华电现代电力电子课件5(研究生)

1、现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用2阅读报告阅读报告第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器“多电平逆变器多电平逆变器”或或“电力电子技术在电力电力电子技术在电力系统中的应用系统中的应用”现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用3第一次测验第一次测验第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器时间：时间：20071212内容：前内容：前 5 章章时长：时长：1小时小时现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用4直交换流器的基本概念直交换流器的基本概念第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器 直流可控交流的变换装置直

2、流可控交流的变换装置 通常称为逆变器通常称为逆变器 无源逆变器：开关切换不依赖于交流侧电源无源逆变器：开关切换不依赖于交流侧电源 交直交变频器的主要单元交直交变频器的主要单元 功率传输方向的要求（运行象限）功率传输方向的要求（运行象限） 电压源型与电流源型逆变器电压源型与电流源型逆变器现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用5电压源型逆变器的用途电压源型逆变器的用途第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器 交流电机（调速）驱动交流电机（调速）驱动 交流不停电电源（交流不停电电源（UPS） 用于电力系统的多种电力电子装置用于电力系统的多种电力电子装置 特殊用途电源特殊用途电源

3、现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用6电压源型逆变器的分类电压源型逆变器的分类第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器 脉宽调制（脉宽调制（PWM）逆变器）逆变器 方波逆变器方波逆变器 单相电压对消型逆变器单相电压对消型逆变器 多电平逆变器多电平逆变器 现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用7开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用8开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器现代电力电子技术原理与应用现代电力电

4、子技术原理与应用9开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）A点电点电位为位为正正TA+闭合，闭合，输出电流输出电流为为正正时时现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用10开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）A点电点电位为位为正正TA+闭合，闭合，输出电流输出电流为为负负时时现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用11开关型逆变器的基本原理开关

5、型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）A点电点电位为位为负负TA- -闭合，闭合，输出电流输出电流为为正正时时现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用12开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）A点电点电位为位为负负TA- -闭合，闭合，输出电流为输出电流为负负时时现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用13开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关

6、型直交逆变器开关型直交逆变器逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）逆变器基本单元桥臂（半桥逆变器）现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用14开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM基本原理基本原理三角波载波三角波载波控制电压控制电压输出电压基波分量输出电压基波分量输出电压输出电压现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用15开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器 PWM基本术语基本术语开关频率开关频率 fs 基波频率基波频率 f1 幅值调制率幅值调制率 ma 频率调制率

7、频率调制率 mf tricaVmV1sffmf现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用16开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器控制波形局部放大控制波形局部放大现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用17开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM波形的基波分量波形的基波分量tritri 2cdA ocvVVvVV1sinccvVt11tri1()sin2sin (1.0) 2cdAodaaVVvtVVmtm现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用18第五

8、章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制：线性调制与过调制控制：线性调制与过调制开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用19开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM波形频谱（基本桥臂单元：线性调制）波形频谱（基本桥臂单元：线性调制）开关频率分量开关频率分量基波分量基波分量二倍开关频率二倍开关频率附近分量附近分量现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用20开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM波形频谱（基

9、本桥臂单元：过调制）波形频谱（基本桥臂单元：过调制）低频谐波分量低频谐波分量基波分量基波分量低频谐波分量低频谐波分量开关频率分量开关频率分量现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用21开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM逆变器输出电压逆变器输出电压基波分量：线性调制基波分量：线性调制与过调制与过调制14()22ddAoVVV现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用22开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制的特点与控制准则控制的特点与控制准则 谐波集中

10、在开关频率及其倍频附近（线性调制）谐波集中在开关频率及其倍频附近（线性调制） 开关频率应为基频的奇数倍（双电压极性切换）开关频率应为基频的奇数倍（双电压极性切换） 同步调制与非同步调制同步调制与非同步调制 线性调制与过调制线性调制与过调制现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用23开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器 “调制调制”：来自通信的概念与思路：来自通信的概念与思路 “冲量冲量”：来自力学的概念：来自力学的概念 电压源与电流（作用于负载）的效应电压源与电流（作用于负载）的效应 感性负载感性负载 可能的、实用的实现方法可能

11、的、实用的实现方法现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用24开关型逆变器的基本原理开关型逆变器的基本原理第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器方波控制方式：方波控制方式：波形与频谱波形与频谱现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用25单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器电路图电路图现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用26单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器双电压极性切换双电压极性切换PWM：输出电压基波分量：输出电压基波分量( )( )( )( )( )2( ) B o

12、A ooA oB oA ovtvtvtvtvtvt -11()s i n (1 . 0 ) oadavmVtm14()dodVVV现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用27单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器双电压极性切换双电压极性切换PWM：输出电压频谱：输出电压频谱现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用28单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器双电压极性切换双电压极性切换PWM：直流侧电流：直流侧电流具有具有“虚构虚构”滤波器的滤波器的PWM逆变器逆变器现代电力电子技术原理与应用现代电力电

13、子技术原理与应用29单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器11( )2sin( )2sin()oooovtVtitIt-*11( )( )2s in2s in ()ddooooVivtitVtIt-双电压极性切换双电压极性切换PWM：直流侧电流：直流侧电流现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用30单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器11( )2sin( )2sin()oooovtVtitIt-*11( )( )2sin2sin()ddooooVivtitVtIt-双电压极性切换双电压极性切换PWM：直流侧电

14、流：直流侧电流*212() cos(2)dddiIIt-现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用31单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器双电压极性切换双电压极性切换PWM：直流侧电流：直流侧电流输出电压输出电压输出电压输出电压基波分量基波分量输出电流输出电流直流侧电流直流侧电流直流侧电流直流侧电流直流分量直流分量直流侧电流直流侧电流二倍频分量二倍频分量现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用32单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器单电压极性切换单电压极性切换PWM：控制方式：控制方式B桥臂控制电

15、压桥臂控制电压A桥臂控制电压桥臂控制电压TA导通导通tricvvTB导通导通tricvv-现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用33单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器单电压极性切换单电压极性切换PWM：输出电压波形（线性调制）：输出电压波形（线性调制）现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用34单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器单电压极性切换单电压极性切换PWM：线性调制与过调制：线性调制与过调制现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用35单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五

16、章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器单电压极性切换单电压极性切换PWM：输出电压基波分量：输出电压基波分量1()oadVmV14()dodVVV现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用36单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器单电压极性切换单电压极性切换PWM：输出电压频谱：输出电压频谱基波分量基波分量二倍开关频率二倍开关频率附近分量附近分量现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用37单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器单电压极性切换单电压极性切换PWM：直流侧电流：直流侧电流现代电力电子技术原理

17、与应用现代电力电子技术原理与应用38单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器电压对消型控制：电压对消型控制：输出电压波形输出电压波形单脉冲脉单脉冲脉宽调制宽调制现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用39单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器电压对消型控制：输出电压各分量幅值电压对消型控制：输出电压各分量幅值4()sin()ohdVVhh现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用40单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器输出电压、电流中的纹波输出电压、电流中的纹波现代

18、电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用41单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器rip p le1( )( )( )oovtvtvt-rip p lerip p le01( )( )dtitvttkL输出电压、电流中的纹波输出电压、电流中的纹波现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用42单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器输出电压、电流中的纹波：方波控制方式输出电压、电流中的纹波：方波控制方式现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用43单相全桥逆变器单相全桥逆变器第五章第五章 开关型直交

19、逆变器开关型直交逆变器输出电压、电流中的纹波：输出电压、电流中的纹波：PWM控制方式控制方式现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用44单相推挽式逆变器单相推挽式逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器电路图电路图 - -现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用45单相推挽式逆变器单相推挽式逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器电路图电路图- - 现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用46单相推挽式逆变器单相推挽式逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器各种单相逆变器的开关利用率各种单相逆变器的开关利用率0.16 方波

20、控制方式的最大开关利用率：方波控制方式的最大开关利用率：0.125ma PWM控制方式（线性调制）的最大开关利用率：控制方式（线性调制）的最大开关利用率：现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用47三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器电路图电路图现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用48三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制方式：输出电压波形控制方式：输出电压波形现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用49三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制方式：输

21、出电压波形控制方式：输出电压波形现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用50三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制方式：输出电压波形控制方式：输出电压波形现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用51三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制方式：输出电压频谱控制方式：输出电压频谱现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用52三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制方式：输出电压（线性调制）控制方式：输出电压（线性调制）1()2dA NaVVm1133()

22、()222LLANadVVmV现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用53三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器PWM控制方式：控制方式：输出电压（过调输出电压（过调制）制）现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用54三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器方波控制方式：方波控制方式：输出电压输出电压现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用55三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器方波控制方式：输出电压频谱方波控制方式：输出电压频谱现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用56三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器输出电流中的纹波输出电流中的纹波现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用57三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变器开关型直交逆变器输出电流中的纹波（方波逆变器）输出电流中的纹波（方波逆变器）现代电力电子技术原理与应用现代电力电子技术原理与应用58三相逆变器三相逆