第5章直流-交流(DC-AC)变换2

1、第第5 5章章 无源逆变电路无源逆变电路 5.15.1 逆变器的性能指标与分类逆变器的性能指标与分类 5.25.2 逆变电路的工作原理逆变电路的工作原理 5.35.3 电压型逆变电路电压型逆变电路 5.45.4 电流型逆变电路电流型逆变电路 5.55.5 逆变器的逆变器的SPWMSPWM控制技术控制技术 电流型单相桥式逆变电路电流型单相桥式逆变电路 当当T T1 1、T T4 4导通，导通，T T2 2、T T3 3关断时，关断时，I I0 0= =I Id d ；反反之，之，I I0 0=-=-I Id d 。 当以频率当以频率f f交替切换开关管交替切换开关管T T1 1、T T4 4和和

2、T T2 2、T T3 3时，则在负载上获得如图时，则在负载上获得如图 5.4.15.4.1（b b）所示所示的电流波形。的电流波形。 输出电流波形为矩形波，与电路负载性输出电流波形为矩形波，与电路负载性质无关，而输出电压波形由负载性质决定。质无关，而输出电压波形由负载性质决定。 主电路开关管采用自关断器件时，如果主电路开关管采用自关断器件时，如果其反向不能承受高电压，则需在各开关器其反向不能承受高电压，则需在各开关器件支路件支路串入二极管串入二极管。图图5.4.1 电流型单相桥式电流型单相桥式 逆变电路及电流波形逆变电路及电流波形 5.4.11、电路工作过程：、电路工作过程：防反相高压防反相

3、高压恒流大电感恒流大电感其中基波幅值其中基波幅值I I01m01m和基波有效值和基波有效值I I0101分别为分别为 (5.4.1) (5.4.2) (5.4.3) 5.4.1电流型单相桥式逆变电路电流型单相桥式逆变电路)5sin513sin31(sin4 tttIido ddmIII27. 1401 ddIII9 . 02401 将图将图5.4.1（b）所示的电流波形所示的电流波形i0展开成傅氏级数展开成傅氏级数,有有2、电流波形参数计算：、电流波形参数计算： 图图5.4.1 电流型单相桥式电流型单相桥式 逆变电路及电流波形逆变电路及电流波形 电流型三相桥式逆变电路电流型三相桥式逆变电路 导

4、电方式导电方式为为120120导通、横向换流方式，任导通、横向换流方式，任意瞬间只有两个桥臂导通。意瞬间只有两个桥臂导通。 导通顺序导通顺序为为T T1 1TT2 2TT3 3TT4 4TT5 5TT6 6，依次间依次间隔隔6060，每个桥臂导通，每个桥臂导通120120。这样，每个。这样，每个时刻上桥臂组和下桥臂组中都各有一个臂导时刻上桥臂组和下桥臂组中都各有一个臂导通。通。 输出电流波形输出电流波形与负载性质无关。与负载性质无关。 输出电压波形输出电压波形由负载的性质决定。由负载的性质决定。图图5.4.3 电流型三相桥式逆变电流型三相桥式逆变电路原理图及输出电流波形电路原理图及输出电流波形

5、 (4.4.4) 5.4.21、工作方式、工作方式: 输出电流的基波有效值输出电流的基波有效值I01和直和直流电流流电流Id的关系式为：的关系式为： ddIII78. 0601 第第5 5章章 无源逆变电路无源逆变电路 5.15.1 逆变器的性能指标与分类逆变器的性能指标与分类 5.25.2 逆变电路的工作原理逆变电路的工作原理 5.35.3 电压型逆变电路电压型逆变电路 5.45.4 电流型逆变电路电流型逆变电路 5.55.5 逆变器的逆变器的SPWMSPWM控制技术控制技术 SPWMSPWM控制的基本原理控制的基本原理 将一个正弦波半波电压分成将一个正弦波半波电压分成N N等份，并把等份，

6、并把正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其正弦曲线每一等份所包围的面积都用一个与其面积相等的等幅矩形脉冲来代替，且矩形脉冲面积相等的等幅矩形脉冲来代替，且矩形脉冲的中点与相应正弦等份的中点重合，得到如图的中点与相应正弦等份的中点重合，得到如图5.5.15.5.1（b b）所示的脉冲列。这就是所示的脉冲列。这就是PWMPWM波形。波形。正弦波的另外一个半波可以用相同的办法来等正弦波的另外一个半波可以用相同的办法来等效。效。 PWM PWM波波形的脉冲宽度是按正弦规律变化，形的脉冲宽度是按正弦规律变化，称为称为SPWMSPWM（SinusoidalSinusoidal Pulse Width P

7、ulse Width ModulationModulation）波形。波形。图图5.5.1 SPWM电压等效正弦电压电压等效正弦电压 5.5.1 是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或者其它所需值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或者其它所需要的波形。要的波形。 1 1、PWMPWM产生原理：产生原理：2 2、SPWMSPWM控制方式：控制方式：单极性单极性SPWMSPWM控制方式控制方式 在在u ur r的正半周期，的正半周期，T T1 1保持导通，保持导通

8、，T T4 4交替通断。交替通断。当当u ur r u uc c时，使时，使T T4 4导通，负载电压导通，负载电压u u0 0= = U Ud d；当当u ur ru uc c时，使时，使T T4 4关断，由于电感负载中电流不关断，由于电感负载中电流不能突变，负载电流将通过能突变，负载电流将通过D D3 3续流，负载电压续流，负载电压u u0 0=0=0。 在在u ur r的负半周，保持的负半周，保持T T2 2导通，使导通，使T T3 3交替通交替通断。当断。当u ur r u uc c时，使晶体管时，使晶体管T T1 1 、T T4 4导通，导通，使使T T2 2 、T T3 3关断，此

9、时，关断，此时，u u0 0= = U Ud d；当当u ur r u uc c时，使时，使T T1 1导通，使导通，使T T4 4关断，关断，则则A A相相对于直流电源假想中点相相对于直流电源假想中点N N的输出的输出电压电压当当u urArA u uc c时，使时，使T T1 1关断，使关断，使T T4 4导通，导通，则。则。T T1 1、T T4 4的驱动信号始终互补。其余两的驱动信号始终互补。其余两相控制规律相同。当给相控制规律相同。当给T1(T4)T1(T4)加导通信号加导通信号时，可能是时，可能是T1(T4)T1(T4)导通，也可能是导通，也可能是D1(D4)D1(D4)续流导通，这取决于阻感负载中电流的续流导通，这取决于阻感负载中电流的方向。输出相电压和线电压的波形如图方向。输出相电压和线电压的波形如图5.5.65.5.6所所示。示。5.5.42 2、工作过程：、工作过程： （以（以A相为例）相为例）2dNAUu 2dNAUu 图图5.5.6 5.5.6 电压型三相桥式逆变电压型三相桥式逆变电路的电路的PWM PWM 波形波形SPWMSPWM控制的逆变电路的优点控制的逆变电路的优点（1 1） 可以得到接近正弦波的输出电压，满足负载需可以得到接近正弦波的输出电压，满足负载需要；要；（2 2） 整流电路采用二极管整流，可获得较高的的功整流电路采用二