脉宽调制逆变器学习教案

1、会计学1脉宽调制逆变器脉宽调制逆变器第一页，编辑于星期二：七点 三十一分。12.1 脉宽调制（脉宽调制（PWM）逆变器）逆变器一、逆变器按输出电压调节方式分类：一、逆变器按输出电压调节方式分类：PAM脉冲幅值脉冲幅值调制方式和调制方式和PWM脉冲宽度调制方式。脉冲宽度调制方式。1、PAM方式：通过改变直流电压的幅值进行交流电方式：通过改变直流电压的幅值进行交流电压大小的调节。在变频器中，逆变器只用来调节输压大小的调节。在变频器中，逆变器只用来调节输出频率，而输出电压大小的调节由相控整流器完成出频率，而输出电压大小的调节由相控整流器完成。第1页/共19页第二页，编辑于星期二：七点 三十一分。2、

2、PWM方式：输出电压是一系列脉冲，调节脉冲宽度方式：输出电压是一系列脉冲，调节脉冲宽度就可改变输出交流电压有效值，改变逆变器中器件的换就可改变输出交流电压有效值，改变逆变器中器件的换流速度，从而调节输出交流电压的频率。流速度，从而调节输出交流电压的频率。频率和电压的频率和电压的控制都在逆变器中进行。控制都在逆变器中进行。PWM逆变器逆变器VVVF变压变频变压变频定压定频定压定频第2页/共19页第三页，编辑于星期二：七点 三十一分。二、逆变器按直流电源的性质分类：二、逆变器按直流电源的性质分类：1、电压源型：、电压源型：中间直流环节并联大电容以缓冲无功功率。从中间直流环节并联大电容以缓冲无功功率

3、。从直流输出端看，电源具有低阻抗，理想情况是一种电压源，直流输出端看，电源具有低阻抗，理想情况是一种电压源，输出交流电压是正负矩形波或梯形波。所有电压型逆变器都输出交流电压是正负矩形波或梯形波。所有电压型逆变器都应设反馈二极管，这是为滞后的负载电流提供反馈到电源的应设反馈二极管，这是为滞后的负载电流提供反馈到电源的通路所必须的。通路所必须的。第3页/共19页第四页，编辑于星期二：七点 三十一分。2、电流源型：、电流源型：在直流回路中串入大电感以吸收无功功率。故在直流回路中串入大电感以吸收无功功率。故直流电源呈高阻抗，输出电流接近矩形波，属于电流强制方直流电源呈高阻抗，输出电流接近矩形波，属于电

4、流强制方式。由于直流中间回路电流式。由于直流中间回路电流Id的方向是不变的，因此无需的方向是不变的，因此无需设反馈二极管。设反馈二极管。第4页/共19页第五页，编辑于星期二：七点 三十一分。12.2 晶闸管逆变器晶闸管逆变器一、串联逆变器一、串联逆变器1、串联逆变器电路、串联逆变器电路组成及工作原理组成及工作原理触发触发VT1，L1、C、R振荡充电。当振荡至振荡充电。当振荡至iT1=0时时,VT1管自然关断。然后触发管自然关断。然后触发VT2管导通，电容管导通，电容C通过通过L2和和R振荡放电，当放电电流等于振荡放电，当放电电流等于0时，时，VT2管自然关断。由于管自然关断。由于L1=L2，在

5、，在VT1和和VT2分别导通时的振荡频率是相同的，则负载电阻上获得的是交流电压。改变触发脉冲分别导通时的振荡频率是相同的，则负载电阻上获得的是交流电压。改变触发脉冲f1频率就改变输出频率就改变输出u0的频率的频率换向电感换向电感换向电容与换向电容与R串联串联第5页/共19页第六页，编辑于星期二：七点 三十一分。f1触发脉冲频率触发脉冲频率, f0 RLC串联电路的固有频率。串联电路的固有频率。若若f1 f0 ， 即在导通晶闸管电流未下降到零时，要触发另一晶闸管导通，那么就必须采用强迫关断法。即在导通晶闸管电流未下降到零时，要触发另一晶闸管导通，那么就必须采用强迫关断法。第6页/共19页第七页，

6、编辑于星期二：七点 三十一分。2、桥式串联逆变电路、桥式串联逆变电路当当VT1VT4导通时，电源导通时，电源Ud供电，在供电，在RLC电路中产生振荡电流，当电路中产生振荡电流，当i0=0时，时， VT1VT4自然关断。当自然关断。当VT2VT3导通时，导通时，在在RLC电路中产生的振荡电流其方向相反，当电路中产生的振荡电流其方向相反，当i0=0时，时， VT2VT3自然关断。自然关断。当当VT1VT4和和VT2VT3轮流导通时，负载上得到交流电流轮流导通时，负载上得到交流电流i0。为了使晶闸管可靠关断，应使为了使晶闸管可靠关断，应使f1f0，而不能工作在而不能工作在f1=f0。因为当因为当i0

7、刚过零时就使刚过零时就使VT2VT3导通，这时导通，这时VT1和和VT4还没有恢复正向阻断，电源将通过还没有恢复正向阻断，电源将通过VT1和和VT3而直接短路。而直接短路。第7页/共19页第八页，编辑于星期二：七点 三十一分。为了在为了在f1f0时电流时电流i0也能连续，电路增加了四个续流二极管。也能连续，电路增加了四个续流二极管。VT1、VT4关断后，经关断后，经D1、Ud、D4续流（续流（i0电流反向）。电流反向）。为了限制瞬时过电流为了限制瞬时过电流di/dt，在四个晶闸管回路中分别串联了四个小电感，在四个晶闸管回路中分别串联了四个小电感。第8页/共19页第九页，编辑于星期二：七点 三十

8、一分。3、半桥式串联、半桥式串联逆变电路（略逆变电路（略）工作波形如图工作波形如图12.2-5第9页/共19页第十页，编辑于星期二：七点 三十一分。二、并联逆变器二、并联逆变器 单相桥式并联逆变电路单相桥式并联逆变电路(了解）了解）其工作实质，仍是电容其工作实质，仍是电容C的一个振荡充电、放电的过的一个振荡充电、放电的过程。程。第10页/共19页第十一页，编辑于星期二：七点 三十一分。12.3 单相桥式单相桥式PWM逆变器逆变器一、单相桥式逆变器的工作原理一、单相桥式逆变器的工作原理202002/TABdABdtuTUUt1触发触发V1、V4导通，导通，UAB=Ud ， t2关断关断V1、V4

9、此时还未触发此时还未触发V2、V3，则电流经，则电流经D3、 Ud 、D2反馈能量给电源反馈能量给电源，电流减小，当电，电流减小，当电流为零时，流为零时， t3触发触发V2、V3， UAB=-Ud 。 t1t2t3D1、D4输出矩形波交流电压有效值输出矩形波交流电压有效值t4t1t2t3t4第11页/共19页第十二页，编辑于星期二：七点 三十一分。二、单相桥式逆变器的电压控制二、单相桥式逆变器的电压控制1、单脉冲宽度调制：、单脉冲宽度调制：在单脉冲宽度调制控制中，每半周中在单脉冲宽度调制控制中，每半周中只有一个脉冲且改变脉冲宽度控制逆变器输出电压。只有一个脉冲且改变脉冲宽度控制逆变器输出电压。

10、三角波与基准信号比较产生脉冲驱动信号三角波与基准信号比较产生脉冲驱动信号第12页/共19页第十三页，编辑于星期二：七点 三十一分。cmrmuuM/改变改变urm从从0到到ucm，脉冲宽度脉冲宽度 可以从可以从0变化到变化到180O 。 urm与与ucm的比值定义为幅值调制系数，用的比值定义为幅值调制系数，用M表示。表示。第13页/共19页第十四页，编辑于星期二：七点 三十一分。2、多脉冲宽度调制：、多脉冲宽度调制：靠基准信号与三角载波信号的比较产生。靠基准信号与三角载波信号的比较产生。基准信号的输出频率基准信号的输出频率f0和载波频率决定每半周期的脉冲数和载波频率决定每半周期的脉冲数N（载波比

11、），调制系数载波比），调制系数M改变时，脉冲宽度随之改变时，脉冲宽度随之变化，从而变化，从而调节输出电压调节输出电压。f0利用三角波底部输出脉冲利用三角波底部输出脉冲利用三角波顶部输出脉冲利用三角波顶部输出脉冲Nfc第14页/共19页第十五页，编辑于星期二：七点 三十一分。3、正弦脉冲宽度调制、正弦脉冲宽度调制4、改进型正弦脉宽调制、改进型正弦脉宽调制5、相位移控制、相位移控制略略12.4 三相桥式三相桥式PWM逆变器逆变器12.5 逆变器输出电压的谐波逆变器输出电压的谐波12.7 PWM逆变器的数字和微处理器控制逆变器的数字和微处理器控制不不讲讲第15页/共19页第十六页，编辑于星期二：七点

12、 三十一分。12.6 PWM逆变器的同步调制和异步调制逆变器的同步调制和异步调制一、同步调制：一、同步调制：在同步调制方式中，载波比在同步调制方式中，载波比N=常数。常数。变频时载波频率与基准波频率同步变化，因而在逆变器变频时载波频率与基准波频率同步变化，因而在逆变器输出电压的半个周期内的调制脉冲数是固定的。输出电压的半个周期内的调制脉冲数是固定的。二、异步调制：二、异步调制：在异步调制方式中，载波比在异步调制方式中，载波比N 常数。当常数。当改变基准信号频率改变基准信号频率f0时，保持载波频率时，保持载波频率fc不变，从而改不变，从而改变载波比变载波比。若若 f0 则则 T0 N ，因此逆变器输因此逆变器输出电压半周内的脉冲数可随出电压半周内的脉冲数可随f0频率的降低而增加，这频率的降低而增加，这样可改变电机低速运行性能。样可改变电