V1 1, ,关关V V4 4, ,u uUNUN= =U Ud d/2/2u urUrU u uc c时时, ,通通V V4 4, ,关关V V1 1, ,u uUNUN=-=-U Ud d/2/2当当V V1414加通信号时加通信号时,
34、,可能可能V V1414通，通，也可能也可能VDVD1414通通U Uc c-三相的三相的PWMPWM控制公用三角波载波控制公用三角波载波u urUrU、u urVrV、u urWrW-三相的调制信号三相的调制信号4 4）双极性）双极性PWMPWM控制方式控制方式（三相桥逆变）（三相桥逆变） 负载相电压有负载相电压有(2/3)(2/3)U Ud d、 (1/3)(1/3)U Ud d和和0 0共共5 5种电平种电平2UdurVurWuUNt32Ud3Udu uUNUN、u uVNVN和和u uWNWN 仅仅U Ud d/2/2两两种电平种电平u uUVUV波形可由波形可由u uUNUN- -u
35、 uVNVN得出，得出，有有U Ud d和和0 0三种电平。三种电平。在输出电压半周期内，器件通、断各在输出电压半周期内，器件通、断各k k次，有次，有k k个个开关时刻可控，可消去开关时刻可控，可消去k k1 1个频率的特定谐波。个频率的特定谐波。k k的取值越大，开关时刻的计算越复杂。的取值越大，开关时刻的计算越复杂。4.5.2 SPWM逆变电路及其控制方法逆变电路及其控制方法双极性双极性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud单极性单极性PWMPWM控制方式波形控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud4.5.2 PWM逆变电路及
36、其控制方法逆变电路及其控制方法PWMPWM调制方式分为调制方式分为异步调制异步调制和和同步调制同步调制通常保持通常保持f fc c固定不变，当固定不变，当f fr r变化时，载波比变化时，载波比N N是变化的是变化的在信号波的半周期内，在信号波的半周期内，PWMPWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/41/4周期的脉冲也不对称周期的脉冲也不对称f fr r较低时较低时, ,N N较大，一较大，一T T内脉冲数较多，脉冲不对称产生影响较小内脉冲数较多，脉冲不对称产生影响较小f fr r增
37、高时增高时, ,N N减小减小, ,一一T T内的脉冲数减少，内的脉冲数减少，PWMPWM脉冲不对称的影响变大脉冲不对称的影响变大载波比载波比N N= = f fc c / / f fr r1 1）异步调制异步调制载波信号和调制信号不同步的调制方式载波信号和调制信号不同步的调制方式urucuOwtuOwt频率增加频率增加uOwt频率减小频率减小低频性能好低频性能好4.5.3 异步调制和同步调制异步调制和同步调制2 2）同步调制同步调制uc c 与与ur r保持同步的调制方式，变频时保持同步的调制方式，变频时N= f fc c / / f fr r等于常数等于常数ucurUurVurWuuUNu
38、VNOttttOOOuWN2Ud-2Ud同步调制三相同步调制三相PWMPWM波形波形f fr r变化时变化时N N不变，信号波一周期内输不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。出脉冲数固定。三相电路中公用一个三角载波，取三相电路中公用一个三角载波，取N N为为3 3的整数倍，使三相输出对称的整数倍，使三相输出对称为使为使PWMPWM波正负半周镜对称波正负半周镜对称, ,N N取奇数取奇数f fr r很低时，很低时，f fc c也很低，由调制带来的也很低，由调制带来的谐波不易滤除。谐波不易滤除。f fr r很高时，很高时，f fc c会过高，使开关器件难会过高，使开关器件难以承受。以承受。uOwt4
39、.5.3 异步调制和同步调制异步调制和同步调制3 3）分段同步调制分段同步调制异步调制和同步调制的综合应用异步调制和同步调制的综合应用把整个把整个f fr r范围划分成若干个频段，每个频段内保持范围划分成若干个频段，每个频段内保持N N恒定，恒定，不同频段的不同频段的N N不同。不同。在在f fr r高高的的频频段段采采用用较较低低的的N N，使使载载波波频频率率不不致致过过高高；在在f fr r低低的的频段采用较高的频段采用较高的N N，使载波频率不致过低。，使载波频率不致过低。为防止为防止f fc c在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法。在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法。同步调
40、制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现。同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现。可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近。果接近。4.5.3 异步调制和同步调制异步调制和同步调制1 1）自然采样法：）自然采样法：按照按照SPWMSPWM控制的基本原理产生的控制的基本原理产生的PWMPWM波的方法，其求解复杂，难以在实波的方法，其求解复杂，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多时控制中在线计算，工程应用不多ucuO
41、turTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d 规则采样法规则采样法 2 2）规则采样法工程实用方法，效果接）规则采样法工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多近自然采样法，计算量小得多三角波两个正峰值间为一个采样周期三角波两个正峰值间为一个采样周期T Tc c 脉冲中点和三角波脉冲中点和三角波( (负峰点负峰点) )重合重合, ,使计算大为使计算大为减化减化确定确定A A、B B点，在点，在t tA A t tB B时刻控制器件的通断。时刻控制器件的通断。脉冲宽度脉冲宽度d d和用自然采样法得到的非常接近。和用自然采样法得到的非常接近。规则采样法计算公式推导规则采样法计算公式推导正弦调制信号波正弦调制信号波脉冲两边间隙宽度脉冲两边间隙宽度由图得由图得调制度调制度,0a1信号波角频率信号波角频率规则采样法规则采样法人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
