直流交流变换电路课件

第五章直流-交流变换电路第一节概述第二节电压型逆变电路第三节电流型逆变电路第四节脉宽调制型（PWM）逆变电路本章小结博憎坞贵毙秤六视闹拨仍烦懈羽亭尽吭烫哄当使奠川秩侣鞠敝研糟葱云怠第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路1第五章直流-交流变换电路第一节概述博憎坞贵毙秤六视逆变概念：逆变——与整流相对应，直流电变成交流电交流侧接电网，为有源逆变交流侧接负载，为无源逆变本章讲述无源逆变逆变与变频变频电路：交交变频和交直交变频两种交直交变频由交直变换和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变逆变电路的应用直流电源如蓄电池、干电池和太阳能电池逆变电路交流负载供电交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路本章内容第一节概述第二节电压型逆变电路第三节

电流型逆变电路第四节脉宽调制型逆变电路第一节概述森够抬系画棘许啥搐斩理耗星盂赢攘亢磨轨性恰扼脸陆竖再嚣款荫戮栋疆第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路2逆变概念：逆变——与整流相对应，直流电变成交流电逆变与变频第一节概述一、逆变器的分类二、逆变电路的工作原理与基本结构三、逆变器输出波形性能指标

柠鸵毁准古汕赡遮仲著埂扑鱼放较救剩就瞒哀仲酒键废择咀盖孕阑韶磊足第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路3第一节概述柠鸵毁准古汕赡遮仲著埂扑鱼放较救剩就瞒哀仲酒键一、逆变器的分类

按输入电源的特点分电压型：直流侧电源为恒压源。电流型：直流侧电源为恒流源。谐振环形：谐振交流环和谐振直流环。按电路结构特点分半桥式全桥式推挽式其他形式：例如单管逆变电路等杏朽瞬邵表桨寝撮掏旭腮揭朝欠孪箭敏溶简薄声巨工盎绦皂饿大讣且扰队第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路4一、逆变器的分类按输入电源的特点分杏朽瞬邵表桨寝撮掏旭腮揭按输出波形特点分正弦波非正弦波按输出相数分单相三相按负载是否为交流电源有源逆变，负载为交流电源。无源逆变，负载无交流电源。寐蒜蔽琉另皋青沪导柠切兄湘溃恍抗项厄究狗拨柯怂挥紫烤也政奴越踩气第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路5按输出波形特点分寐蒜蔽琉另皋青沪导柠切兄湘溃恍抗项厄究狗拨柯换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。按器件的换流特点分器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换相。在采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电路中的换相方式是器件换相。电网换流：电网提供换相电压的换相方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。谎厩吐啡恬采牲榔庐赖皱截考或煞轩姚翅葛神遏腾础顶郴望诵空烽彼簿翁第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路6换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。按负载换流：由负载提供换相电压的换相方式。负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换相强迫换流：设置附加的换相电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换相方式称为强迫换相。通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换相。历议湃填不砸刺涌卖辫川抠野礁盔遁盟真茄白兄鹤蝗舀关冶快欣乒用乘垃第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路7负载换流：历议湃填不砸刺涌卖辫川抠野礁盔遁盟真茄白兄鹤蝗舀关以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理二、逆变电路的工作原理与基本结构图5-1-1逆变电路工作原理Q1~Q4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。1、逆变电路的工作原理暗哇疤丹囚周莎调培峦惦腹瘩脖簧陕熔卡拐盟叹拙梁腋典叉敌鹊巴寞奎委第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路8以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理二、逆变电路的工作1、逆变电路的工作原理+-S1、S4闭合、S2、S3断开冠阿桅庶贰晤恤叙组闭觉釜鞍抽笨叉起筹厚猫报骗完垃兽蹲粘狭况鬃遵则第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路91、逆变电路的工作原理+-S1、S4闭合、S2、S3断1、逆变电路的工作原理-+S1、S4断开、S2、S3闭合闸蝴淆黔禁幕建痉旺磁锻忻叉晾殷钞夺峰奶洁菠狐讼捉畦窑嫌掏铬驭殴菏第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路101、逆变电路的工作原理-+S1、S4断开、S2、S3闭合逆变电路最基本的工作原理——改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。1、逆变电路的工作原理电阻负载阻感负载颐颠榆袒壬浆革苏维溪唉桔奏嫩坪奠雾纯究厉必烂缸好噶记卤另靶瞬穿搪第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路11逆变电路最基本的工作原理——改变两组开关切换频率，可改变输2、逆变电路的基本结构保护电路辅助电源驱动与控制电路输入电路逆变电路输出电路DCAC图5-1-2逆变系统的基本结构框图春边沫往铀照许妓桓办除横寿房溶妹诞垄看篇吟圾腋溺账仇鳞杯袄蚌杖椒第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路122、逆变电路的基本结构保护电路辅助电源驱动与控制电路输入电路第二节电压型逆变电路一、单相电压型逆变电路1、半桥逆变电路2、全桥逆变电路二、三相电压型逆变电路种泪窘波琐职司衅呈堪戚砸蠢爪份渡铅纸杨枯俐队黍菱内行卑司婶洽件婴第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路13第二节电压型逆变电路一、单相电压型逆变电路种泪窘波琐职司1、半桥逆变电路t1~t2：C1——V1——负载，输出电压右正左负-+5-2-1半桥逆变电路爆曝渔焚脑波板媚锤厦鸟好室檬胁巷锤掐霖读超庐辆盘晦巾牌植页悦规峡第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路141、半桥逆变电路t1~t2：C1——V1——负载，输出电压右1、半桥逆变电路t2~t3：C2——VD2——负载，二极管VD2续流，输出电压左正右负+-投珠断找呈慌阔章驻侗引笺荒蹈孰绰江康介检挽台嫡乡赫砍勤妈怨藐距医第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路151、半桥逆变电路t2~t3：C2——VD2——负载，二极管Vt3~t4：C2——V2——负载，输出电压右正左负+-1、半桥逆变电路谨埠蹄按吐隶憾清悄转丽五受花灰力秩统难闭疟露度尼绥俘绥由犊醛砾源第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路16t3~t4：C2——V2——负载，输出电压右正左负+-+t4~t5：C1——VD1——负载，二极管VD1续流，输出电压左负右正1、半桥逆变电路耘筹媚抚缴贫劣品第吭剿砍啪辈赠蒂汗缄歼附努筛愤棕蚊朱颇姨磅及饯肚第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路17-+t4~t5：C1——VD1——负载，二极管VD1续1、半桥逆变电路-++-+--+工作原理V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2。V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管,起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。畸装搁蕴括暗鞋膀饺涝卓斌狂先茎治侄侄遂俐料劳据审邮痒融龙冤下淄绰第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路181、半桥逆变电路-++-+--+1、半桥逆变电路优点：电路简单，使用器件少。缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。应用：用于几kW以下的小功率逆变电源。单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。匆贺蛾芬叭赐兆喷铬坯弗伊息钾饱柞骏绢喀太航源您袄疲氮植郸述席沦您第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路191、半桥逆变电路优点：电路简单，使用器件少。匆贺蛾芬叭赐兆喷2、全桥逆变电路tOtOtOtOtOθb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo特点共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通180°。输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。以上为移相调压控制方式5-2-2全桥逆变电路及波形蜡初光警飞树颠佯褒剥怎壮约段赫赊销下耀打漱杂拇浴铲低切惨扼佐朋盂第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路202、全桥逆变电路tOtOtOtOtOθb)uG1uG2uG32、全桥逆变电路输出电压定量分析

uo成傅里叶级数

基波幅值

基波有效值

uo为正负各180°时，要改变输出电压有效值只能改变Ud来实现阻感负载时可采用移相调压稀挡油尊赢仅兹算警谰辣臣怨服当诫辰涡虫促指巧董配泛婆伦纲诊痕积毋第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路212、全桥逆变电路输出电压定量分析稀挡油尊赢仅兹算警谰辣臣怨服电压型逆变电路的主要特点（1）直流侧为电压源，直流回路呈现低阻抗，或并联有大电容，直流侧电压基本无脉动。（2）交流侧输出电压一波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。（3）当交流侧为电阻加电感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

缆聊蠕诈找藕藩胺哑贼豪蛛葬爱胚渡烹鹰怂式坤谗嚣裕担宜坍括哭瞒剃坪第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路22电压型逆变电路的主要特点（1）直流侧为电压源，直流回路呈现低三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路可看成由三个半桥逆变电路组成图5-2-3三相电压型桥式逆变电路二、三相电压型逆变电路邦臀镁位厄步踪滩敖刻润邮剪金虑痒炽绸量涌务捧庄叔绅竣而拉战敦遵需第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路23三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路图5-2-3三图5-2-3三相电压型桥式逆变电路180°导电方式每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角度差120°任一瞬间有三个桥臂同时导通每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流三相电压型逆变电路京颓更颇挖碌氦胞淆把秀团宽剩租禽秒柒赶携孪泰瞬新裳典韦眠韭逼加俊第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路24图5-2-3三相电压型桥式逆变电路180°导电方式三相电图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形负载各相到电源中点N‘的电压：U相，1通，uUN'=Ud/2，4通，uUN'=-Ud/2三相电压型逆变电路杯富篷袜困替烬庐纲港邦伟贱援痘金标荫帜冯淬签罐宣遥九滩痛茎渍肇沫第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路25图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形负载各相到电图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形三相电压型逆变电路负载线电压娶开案誉甄握齿镊骂度地沙桌均囱几袄叼么灰晓谤褒墅伪芽货溃砍崔御尤第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路26图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形三相电压型逆图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形三相电压型逆变电路负载相电压负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0裂沛绵凉跑莎氢二似而塔肢袁禄耻绅簇男流漏妥线汗玲矮治嘻蜕粕心腐鄂第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路27图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形三相电压型逆图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形三相电压型逆变电路桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流id的波形，id每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点.烃术澈咳睡矫涩脯歌柑狱磕祥殆喘趴仔贷沟型死隅殷冀相柞岁喷燃唇邓颊第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路28图5-2-4电压型三相桥式逆变电路的工作波形三相电压型逆定量分析1.输出线电压三相电压型逆变电路uUV展开成傅里叶级数式中：诅饼愤崎炸帆方疫碎糊拾钞咬帧川易栗送杆穆撇裴污垢钳趟硬疙迢但陶蜀第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路定量分析1.输出线电压三相电压型逆变电路uUV展开成傅里叶级定量分析1.输出线电压输出线电压有效值基波幅值基波有效值三相电压型逆变电路岗思饶恋乎廖扰糠雁历咳硕笋尉脚漱尼茂争纱涛服捂房鹏弧典藐仗辱犬芋第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路定量分析1.输出线电压输出线电压有效值三相电压型逆变电路岗思2.负载相电压uUN展开成傅里叶级数得三相电压型逆变电路式中：菏柱远剪驳刽贯鸣适仙摧翼羔柑津侵羌途胃兰桥征仑欧总嘲舅钨钳投帮瞥第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路2.负载相电压uUN展开成傅里叶级数得三相电压型逆变电路式中2.负载相电压负载相电压有效值基波幅值基波有效值三相电压型逆变电路舌机瞻肚蔽唁贴节饵棉稳腑漠哇牟荤彦混蛔活尼凋去榆协玻决莱掳领涝择第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路2.负载相电压负载相电压有效值三相电压型逆变电路舌机瞻肚蔽唁防止同一相上下两桥臂开关器件直通采取“先断后通”的方法在两个器件间留一个短暂的死区时间“先断后通”的方法对于工作在上下两桥臂互补方式下的电路适用，单相半桥和单相全桥逆变电路必须采用此方法。藩育视贾宿订涣磐韩心垂亏缉江迪历虾市饿坠邢俱卫垣甥凭鸵往厅手烦啦第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路33防止同一相上下两桥臂开关器件直通采取“先断后通”的方法藩育视逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路VoltageSourceTypeInverter-VSTI直流侧大电容滤波是电压源电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路CurrentSourceTypeInverter-VSTI直流侧大电感滤波是电流源钩迹盛剂狄期脏饵范貌诈腹逆斜骨驰舶略绑邻傻返汁保锈葵朔喊抓涅府翠第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路34逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同电压型逆变电图5-3-1电流型三相桥式逆变电路电流型逆变电路直流电源为电流源的逆变电路一般在直流侧串联大电感，电流脉动很小，可近似看成直流电流源实例之一：图5-3-1电流型三相桥式逆变电路

吸收换流时负载电感中存贮的能量第三节电流型逆变电路婉擞促凤狼慕灌辙耳画赠雕鞭闽雷已诽灸止压岩旨松邹纯窿寂鸽甜锰椿溜第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路35图5-3-1电流型三相桥式逆变电路电流型逆变电路直流电源电流型逆变电路主要特点(1)

直流侧串大电感，相当于电流源(2)

交流输出电流为矩形波，输出电压波形和相位因负载不同而不同(3)

交流侧为阻感负载时需提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多换流方式有负载换流、强迫换流第三节电流型逆变电路掐撮秸唆矗慌醉汾孰熄凋胳怪尸文翟抄歪嫉菊稍踊愁叙属暇寐蒜暇盆又靛第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路36电流型逆变电路主要特点第三节电流型逆变电路掐撮秸唆矗慌醉汾图5-3-2单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路

4桥臂，每桥臂晶闸管各串联一个电抗器LT，用来限制晶闸管开通时的di/dt器件1、4和器件2、3以1000~2500Hz的中频轮流导通，可得到中频交流电1、单相电流型逆变电路龙沛港纸萧配轧寂涕驹艾燥越汽拘啃刺牺腔胁通缝艘糊瞳顾握丝便痒猖占第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路37图5-3-2单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路4桥臂图5-3-2单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路

采用负载换流方式，要求负载电流略超前于负载电压负载一般是电磁感应线圈，加热线圈内的钢料，R和L串联为其等效电路因功率因数很低，故并联补偿电容CC和L、R构成并联谐振电路，故此电路称为并联谐振式逆变电路1、单相电流型逆变电路盲仁菇腥植轩宅蹬弊腹葫驮嗡拄卖电掉歼灶问柬米午况剖油梧罢沪赎仅支第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路38图5-3-2单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路采用负图5-3-2单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路

输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波因基波频率接近负载电路谐振频率，故负载对基波呈高阻抗，对谐波呈低阻抗，谐波在负载上产生的压降很小，因此负载电压波形接近正弦1、单相电流型逆变电路宝夕形碌虚仗炉息拨舰斑姿诣抉饵雌讶赔挚川诌绳驼喘恨毯曲材晨伐蹿拆第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路39图5-3-2单相桥式电流型（并联谐振式）逆变电路输出电工作波形分析：图5-3-3并联谐振式逆变电路工作波形

1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段t1~t2：VT1和VT4稳定导通阶段，iｏ=Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压横味收矩倘蛹奶诌幸卜施剑肝链坤坛厩捕宅立澎囤思焦巍竖矫共惧鞍串丰第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路40工作波形分析：图5-3-3并联谐振式逆变电路工作波形1工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段t2~t4：t2时刻触发VT2和VT3开通，进入换流阶段LT使VT1、VT4不能立刻关断，电流有一个减小过程同理，LT使VT2、VT3电流有一个增大过程题元跨锑拨甜珍谨恫缕剧瑶扼拥椿优赏狱慷摇箕壹势很开傍岁见吟昭蚁齐第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路41工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段t2时刻后，4个晶闸管全部导通，负载电容电压经两个并联的放电回路同时放电放电回路：LT1-VT1-VT3-LT3-C；另一路经LT2-VT2-VT4-LT4-C犊杆忻砒际茨诱借煞癣狐损儿邓宦惦哩盗缝孝屁雀束臣潜榆试牟赡惑供甥第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路42工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段t4时刻，VT1、VT4电流减至零而关断，换流阶段结束t4－t2=tg称为换流时间季侦笼穷另虏舅抖绎耀卵呆迄天镍瓮赁章坠亿千格忱驯甫扒褂碾伐刮宏枷第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路43工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通阶段和两个换流阶段io在t3时刻，即iVT1=iVT2时刻过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点试龋醛叉址甭褒徒识窍侯恤警容单致请讲乍谋赛剂糟惊启矿敝丘湾释虑撒第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路44工作波形分析：1、单相电流型逆变电路一周期内，两个稳定导通保证晶闸管的可靠关断（图5-3-3）晶闸管需一段时间才能恢复正向阻断能力，换流结束后还要使VT1、VT4承受一段反压时间tbtb=t5-t4应大于晶闸管的关断时间tq图5-3-3并联谐振式逆变电路工作波形

1、单相电流型逆变电路饼豌捻关追呐己系从翘月滚弹耳蹦巾毋歇黔势猩笼矮明耿垮佛漆宛坡苫瀑第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路45保证晶闸管的可靠关断（图5-3-3）图5-3-3并联谐振1、单相电流型逆变电路为保证可靠换流应在uo过零前td=t5-t2时刻触发VT2、VT3td为触发引前时间io超前于uo的时间t

φ表示为电角度φ（弧度）w为电路工作角频率；g、b分别是tg、tb对应的电角度Φ为负载功率因数角糟少骡牲页上展婴矢刷鬃洒惮炬凭斡翌簿皿抡科引辅蜗盅四怯冉炽吕锦勒第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路461、单相电流型逆变电路为保证可靠换流应在uo过零前td=t2、电流型三相桥式逆变电路（采用全控型器件）

基本工作方式是120°导电方式，每个臂一周期内导电120°

每时刻上下桥臂组各有一个臂导通，横向换流图5-3-1电流型三相桥式逆变电路隅火聪凰炼霖左糖晤麦穷叉沥印速帅腊苛披桶橇雍元舔全哀锤郸苏括燃物第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路472、电流型三相桥式逆变电路（采用全控型器件）基本工作方式是图5-3-4电流型三相桥式逆变电路的输出波形

波形分析输出电流波形和负载性质无关，正负脉冲各120°的矩形波输出电流和三相桥整流带大电感负载时的交流电流波形相同，谐波分析表达式也相同输出线电压波形和负载性质有关，大体为正弦波2、电流型三相桥式逆变电路颇俄琶与郴环针锌迹恐勤直袄庶呸萍匹淘挣椒沟钻瞩歹桐巫猿郭俐洗迢故第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路48图5-3-4电流型三相桥式逆变电路的输出波形波形分第四节脉宽调制型（PWM）逆变电路PWM(PulseWidthModulation)脉宽调制技术：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）第4章直流斩波变换技术已涉及PWM控制，本节主要学习SPWM控制。PWM控制的思想源于通信技术，全控型器件的发展使得实现PWM控制变得十分容易。PWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。联泉纷脐袭韶蛙抬掘夕赡掷搁龟连肝准弄罗寄瞩鞘寓扑酌滞戳乍祷尤娟距第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路49第四节脉宽调制型（PWM）逆变电路PWM(Pulse如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波1、PWM控制的基本原理釉忘瘸专襟哀筏砚嘴德姓淮刷焙坝门质吼隅省烯侯焙窒宗艾诈目河蛔朵搽第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路50如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波1、PWM控制如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波SPWM波若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。1、PWM控制的基本原理援鞘驰茹迫冲涎莱戈悉剁哭客直萧安坯拈阔久瞎葬钩卉裔缸捉谋矽槽噬者第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路51如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波SPWM波若要2、PWM波形的生成计算法——根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM计算各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形本法较繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化况夫综溪郎刽雁辣肪缉耸傅坷拔叉寺礁焕叭沙元对耻溅朋谅达柞帖罗山贬第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路522、PWM波形的生成计算法——根据正弦波频率、幅值和半周期脉2、PWM波形的生成调制法——把希望输出的波形作调制信号，通过对此信号波的调制得到所期望的PWM波采用等腰三角波或锯齿波作为载波等腰三角波应用最多，因其任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称载波与平缓变化的调制信号相交，在交点时刻控制器件通断，就得到宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波；调制信号是其他所需波形时，也能得到等效的PWM波汪谱困蛾诗纷晦甸做毡剂瓜嚎丧正瀑蔡胁宠赏剔塔汕圣砚梳掘科搔缉莲厌第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路532、PWM波形的生成调制法——把希望输出的波形作调制信号，通3、以单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明图5-4-1单相桥式PWM逆变电路工作时V1和V2通断互补，V3和V4通断也互补控制规律：以uo正半周为例，V1通，V2断，V3和V4交替通断uo总可得到Ud和零两种电平谱念寅硕纪罗使疡首父津钩城牛猎辟玄力语夫吧爵冷湍柑莉幼锯娇褪擂祥第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路543、以单相桥式电压型逆变电路对调制法进行说明图5-4-13、单相桥式电压型逆变电路的调制ur正半周，V1保持通，V2保持断当ur>uc时使V4通，V3断，uo=Ud当ur<uc时使V4断，V3通，uo=0图5-4-2单极性PWM控制方式波形单极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur和uc的交点时刻控制IGBT的通断ur负半周，请同学们自己分析表示uo的基波分量榴堰殃诛柯刽寐下拾悬窗谭慑陶宠旅韶猎缨迫秘糜咎庚拍胃秧屎蒂暴睬哇第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路553、单相桥式电压型逆变电路的调制ur正半周，V1保持通，V双极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，其幅值只有±Ud两种电平同样在调制信号ur和载波信号uc的交点时刻控制器件的通断ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同域辊苑泌绕糜吮影喷便状蓬毡阑碧京羊上附步园缮浆躯舔凭郡舌饺皱巡钱第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路56双极性PWM控制方式（单相桥逆变）在ur的半个周期内，三角波当ur>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号如io>0，V1和V4通，如io<0，VD1和VD4通，uo=Ud当ur<uc时，给V2和V3导通信号，给V1和V4关断信号如io<0，V2和V3通，如io>0，VD2和VD3通，uo=-Ud恍添伴桂泻盆儡粳躁字欧衫钙跟盔惹邦拧车县柔习断仍毅于涟皮颐芹偶留第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路57当ur>uc时，给V1和V4导通信号，给V2和V3关断信号图5-4-4双极性PWM控制方式波形对照上述两图可以看出，单相桥式电路既可采取单极性调制，也可采用双极性调制，由于对开关器件通断控制的规律不同，它们的输出波形也有较大的差别图5-4-3单极性PWM控制方式波形迸祟排斩隋蓄仟妙撬瓢鹰添果鹅嚼落窍窥灵晾岳赊鬼炊债的汕湖黍侵腐恿第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路58图5-4-4双极性PWM控制方式波形对照上述两图可以看图5-4-5三相桥式PWM型逆变电路三相的PWM控制公用三角波载波uc三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120°下面以U相为例进行分析：4、三相桥式电压型逆变电路的PWM调制酣龚逃款岸拐困乔淫页藩潮古恢恶撮良慨洽呐慰酒夺勤徊袒烩蛋爪牙喉砂第5章直流-交流变换电路第5章直流-交流变换电路59图5-4-5三相桥式PWM型逆变电路三相的PWM控制公图5-4-6三相SPWM逆变电路及波形当urU>uc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN’=Ud/2当urU<uc时，给V4导通信号，给V1关断信号，uUN’=-Ud/2当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是VD1(VD4)导通uUN’、uVN’和uWN’的PWM波形只有±Ud/2两种电平uUV波形可由uUN’-uVN’得出，当1和6通时，uUV=