现代电力电子技术原理与应用

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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日3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

2、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2022年年2月月22日日4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 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2022年年2月月22日日5电压源型逆变器的分类电压源型逆变器的分

3、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2022年年2月月22日日6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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日

4、日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2022年年2月月22日日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2022年年2月月2

5、2日日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2022年年2月月22日日11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20

6、22年年2月月22日日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）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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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

7、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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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PWM波形的基波分量波形的基波分量tr

8、itri 2cdAocvVVvVV1sinccvVt11tri1()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2022年年2月月22日日17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：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2022年年2月月22日日18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

9、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2022年年2月月22日日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：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2022年年2月月22日日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逆变器输出电压

10、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2022年年2月月22日日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控制的特点与控制准则控制的特点与控制准则 谐波集中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

11、原理与应用2022年年2月月22日日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 “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2022年年2月月22日日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

12、原理与应用现代电力电子技术原理与应用2022年年2月月22日日24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2022年年2月月22日日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( ) BoAooAoBoAovtvtvtvtvtvt -11()sin (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2022年年2

13、月月22日日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2022年年2月月22日日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：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子技术原理与应用2022年年2月月22日日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11( )2sin( )

14、2sin()oooovtVtitIt-*11( )( )2sin2sin()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*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2022年年2月月22日日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

15、原理与应用现代电力电子技术原理与应用2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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2022年

16、年2月月22日日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：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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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

17、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2022年年2月月22日日35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与应用现代电力电子技术原理与应用2022年年2月月22日日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

18、理与应用2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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ripple1( )( )( )o

19、ovtvtvt-rippleripple01( )( )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2022年年2月月22日日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：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2022年年2月月22日日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

20、代电力电子技术原理与应用2022年年2月月22日日42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2022年年2月月22日日43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2022年年2月月22日日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 方波控制方式的最大开关利用率：方波控制方式的最

21、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2022年年2月月22日日45三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2022年年2月月22日日46三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2022年年2月月22日日47三相逆变器三相逆变器第五章第五章 开关型直交逆变

22、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2022年年2月月22日日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（线性调制）控制方式：输出电压（线性调制）1()2dANaVVm1133()()222LLANadVVmV0.612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2022年年2月月22日日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：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

23、电子技术原理与应用2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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2022年年2月月22日日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202