華電現(xiàn)代電力電子課件5(研究生)

1、現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用2閱讀報告閱讀報告第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器“多電平逆變器多電平逆變器”或或“電力電子技術在電力電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用系統(tǒng)中的應用”現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用3第一次測驗第一次測驗第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器時間：時間：20071212內(nèi)容：前內(nèi)容：前 5 章章時長：時長：1小時小時現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用4直交換流器的基本概念直交換流器的基本概念第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 直流可控交流的變換裝置直

2、流可控交流的變換裝置 通常稱為逆變器通常稱為逆變器 無源逆變器：開關切換不依賴于交流側電源無源逆變器：開關切換不依賴于交流側電源 交直交變頻器的主要單元交直交變頻器的主要單元 功率傳輸方向的要求（運行象限）功率傳輸方向的要求（運行象限） 電壓源型與電流源型逆變器電壓源型與電流源型逆變器現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用5電壓源型逆變器的用途電壓源型逆變器的用途第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 交流電機（調(diào)速）驅動交流電機（調(diào)速）驅動 交流不停電電源（交流不停電電源（UPS） 用于電力系統(tǒng)的多種電力電子裝置用于電力系統(tǒng)的多種電力電子裝置 特殊用途電源特殊用途電源

3、現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用6電壓源型逆變器的分類電壓源型逆變器的分類第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 脈寬調(diào)制（脈寬調(diào)制（PWM）逆變器）逆變器 方波逆變器方波逆變器 單相電壓對消型逆變器單相電壓對消型逆變器 多電平逆變器多電平逆變器 現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用7開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用8開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電

4、子技術原理與應用9開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為正正TA+閉合，閉合，輸出電流輸出電流為為正正時時現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用10開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為正正TA+閉合，閉合，輸出電流輸出電流為為負負時時現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用11開關型逆變器的基本原理開關

5、型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為負負TA- -閉合，閉合，輸出電流輸出電流為為正正時時現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用12開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為負負TA- -閉合，閉合，輸出電流為輸出電流為負負時時現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用13開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關

6、型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用14開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM基本原理基本原理三角波載波三角波載波控制電壓控制電壓輸出電壓基波分量輸出電壓基波分量輸出電壓輸出電壓現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用15開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 PWM基本術語基本術語開關頻率開關頻率 fs 基波頻率基波頻率 f1 幅值調(diào)制率幅值調(diào)制率 ma 頻率調(diào)制率

7、頻率調(diào)制率 mf tricaVmV1sffmf現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用16開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器控制波形局部放大控制波形局部放大現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用17開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM波形的基波分量波形的基波分量tritri 2cdA ocvVVvVV1sinccvVt11tri1()sin2sin (1.0) 2cdAodaaVVvtVVmtm現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用18第五

8、章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制：線性調(diào)制與過調(diào)制控制：線性調(diào)制與過調(diào)制開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用19開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM波形頻譜（基本橋臂單元：線性調(diào)制）波形頻譜（基本橋臂單元：線性調(diào)制）開關頻率分量開關頻率分量基波分量基波分量二倍開關頻率二倍開關頻率附近分量附近分量現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用20開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM波形頻譜（基

9、本橋臂單元：過調(diào)制）波形頻譜（基本橋臂單元：過調(diào)制）低頻諧波分量低頻諧波分量基波分量基波分量低頻諧波分量低頻諧波分量開關頻率分量開關頻率分量現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用21開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM逆變器輸出電壓逆變器輸出電壓基波分量：線性調(diào)制基波分量：線性調(diào)制與過調(diào)制與過調(diào)制14()22ddAoVVV現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用22開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制的特點與控制準則控制的特點與控制準則 諧波集中

10、在開關頻率及其倍頻附近（線性調(diào)制）諧波集中在開關頻率及其倍頻附近（線性調(diào)制） 開關頻率應為基頻的奇數(shù)倍（雙電壓極性切換）開關頻率應為基頻的奇數(shù)倍（雙電壓極性切換） 同步調(diào)制與非同步調(diào)制同步調(diào)制與非同步調(diào)制 線性調(diào)制與過調(diào)制線性調(diào)制與過調(diào)制現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用23開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 “調(diào)制調(diào)制”：來自通信的概念與思路：來自通信的概念與思路 “沖量沖量”：來自力學的概念：來自力學的概念 電壓源與電流（作用于負載）的效應電壓源與電流（作用于負載）的效應 感性負載感性負載 可能的、實用的實現(xiàn)方法可能

11、的、實用的實現(xiàn)方法現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用24開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器方波控制方式：方波控制方式：波形與頻譜波形與頻譜現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用25單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電路圖電路圖現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用26單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：輸出電壓基波分量：輸出電壓基波分量( )( )( )( )( )2( ) B o

12、A ooA oB oA ovtvtvtvtvtvt -11()s i n (1 .0 ) oadavmVtm14()dodVVV現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用27單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：輸出電壓頻譜：輸出電壓頻譜現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用28單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：直流側電流：直流側電流具有具有“虛構虛構”濾波器的濾波器的PWM逆變器逆變器現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子

13、技術原理與應用29單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器11( )2sin( )2sin()oooovtVtitIt-*11( )( )2s in2s in ()ddooooVivtitVtIt-雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：直流側電流：直流側電流現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用30單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器11( )2sin( )2sin()oooovtVtitIt-*11( )( )2sin2sin()ddooooVivtitVtIt-雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：直流側電流

14、：直流側電流cosoodV IV*212() cos(2)dddiIIt-12oodV IV現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用31單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：直流側電流：直流側電流輸出電壓輸出電壓輸出電壓輸出電壓基波分量基波分量輸出電流輸出電流直流側電流直流側電流直流側電流直流側電流直流分量直流分量直流側電流直流側電流二倍頻分量二倍頻分量現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用32單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換P

15、WM：控制方式：控制方式B橋臂控制電壓橋臂控制電壓A橋臂控制電壓橋臂控制電壓TA導通導通tricvvTB導通導通tricvv-現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用33單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：輸出電壓波形（線性調(diào)制）：輸出電壓波形（線性調(diào)制）現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用34單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：線性調(diào)制與過調(diào)制：線性調(diào)制與過調(diào)制現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用35單

16、相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：輸出電壓基波分量：輸出電壓基波分量1()oadVmV14()dodVVV現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用36單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：輸出電壓頻譜：輸出電壓頻譜基波分量基波分量二倍開關頻率二倍開關頻率附近分量附近分量現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用37單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：直流側

17、電流：直流側電流現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用38單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電壓對消型控制：電壓對消型控制：輸出電壓波形輸出電壓波形單脈沖脈單脈沖脈寬調(diào)制寬調(diào)制現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用39單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電壓對消型控制：輸出電壓各分量幅值電壓對消型控制：輸出電壓各分量幅值4()sin()ohdVVhh現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用40單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電壓、電

18、流中的紋波輸出電壓、電流中的紋波現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用41單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器rip p le1( )( )( )oovtvtvt-rip p lerip p le01( )( )dtitvttkL輸出電壓、電流中的紋波輸出電壓、電流中的紋波現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用42單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電壓、電流中的紋波：方波控制方式輸出電壓、電流中的紋波：方波控制方式現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用43單相全橋逆變器單

19、相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電壓、電流中的紋波：輸出電壓、電流中的紋波：PWM控制方式控制方式現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用44單相推挽式逆變器單相推挽式逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電路圖電路圖 - -現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用45單相推挽式逆變器單相推挽式逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電路圖電路圖- - 現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用46單相推挽式逆變器單相推挽式逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器各種單相逆變器的開關利用率各種

20、單相逆變器的開關利用率0.16 方波控制方式的最大開關利用率：方波控制方式的最大開關利用率：0.125ma PWM控制方式（線性調(diào)制）的最大開關利用率：控制方式（線性調(diào)制）的最大開關利用率：現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用47三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電路圖電路圖現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用48三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓波形控制方式：輸出電壓波形現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用49三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變

21、器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓波形控制方式：輸出電壓波形現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用50三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓波形控制方式：輸出電壓波形現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用51三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓頻譜控制方式：輸出電壓頻譜現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用52三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓（線性調(diào)制）控制方式：輸出電壓（線性調(diào)制）

22、1()2dA NaVVm1133()()222LLANadVVmV現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用53三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：控制方式：輸出電壓（過調(diào)輸出電壓（過調(diào)制）制）現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用54三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器方波控制方式：方波控制方式：輸出電壓輸出電壓現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用55三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器方波控制方式：輸出電壓頻譜方波控制方式：輸出電壓頻譜現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用56三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電流中的紋波輸出電流中的紋波現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用57三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電流中的紋波（方波逆變器）輸出電流中的紋波（方波逆變器）現(xiàn)代電力電子技術原理與應用現(xiàn)代電力電子技術原理與應用58三相逆變器三