《逆变器SVPWppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《逆变器SVPWppt课件（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.1 逆变器的类型和性能目的逆变器的类型和性能目的4.2 电压型单相方波逆变电路任务原理电压型单相方波逆变电路任务原理4.3 电压型单相逆变器电压和波形控制电压型单相逆变器电压和波形控制4.4 三相逆变电路任务原理三相逆变电路任务原理4.5 电压型三相逆变器电压和波形的电压型三相逆变器电压和波形的SPW控制控制24. 4. 4. 4. 直流直流直流直流- - - -交流交流交流交流变换变换器逆器逆器逆器逆变变器器器器4.1 4.1 4.1 4.1 逆逆逆逆变变器的器的器的器的类类型和性能目的型和性能目的型和性能目的型和性能目的4.1.1 逆变器的类型逆变器的类型4.1.2 逆变器输出波形性能
2、目的逆变器输出波形性能目的4.1.3 其他目的其他目的4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 逆逆逆逆变变器的器的器的器的类类型型型型 根据直流根据直流电源的源的类型：型：根据根据输出交流出交流电压的性的性质：CVCFCVCF恒恒频恒恒压、VVVFVVVF变频变压、高、高频脉冲型脉冲型根据逆根据逆变器器电路构造：路构造：单相半相半桥、单相全相全桥、推挽式、三相、推挽式、三相桥式逆式逆变器器根据开关器件不同及根据开关器件不同及换流关断方式：流关断方式：自关断、自关断、强迫关断、有源逆迫关断、有源逆变、负载反反电动势、负载谐振振换流逆流逆变器。器。电压型逆型逆变器器VSI电流型逆流型逆变器
3、器CSI4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 逆逆逆逆变变器的器的器的器的类类型型型型( ( ( (续续1)1)1)1)电压型逆型逆变电路路: :特点：特点： C C存在。存在。C C的作用：的作用：滤波和吸收无功功率波和吸收无功功率适宜于感性适宜于感性负载电流型逆流型逆变电路：路：特点：特点： L L存在。存在。L L的作用：的作用：滤波和吸收无功功率波和吸收无功功率适宜于容性适宜于容性负载电压型逆型逆变器器VSI电流型逆流型逆变器器CSI4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 逆逆逆逆变变器的器的器的器的类类型型型型( ( ( (续续2)2)2)2)单相半桥单相半桥单相全
4、桥单相全桥4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 逆逆逆逆变变器的器的器的器的类类型型型型( ( ( (续续3)3)3)3)4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 逆逆逆逆变变器的器的器的器的类类型型型型( ( ( (续续4)4)4)4)电压型三相桥式逆变电路电压型三相桥式逆变电路总THD系数表征了系数表征了实践践波形同其基波分量差波形同其基波分量差别的程度。的程度。输出出为理想方理想方波波时，THD为零。零。4.1.2 4.1.2 4.1.2 4.1.2 逆逆逆逆变变器器器器输输出波形性能目的出波形性能目的出波形性能目的出波形性能目的逆变电路输出的逆变电路输出的n n次谐波有
5、效值次谐波有效值VnVn经经LCLC滤波后在负载上的滤波后在负载上的n n次谐次谐波电压波电压VLnVLn为为: : 4.1.2 4.1.2 4.1.2 4.1.2 逆逆逆逆变变器器器器输输出波形性能目的出波形性能目的出波形性能目的出波形性能目的续续1 1 1 1(3)(3)畸变系数畸变系数DFDFn n次谐波衰减了次谐波衰减了n2n2倍倍第第n n次谐波的畸变系数：次谐波的畸变系数：总的畸变系数：总的畸变系数：逆逆变器的性能目的除器的性能目的除输出波形性能目的外，出波形性能目的外，还应包括：包括：逆逆变效率效率单位分量或位分量或单位体位体积输出功率出功率可靠性目的可靠性目的逆逆变器器输入直流
6、入直流电流中交流分量的数流中交流分量的数值和脉和脉动频率率电磁干磁干扰EMIEMI及及电磁兼容性磁兼容性EMCEMC4.1.3 4.1.3 4.1.3 4.1.3 其他目的其他目的其他目的其他目的4.2.1 电压型单相全桥逆变电路电压型单相全桥逆变电路4.2.2 电压型单相半桥逆变电路电压型单相半桥逆变电路4.2.3 变压器中心抽头推挽式变压器中心抽头推挽式(Push-Pull)单相逆变电路单相逆变电路4.2 4.2 4.2 4.2 电压电压型型型型单单相方波逆相方波逆相方波逆相方波逆电电路任路任路任路任务务原理原理原理原理4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 电压电压型型型型单单相
7、全相全相全相全桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路T1T1、T4T4一一组和和T2T2、T3T3另一另一组交替通、断。交替通、断。臂内臂内换流：同一个流：同一个导通臂内的元件之通臂内的元件之间换流，而且流，而且换流是流是在在ia=0 ia=0 时进展的称自然展的称自然换流。流。 臂臂间换流：指流：指电流由一个流由一个导通臂通臂转移到另一个移到另一个导通臂，通臂，换流是在流是在ia0 ia0 时进展的，属于展的，属于强迫迫换流。流。当负载为感性时当负载为感性时4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 电压电压型型型型单单相全相全相全相全桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路( ( ( (续续1)1)1)1)
8、4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 电压电压型型型型单单相全相全相全相全桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路( ( ( (续续2)2)2)2)逆逆变形状：形状：T14 ,T23 T14 ,T23 导通通时，直流直流电源向源向负载传输能量。能量。整流形状：整流形状：D14 D23 D14 D23 导通通时, ,负载向直流向直流电源源仅传能量能量. .因此，因此，D14D14、D23D23为无功无功电流流传输提供通路，提供通路，C C是用来吸收无功功率。是用来吸收无功功率。当负载为感性时能量传送方向：当负载为感性时能量传送方向：瞬态基波功率分析感性负载瞬态基波功率分析感性负载基波瞬基波瞬态功率
9、：功率：用用积化和差公式：化和差公式：基波基波电压:基波基波电流流:基波基波电压幅幅值：基波基波电压有效有效值：4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 电压电压型型型型单单相全相全相全相全桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路( ( ( (续续3)3)3)3)上式阐明：基波的瞬态功率含有交流分量和直流分量。上式阐明：基波的瞬态功率含有交流分量和直流分量。直流功率讨论：直流功率讨论：基波的直流功率基波的直流功率基波的交流功率基波的交流功率基波的平均功率基波的平均功率:平均功率等于直流功率平均功率等于直流功率(1)当当 ,感性负载感性负载,有功功率最大有功功率最大,无功功率为零无功功率为零(2)当当
10、 ,纯感性负载纯感性负载,无功功率最大无功功率最大(3)当当 ,既有无功功率又有有功功率既有无功功率又有有功功率4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 电压电压型型型型单单相全相全相全相全桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路( ( ( (续续4)4)4)4)无功功率无功功率特性分析特性分析-1由于入端电压为恒定，桥中各臂元件轮番导通时，输出端电由于入端电压为恒定，桥中各臂元件轮番导通时，输出端电压交替地被钳到入端电压压交替地被钳到入端电压Ud，故为交变方波。其频率取决，故为交变方波。其频率取决于门极信号的反复频率，因此实现逆变目的。于门极信号的反复频率，因此实现逆变目的。将将UAB用傅里叶级数
11、展开：用傅里叶级数展开：式中：式中：UAB1m为基波电压幅值：为基波电压幅值：基波电压有效值：基波电压有效值：4.2.1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 电压电压型型型型单单相全相全相全相全桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路( ( ( (续续5)5)5)5)由于由于负载为感性，阻抗角感性，阻抗角负载基波基波电流流iO1将滞后于基波将滞后于基波电压角度角度。当当T1，4和和T2，3导通通时，负载由由电源源获得得电能。能。当当D1，4和和D2，3导通通时，负载中中电能反响到能反响到C中，保中，保证负载电流延流延续。反并二极管和。反并二极管和电容容C为此无功此无功电流提供了通路。流提供了通路。4.2.
12、1 4.2.1 4.2.1 4.2.1 电压电压型型型型单单相全相全相全相全桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路( ( ( (续续6)6)6)6)特性分析特性分析-24.2.2 4.2.2 4.2.2 4.2.2 电压电压型型型型单单相半相半相半相半桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路电容分容分压，半，半桥电路路T1、T2交替通、断交替通、断二二级管管D的作用，感性的作用，感性负载续流流R、L负载时，T、D交替交替导电 当当Ug1=1,T1 导通或通或D1导通，通，S与与P相接相接当控制信号以频率当控制信号以频率 f 变换，变换， 在在 与与 之间变化，使输出之间变化，使输出为交流方波电压。为交流方波电压。4
13、.2.2 4.2.2 4.2.2 4.2.2 电压电压型型型型单单相半相半相半相半桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路续续1 1 1 1任务原理任务原理: 当当Ug2=1,T2 导通或通或D2导通，通，S与与Q相接相接t t0DV21anv(b)(b)电压波形电压波形2T驱动驱动20T0T230T1T4.2.2 4.2.2 4.2.2 4.2.2 电压电压型型型型单单相半相半相半相半桥桥逆逆逆逆变电变电路路路路续续2 2 2 24.2.3 4.2.3 4.2.3 4.2.3 变压变压器中心抽器中心抽器中心抽器中心抽头头推挽式推挽式推挽式推挽式单单相相相相逆逆逆逆变电变电路路路路 开关开关T1、T2轮番
14、番导电180度度 开关管接受的断开关管接受的断态电压为 2VD 适用于低适用于低压小功率、而且直流小功率、而且直流电源和源和负载须隔离隔离输出出电压为180度度宽的交流方波的交流方波当当T1导通通时，输出出电压vab=VD，当，当T2导通通时，输出出电压Vab=-VD，4.3.0 概述概述 4.3.1 单脉冲宽度调制单脉冲宽度调制PWM逆变器逆变器4.3.2 正脉冲宽度调制正脉冲宽度调制SPWM根本原理根本原理4.3.3 单极性倍频正弦脉冲宽度调制逆变器单极性倍频正弦脉冲宽度调制逆变器4.3.4 双极性正弦脉冲宽度调制双极性正弦脉冲宽度调制BSPWM逆变器逆变器4.3 4.3 4.3 4.3
15、电压电压型型型型单单相逆相逆相逆相逆变变器器器器输输出出出出电压电压和波形和波形和波形和波形控制控制控制控制控制方案控制方案1:1:控制方案控制方案2:2:控制方案控制方案3:3:q 控制输出电压基波控制输出电压基波V1V1的大小仅有输入电压的大小仅有输入电压VDVD独一确定。独一确定。q 控制输出电压波形，要求谐波成分小且最低阶次谐波阶次控制输出电压波形，要求谐波成分小且最低阶次谐波阶次高，谐波频率高。高，谐波频率高。4.3.0 4.3.0 4.3.0 4.3.0 概述概述概述概述可控整流方案可控整流方案直流直流/直流直流变换器器调压方案方案逆逆变器本身控制方案器本身控制方案4.3.0 4.
16、3.0 概述概述概述概述续续1 1逆变器本身控制方案逆变器本身控制方案经过开关器件的脉冲开关器件的脉冲宽度度调制制PWM，调整整输出基波出基波电压的的大小、增大大小、增大输出出电压中的最低次中的最低次谐波的波的阶次并减小其次并减小其谐波数波数值，到达到达调控其控其输出基波出基波电压同同时又改善又改善输出出电压波形的目的。波形的目的。4.3.0 4.3.0 概述概述概述概述续续2 2正半周中，正半周中，T1T1、T4T4导通通角角负半周中，半周中，T2T2、T3T3导通通角角开关开关频率决率决议输出出频率率脉脉宽决决议输出出电压大小大小4.3.1 4.3.1 4.3.1 4.3.1 单单脉冲脉冲
17、脉冲脉冲宽宽度度度度调调制制制制PWMPWMPWMPWM逆逆逆逆变变器器器器4.3.1 4.3.1 4.3.1 4.3.1 单单脉冲脉冲脉冲脉冲宽宽度度度度调调制制制制PWMPWMPWMPWM逆逆逆逆变变器器器器续续1 1 1 14.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2 正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲宽宽度度度度调调制制制制SPWMSPWMSPWMSPWM根本原理根本原理根本原理根本原理 实际根底根底冲冲量量相相等等而而外外形形不不同同的的窄窄脉脉冲冲加加在在具具有有惯性性的的环节上上时，其效果根本一其效果根本一样冲量指窄脉冲的面冲量指窄脉冲的面积效果根本一效果根本一样，是指，是指环节的的输出
18、呼出呼应波形根本一波形根本一样低低频段非常接近，段非常接近，仅在高在高频段略有差段略有差别外形不同而冲量一外形不同而冲量一样的各种窄脉冲的各种窄脉冲外形不同而冲量一外形不同而冲量一样的各种窄脉冲的各种窄脉冲 实例例电路路输入：入：u(t)，窄脉冲，如，窄脉冲，如图a、b、c、d所示所示电路路输出：出：i(t)，面面积等效原理等效原理冲量一样的各种窄脉冲量一样的各种窄脉冲的呼应波形根本一冲的呼应波形根本一样样4.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2 正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲宽宽度度度度调调制制制制SPWMSPWMSPWMSPWM根本原理根本原理根本原理根本原理续续1 1 1 1 用用一一系
19、系列列等等幅幅不不等等宽的的脉脉冲冲来来替替代代一一个个正弦半波正弦半波正正弦弦半半波波N等等分分，可可看看成成N个个彼彼此此相相连的的脉冲序列，脉冲序列，宽度相等，但幅度相等，但幅值不等不等用用矩矩形形脉脉冲冲替替代代，等等幅幅，不不等等宽，中中点点重重合，面合，面积冲量相等冲量相等宽度按正弦度按正弦规律律变化化用用PWM波替代正波替代正弦半波弦半波SPWM波形波形脉冲脉冲宽度按正弦度按正弦规律律变化而和正弦波化而和正弦波等效的等效的PWM波形波形要改要改动等效等效输出正弦波幅出正弦波幅值，按同一比例改，按同一比例改动各脉冲各脉冲宽度即可度即可4.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2
20、正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲宽宽度度度度调调制制制制SPWMSPWMSPWMSPWM根本原理根本原理根本原理根本原理续续2 2 2 2PWM电压波在每一波在每一时间段段都与都与该时段中正弦段中正弦电压等等效，除每一效，除每一时间段的面段的面积相等外，每个相等外，每个时间段的段的电压脉冲脉冲还必需很窄，必需很窄，这就就要求脉波数量要求脉波数量P很多。脉很多。脉波数越多，不延波数越多，不延续的按正的按正弦弦规律改律改动宽度的多脉波度的多脉波电压就越等效于正弦就越等效于正弦电压。4.3.2 4.3.2 4.3.2 4.3.2 正脉冲正脉冲正脉冲正脉冲宽宽度度度度调调制制制制SPWMSPWMSPWMSPW
21、M根本原理根本原理根本原理根本原理续续3 3 3 34.3.3 4.3.3 4.3.3 4.3.3 单单极性倍极性倍极性倍极性倍频频正弦脉冲正弦脉冲正弦脉冲正弦脉冲宽宽度度度度调调制制制制逆逆逆逆变变器器器器一、单极正弦波一、单极正弦波PWM调制方式调制方式ug2=0 T2断断控制电压的分控制电压的分布：布：电路中，电路中，T1、T2为频控臂：为频控臂：当当ur0ug1=1 T1通通当当uruc,ug4=1,ug3=0,T3关断，关断，T4导导通通ur0 uo=Vd0ucuc,T1、T4导通导通uo=Udur,uc,T2、T3uo=-UdT1、T4和和T2、T3两组相互导通两组相互导通4.3.
22、4 4.3.4 4.3.4 4.3.4 双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲宽宽度度度度调调制制制制BSPWMBSPWMBSPWMBSPWM逆逆逆逆变变器器器器4.3.4 4.3.4 4.3.4 4.3.4 双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲宽宽度度度度调调制制制制BSPWMBSPWMBSPWMBSPWM逆逆逆逆变变器器器器续续1 1 1 1一一样的开关的开关频率率时单极性极性SPWMSPWM：开关：开关动作次数相作次数相对少些，少些，谐波情况好些，波情况好些，多用于多用于单相逆相逆变。双极性双极性SPWMSPWM：谐波情况差些，用于三相逆波情况差些，
23、用于三相逆变。载波比：波比：载波波频率率fcfc与与调制信号制信号频率率frfr之比，之比，N= fc / frN= fc / fr调制比：正弦波幅制比：正弦波幅值与三角波幅与三角波幅值比比值称称为调制比制比:M=Vrm/Vcm:M=Vrm/Vcm4.3.4 4.3.4 4.3.4 4.3.4 双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲双极性正弦脉冲宽宽度度度度调调制制制制BSPWMBSPWMBSPWMBSPWM逆逆逆逆变变器器器器续续2 2 2 24.4.1 电压型三相逆变任务原理电压型三相逆变任务原理4.4.2 电流型三相逆变任务原理电流型三相逆变任务原理4.44.44.44.4三相逆三相
24、逆三相逆三相逆变电变电路任路任路任路任务务原理原理原理原理根本假根本假设： 负载星形星形衔接，平衡接，平衡对称，称， 纯阻性、阻性、负载中点中点o o点位作点位作 为参考点，即参考点，即uo=0uo=0 控制脉冲的控制脉冲的宽度度= = 直流直流电容容CdCd值足足够大；大； 输入入为DCDC直流源直流源 电路已到达路已到达稳态4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理控制控制电压信号的构成信号的构成载波波电压：用一个：用一个对称的三角波，幅称的三角波，幅值为UomUom，频率率为fcfc；控制信号：采用三相正弦波。
25、控制信号：采用三相正弦波。ggsmscggsmsbggsmsauuCtUuuuBtUuuuAtUu + +- -= =- - -= =- -= =)326sin(,)326sin(,),6sin(5,26341相的控制信号相的控制信号用来构成用来构成相的控制信号相的控制信号用来构成用来构成相的控制信号相的控制信号用来构成用来构成p pp pw wp pp pw wp pw w4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理( ( ( (续续1)1)1)1)电路：电路：cmsmUUm = =:调制比调制比4.4.1 4.4.
26、1 4.4.1 4.4.1 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理( ( ( (续续2)2)2)2)A A相控制信号的构成相控制信号的构成Ug1,Ug4Ug1,Ug4,1=gu5gu2=gu6gu3gguu=412 2任何时辰均有三个控制信号为任何时辰均有三个控制信号为 高电平。高电平。各相上下臂控制信号反相。各相上下臂控制信号反相。控制信号的特点：控制信号的特点：4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理( ( ( (续续3)3)3)3)由坐标零点开场。由坐标零点开场。TTTggg
27、ABTTTgggABTTTgggABTTTgggabVVVuuuUVVVuuuUVVVuuuUVVVuuuU= = = =0=0= = = = = = = = = = = =- -UAB= =0, 1, 1, 1:4, 1, 1, 1:3Ud, 1, 1, 1:2Ud, 1, 1, 1:11543432432321321216216165165时区时区时区时区时区时区时区时区时区编号时区编号，只讲，只讲结合图结合图阻负载阻负载、输出电压的构成纯、输出电压的构成纯4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理( ( ( (
28、续续4)4)4)4)4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理( ( ( (续续5)5)5)5)4.4.1 4.4.1 4.4.1 4.4.1 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理( ( ( (续续6)6)6)6)4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 电电流型三相逆流型三相逆流型三相逆流型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理4.4.2 4.4.2 4.4.2 4.4.2 电电流型三相逆流型三相逆流型三相逆流型三相逆变变任任任任务务原理原理原理原理续续1 1 1 14.5
29、 4.5 4.5 4.5 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变器器器器输输出出出出电压电压和波形和波形和波形和波形的的的的SPWMSPWMSPWMSPWM控制控制控制控制4.5 4.5 4.5 4.5 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变器器器器输输出出出出电压电压和波形和波形和波形和波形的的的的SPWMSPWMSPWMSPWM控制控制控制控制续续1 1 1 14.5 4.5 4.5 4.5 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变器器器器输输出出出出电压电压和波形和波形和波形和波形的的的的SPWMSPWMSPWMSPWM控制控制控制控制续续2 2 2 2固定固定fc、Vcm，f1=fr1 1驱动信号可由硬件信号可由硬件电路路实现，亦可由，亦可由软件件Micro-ProcessorMicro-Processor 或或DSPDSP实现。2 2提高提高电压利用率，可改利用率，可改动vrvr或采用空或采用空间矢量控制。矢量控制。 4.5 4.5 4.5 4.5 电压电压型三相逆型三相逆型三相逆型三相逆变变器器器器输输出出出出电压电压和波形和波形和波形和波形的的的的SPWMSPWMSPWMSPWM控制控制控制控制续续2 2 2 2课件播放终了
