直流-交流变换器(逆变器)

1、直流/交流(jioli)变换器（逆变器）共六十一页4.1 逆变器的类型和性能指标4.2 电压型单相方波逆变电路工作原理4.3 电压型单相逆变器电压和波形(b xn)控制4.4 三相逆变电路工作原理4.5 三相逆变器输出电压和波形的SPWM控制4.6 大容量逆变器的复合结构小结4 直流/交流(jioli)变换器（逆变器）共六十一页4.1 逆变器的类型(lixng)和性能指标4.1.1 逆变器的类型4.1.2 逆变器输出波形(b xn)性能指标4.1.3 其他指标共六十一页4.1.1 逆变器的类型(lixng) 电压(diny)型逆变器VSI 单相半桥 单相全桥 推挽逆变 三相桥 电流型逆变器CS

2、I 依据直流电源的特性不同可分为：按输出电压不同分为CVCF、VVVF、脉冲型按逆变器电路结构不同分为： 按开关器件不同及换流关断方式不同分类：自关断、强迫关断、有源逆变、负载反电动势、负载谐振换流逆变器。共六十一页电压(diny)型逆变器VSI电流(dinli)型逆变器CSI4.1.1 逆变器的类型(续1)共六十一页单相半桥单相全桥4.1.1 逆变器的类型(lixng)（续2）共六十一页4.1.1 逆变器的类型(lixng)（续3）共六十一页电压型三相桥式逆变(n bin)电路4.1.1 逆变器的类型(lixng)（续3）共六十一页4.1.2 逆变器输出(shch)波形性能指标共六十一页畸变

3、(jbin)系数DF逆变电路输出的n次谐波有效值Vn经LC滤波后在负载上的n次谐波电压VLn为: 4.1.2 逆变器输出(shch)波形性能指标（续）次谐波衰减了倍共六十一页逆变器的性能指标除输出波形性能指标外，还应包括：逆变效率单位重量（或单位体积）输出功率可靠性指标逆变器输入直流电流中交流分量的数值(shz)和脉动频率电磁干扰EMI及电磁兼容性EMC4.1.3 其他(qt)指标共六十一页4.2.1 电压(diny)型单相全桥逆变电路4.2.2 电压型单相半桥逆变电路4.2.3 变压器中心抽头推挽式(Push-Pull)单相逆变电路4.2 电压(diny)型单相方波逆电路工作原理共六十一页T

4、1、T4与T2、T3 交替(jiot)通、断4.2.1 电压型单相(dn xin)全桥逆变电路共六十一页不同负载时，D、T导电情况(qngkung)不同T导电供电，D导电续流（返回）电阻负载(fzi) 电感负载 阻感负载4.2.1 电压型单相全桥逆变电路（续）共六十一页4.2.2 电压型单相半桥逆变(n bin)电路电容(dinrng)分压，半桥电路T1、T2交替通、断二级管D的功用R、L负载时，T、D交替导电共六十一页1D2Dt0DV21anv(b)电压(diny)波形2T驱动驱动20T0T230T4.2.2 电压(diny)型单相半桥逆变电路（续）1T共六十一页4.2.3 变压器中心(zh

5、ngxn)抽头推挽式单相逆变电路 仅二个开关T1、T2轮流导电180度 开关管断态电压高一倍 2VD 要输出(shch)变压器 适用于低压小功率、须隔离的应用共六十一页4.3.0 概述(i sh) 4.3.1 单脉冲宽度调制PWM逆变器4.3.2 正脉冲宽度调制SPWM基本原理4.3.3 单极性倍频正弦脉冲宽度调制逆变器4.3.4 双极性正弦脉冲宽度调制BSPWM逆变器4.3.5 基波移相控制4.3 单相逆变器输出(shch)电压和波形控制共六十一页控制(kngzh)方案1:控制(kngzh)方案2:控制方案3:可控整流方案斩波调压方案逆变器自身控制方案控制输出电压基波V1的大小 控制输出电压

6、波形，要求谐波系数小，谐波频率高4.3.0 概述共六十一页4.3.0 概述(i sh)（续1）共六十一页逆变器自身控制方案4.3.0 概述(i sh)（续2）共六十一页正半周中，T1、T4导通角负半周中，T2、T3导通角开关频率决定输出(shch)频率脉宽决定输出电压大小4.3.1 单脉冲宽度(kund)调制PWM逆变器共六十一页4.3.1 单脉冲宽度(kund)调制PWM逆变器（续）共六十一页4.3.2 正脉冲宽度(kund)调制SPWM基本原理共六十一页 在某一很短的时间段期间，正弦电压与同一时间段中等幅脉冲电压作用于L、R电路时，只要两个窄脉冲电压的冲量相等，则它们所形成的电流响应就相同

7、。因此要使图4.8(b)的PWM电压波在每一时间段都与该时段中正弦电压等效，除每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲还必须很窄，这就要求脉波数量P很多。脉波数越多，不连续的按正弦规律(gul)改变宽度的多脉波电压就越等效于正弦电压。 4.3.2 正脉冲宽度(kund)调制SPWM基本原理（续1）共六十一页4.3.2 正脉冲宽度(kund)调制SPWM基本原理（续2）共六十一页冲量等效(dn xio)原理: 大小、波形不相同的窄脉冲变量作用于惯性系统时，只要它们的冲量即变量对时间的积分相等，其作用效果基本相同。 4.3.2 正脉冲(michng)宽度调制SPWM基本原理（续3）共六十一页T

8、1（D1）、T4（D4）导通T3（D3）、T2（D2）导通T1（D1）、T3（D3）导通或T2（D2）、T4（D4）导通4.3.3 单极性倍频正弦脉冲宽度(kund)调制逆变器Vab0VabVdVabVd三种(sn zhn)电平共六十一页4.3.3 单极性倍频正弦脉冲(michng)宽度调制逆变器（续1）共六十一页单极性SPWM（续2）共六十一页单极性SPWM（续3）共六十一页单极性倍频驱动(q dn)信号生成方式,单极性倍频(bi pn)共六十一页(1) P=6, 2P-1=11, 最低谐波(xi b)为11次(3) 11次谐波(xi b)大于1/11=9%(2)单极性SPWM（续4）共六十

9、一页双极性三角波Vc、Vr交点确定(qudng)开关通、断点。输出电压正、负半周中，Vab既有正电压也有负电压，没有零电压4.3.4 双极性正弦脉冲宽度(kund)调制BSPWM逆变器共六十一页4.3.4 双极性正弦脉冲(michng)宽度调制BSPWM逆变器（续1）共六十一页相同的开关频率时单极SPWM：开关动作次数相对少些，谐波情况好些，多用于单相逆变。双极性SPWM：谐波情况差些，用于三相逆变。4.3.4 双极性正弦(zhngxin)脉冲宽度调制BSPWM逆变器（续2）共六十一页4.3.5 基波(j b)移相控制共六十一页4.4.1 电压型三相逆变工作原理(yunl)4.4.2 电流型三

10、相逆变工作原理4.4 三相逆变(n bin)电路工作原理共六十一页三个相差120度的单相逆变器组成(z chn)一个三相逆变器4.4.1 电压(diny)型三相逆变工作原理共六十一页4.4.1 电压型三相(sn xin)逆变工作原理（续1）A相：T1、T4、T1、T4B相：T3、T6、T3、T6 C相：T5、T2、T5、T2三个相差120度的单相逆变器组成(z chn)一个三相逆变器共六十一页4.4.1 电压型三相(sn xin)逆变工作原理（续2）三相(sn xin)桥式逆变器共六十一页电 路4.4.1 电压型三相逆变(n bin)工作原理（续3）共六十一页4.4.1 电压型三相逆变(n b

11、in)工作原理（续4）共六十一页4.4.1 电压(diny)型三相逆变工作原理（续5）共六十一页L大，iD恒定(hngdng)120度导电模式，仅两个开关同时导电12，23，34，45，56，61，124.4.2 电流型三相逆变工作(gngzu)原理共六十一页三角形负载4.4.2 电流型三相(sn xin)逆变工作原理（续）共六十一页4.5 三相逆变器输出电压和波形(b xn)的SPWM控制共六十一页4.5 三相(sn xin)逆变器输出电压和波形的SPWM控制共六十一页4.5 三相逆变器输出电压(diny)和波形的SPWM控制（续）共六十一页（1）驱动信号(xnho)可由硬件电路实现，亦可由

12、软件Micro Processor或DSP实现。（2）提高电压利用率，可改变vr或采用空间矢量控制。 4.5 三相逆变器输出(shch)电压和波形的SPWM控制共六十一页4.6.0 概述(i sh)4.6.1 12阶梯波逆变器4.6.2 24阶梯波逆变器4.6 大容量逆变器的复合(fh)结构共六十一页开关器件电压67KV，3KA6KA、8KA一个三相桥容量难于达到10MVA器件串联提高电压器件并联(bnglin)增大电流几个三相桥电路通过变压器组合成复合型逆变器是 扩大容量的有效途径4.6.0 概述(i sh)共六十一页4.6.1 12阶梯(jit)波逆变器共六十一页4.6.1 12阶梯(ji

13、t)波逆变器（续1）共六十一页4.6.1 12阶梯(jit)波逆变器（续2）共六十一页4.6.1 12阶梯(jit)波逆变器（续3）共六十一页4.6.1 12阶梯(jit)波逆变器（续4）共六十一页4.6.2 24阶梯(jit)波逆变器共六十一页输出电压波形合成4.6.2 24阶梯(jit)波逆变器（续）共六十一页逆变器应用非常广泛：变频变压、变速传动的交流(jioli)电动机、恒频恒压交流(jioli)负载、直流电源变换系统、新能源系统以及直流输电系统等.逆变器的开关器件(qjin)现在都采用全控型开关器件(qjin)。功率：GTO（高）IGCT、IGBT、MCT、SIT（中）P-MOSFET（小）频率：P-MOSFET、SIT（高） IGBT、IGCT、MCT（中）GTO（低）逆变器输出电压大小可调和输出电压波形质量好。小结共六十一页内容摘要直流/交流变换器（逆变器）。小结。4 直流/交流变换器（逆变器）。按开关器件不同及换流关断方式(fngsh)不同分类：。4.1.1 逆变器的类型(续1)。逆变器的性能指标除输出波形性能指标外，还应包括：。不同负载时