小功率高功率因数变频器

1、 变频器基本构成变频器基本构成n高频整流部分n恒压频比逆变部分 目录目录n 空间矢量调制技术n 整流器的双闭环控制n 逆变器的恒压频比控制空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）n整流和逆变部分都采用空间矢量调制技术，SVPWM的理论基础是平均值等效原理，即在一个开关周期TPWM内通过对基本电压矢量加以组合，使其平均值与给定电压矢量相等n(1) SVPWM优化谐波程度比较高，消除谐波效果要比SPWM好，实现容易，并且可以提高电压利用率。n(2) SVPWM比较适合于数字化控制系统空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）n三相相电压ua、ub、uc合成的电压空间矢量为22jjj(

2、)332outabcm2()3tUuu eu eU eambmcmcos2cos()32cos()3uUtuUtuUt空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）n当a，b或c为1时，逆变桥的上桥臂开关管开通，其下桥臂开关管关断(即a，b或c为0)；反之，当a，b或c为0时，上桥臂开关管关断而下桥臂开关管开通(即a，b或c为1)。由于同一桥臂上下开关管不能同时导通，则上述的逆变器三路逆变桥的组态一共有8种22jjdc33out2()3UUabece空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）PWMout102600000111()TUTU

3、TUT UU或120PWMTTTT11PWM2260PWMoTUUTTUUTU U6060U U60602U Udcdc/3/3和和U U0ut0utU Um mm1PWMdcm2PWMdcmoPWMdc3sin()33sin(13cos()6UTTUUTTUUTTU空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）n(1) 判断电压空间矢量Uout所在的扇区ref1ref2ref333UuUuuUuu 定义三个变量定义三个变量A A，B B，C C通过分析可以得出：通过分析可以得出：若若U Uref1ref100，则，则A=1，否则，否则A=0；若若U Uref2ref200，则，则B=1，否

4、则，否则B=0；若若U Uref3ref300，则，则C=1，否则，否则C=0。令令N=4*C+2*B+A，则可以得到，则可以得到N与扇区的关系，得出与扇区的关系，得出U Uoutout所在的所在的扇区扇区空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）(2) 确定各扇区相邻两非零矢量和零矢量作用时间12060PWMPWM260PWMcos3sin3TTuUUTTTuUTPWM1dcPWM2dc3( 3)23TTuuUTTuU空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）n(2) 确定各扇区相邻两非零矢量和零矢量作用时间PWMdcPWMdcPWMdc333()233()2TuXUTYuuUT

5、ZuuU同理，以此类推可以得出其它扇区各矢量的作用时间，可以令同理，以此类推可以得出其它扇区各矢量的作用时间，可以令如果当如果当T T1 1+T+T2 2TTPWMPWM，必须进行过调制处理，必须进行过调制处理，则令则令: :11PWM1222PWM12TTTTTTTTTT空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）(3) 确定各扇区矢量切换点aPWM12ba1cb2()/ 4/ 2/ 2TTTTTTTTTT三相电压开关时间切换点三相电压开关时间切换点Tcmp1、Tcmp2、Tcmp3与各扇区的关系与各扇区的关系空间矢量调制技术（空间矢量调制技术（SVPWM）整流器数学模型整流器数学模型u

6、i RLdidtS uui RLdidtS uui RLdidtS uCdudtiiS iS iS iisaaaadcsbbbbdcsccccdcdcdcLa ab bc cL*整流器的能量传输整流器的能量传输n输入有功电流Id和功率P均与整流器交流输入端电压U1有关，如果U1滞后于电网电压Us，滞后角为正，此时有功电流和功率均为正，即电网向整流器输出有功。反之，如果U1超前电网电压，滞后角为负，有功电流和功率均为负，即整流器将直流侧电能变成交流电压送给电网，整流器此时处于逆变状态n输入无功电流Iq和功率Q也与整流器输入端电压U1有关， 如果U1幅值大于电网电压Us幅值无功电流Iq和功率Q为负

7、值，电网向整流器输出容性无功或者电网向整流器吸收感性无功。反之如果U1幅值小于电网电压幅值， 则电网向整流器输出感性无功，或者电网向整流器吸收容性无功s1UcosUs1UcosUClark变换变换XTXXTXabcabcabcabcClark变换111222 333022abcT T abc1012321232 Park变换变换dqabcdqabcabcdqabcdqXTXXTXPark变换 TdqttttcossinsincosTTdqdqtttt1cossinsincosdq坐标变换的意义坐标变换的意义n对输入电流进行解耦控制，使d q 轴上电流相互独立控制，分解成有功分量和无功分量，可以

8、提高功率因数坐标系坐标系ui RLdidtS uui RLdidtS uui RLdidtS uCdudtiiS iS iS iisaaaadcsbbbbdcsccccdcdcdcLa ab bc cL*didtdidtdudtRLSLRLSLSCSCiiuLLCuuidcdcssL0032320100010001*、dq坐标系下数学模型对比坐标系下数学模型对比didtdidtdudtRLSLRLSLSCSCiiuLLCuuidcdcssL0032320100010001*didtdidtdudtRLSLRLSLSCSCiiuLLCuuidqdcdqdqdqdcsdsqL*3232010001

9、0001dq坐标系下坐标系下PWM整流器模型整流器模型S*dudc1sC321sLRLL1sLR+-+-+-iLidc+-idiqS*qusdusqurdurqi*dSdudc1sC321sL RLL1sLR+-+-+-iLidc+-idiqSqusdusqurdurqL-L+Gid(s)Giq(s)i*qGu(s)u*dc-整流器模型逆变器主电路逆变器主电路逆变器的恒压频比控制逆变器的恒压频比控制n根据电机学原理，可以通过改变电机的供电频率来改变来控制电机转速，但同时也必须协调地改变电机的供电电压，保证电机的磁通恒定n电机定子每相感应电动势的有效值为n电机的端电压与感应电动势的关系n当定子频率较高，感应电动势也较大，可以忽略定子阻抗，认定定子相电压等于感应电动势，则NsssskNfE44. 4ssssIRE UssNsssfUKkNf44. 4Us逆变器的恒压频比控制逆变器的恒压频比控制n恒压频比变频调速原理图逆变器的恒压频比控制逆变器的恒压频比控制nGI模块：积分给定模块，使频率逐步上升nGian:使积分常数不受放大器偏差的影响nSaturac