電力電子學陳堅第四章ppt課件

1、電力電子學電力電子學電力電子變換和控制技術(shù)電力電子變換和控制技術(shù)第三版第三版陳陳 堅堅 編著編著華中科技大學華中科技大學第四章第四章 直流直流/ /交流變換器逆變器交流變換器逆變器4.1 逆變器的類型和性能目的4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理4.3 單相逆變器單脈波脈沖寬度控制4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)4.5 三相逆變電路任務原理4.6 大功率逆變電路第四章第四章 直流直流/ /交流變換器交流變換器4.1 逆變器的類型和性能目的4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理4.3 單相逆變器單脈波脈沖寬度控制4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)4.5 三相逆變電路任務原理4.6 大功率逆變電路n逆變器

2、的類型n逆變器輸出波形性能目的4.1 4.1 逆變器的類型和性能目的逆變器的類型和性能目的n逆變器的類型n逆變器輸出波形性能目的4.1 4.1 逆變器的類型和性能目的逆變器的類型和性能目的根據(jù)直流電源的特性不同可分為：根據(jù)直流電源的特性不同可分為： 電壓型逆變器電壓型逆變器VSIVSI 電流型逆變器電流型逆變器CSI CSI CdLdVSI VSI 特點：特點：直流輸入具有電壓源特性，故逆變輸直流輸入具有電壓源特性，故逆變輸出也呈現(xiàn)電壓源特性。出也呈現(xiàn)電壓源特性。橋臂不可直通，輸出不可短路。橋臂不可直通，輸出不可短路。CSI CSI 特點：特點：直流輸入具有電流源特性，故逆變輸直流輸入具有電流

3、源特性，故逆變輸出也呈現(xiàn)電流源特性。出也呈現(xiàn)電流源特性。橋臂可直通，輸出可短路。橋臂可直通，輸出可短路。CSICSI運用不廣泛的緣由：運用不廣泛的緣由：電感儲能密度小，導致安裝的體積大，笨重。電感儲能密度小，導致安裝的體積大，笨重。多數(shù)全控器件不具備逆阻特性。多數(shù)全控器件不具備逆阻特性。按逆變器電路構(gòu)造不同分為：按逆變器電路構(gòu)造不同分為： 單相半橋單相半橋 單相全橋單相全橋 推挽逆變推挽逆變 三相橋式三相橋式 * * *a ab bA AB BO ODV1T2T1D2D負負載載* *推推挽挽式式單單相相逆逆變變電電路路2dV2dV1T1D3D3T5T5D4D4T6T6D2D2Taibiciab

4、cPQ0Co2nCo1T1T2D1D2ZaiaVDT3T4D3D4ZaiaVDT1D1T4D4b也稱H橋其它分類方式其它分類方式按輸出電壓不同分為：按輸出電壓不同分為：1. 1. 恒壓恒頻型恒壓恒頻型CVCFCVCF：Constant Voltage Constant Constant Voltage Constant Frequency Frequency 2. 2. 變壓變頻型變壓變頻型VVVFVVVF：Variable Voltage Variable Variable Voltage Variable Frequency Frequency 3. 3. 脈沖電壓電流型脈沖電壓電流型按開

5、關(guān)器件不同及換流關(guān)斷方式不同分類：按開關(guān)器件不同及換流關(guān)斷方式不同分類：1.1.自關(guān)斷型自關(guān)斷型2.2.強迫關(guān)斷型強迫關(guān)斷型3.3.電網(wǎng)換流型有源逆變或負載反電動勢換流電網(wǎng)換流型有源逆變或負載反電動勢換流4.4.負載諧振換流型負載諧振換流型n逆變器的類型n逆變器輸出波形性能目的4.1 4.1 逆變器的類型和性能目的逆變器的類型和性能目的n 諧波系數(shù) HFHarmonic Factorn 總諧波系數(shù) THD Total Harmonic Distortionn 畸變系數(shù) DF Distortion Factorn 最低次諧波 LOH Lowest-Order Harmonic逆變器輸出波形性能目

6、的逆變器輸出波形性能目的n 諧波系數(shù) HFHarmonic Factorn 總諧波系數(shù) THD Total Harmonic Distortionn 畸變系數(shù) DF Distortion Factorn 最低次諧波 LOH Lowest-Order Harmonic逆變器輸出波形性能目的逆變器輸出波形性能目的諧波系數(shù) HF諧波系數(shù)定義： 第n次諧波分量的有效值和基波分量的有效值之比。 定義公式： HFn = Vn / V1無效成份有效成份越小越好意義： HF表征了某一次諧波含量相對大小。 n 諧波系數(shù) HFHarmonic Factorn 總諧波系數(shù) THD Total Harmonic Di

7、stortionn 畸變系數(shù) DF Distortion Factorn 最低次諧波 LOH Lowest-Order Harmonic逆變器輸出波形性能目的逆變器輸出波形性能目的2211nnVVTHD總諧波系數(shù) THDTHD定義： 一切非基波分量的有效值與基波分量有效值之比。 定義公式： 總無效成份有效成份越小越好理想正弦為零意義： THD表征了實踐波形與理想基波正弦分量的差別程度。 公式變形： 111111212VVVVVVVVTHDnnn 諧波系數(shù) HFHarmonic Factorn 總諧波系數(shù) THD Total Harmonic Distortionn 畸變系數(shù) DF Distor

8、tion Factorn 最低次諧波 LOH Lowest-Order Harmonic逆變器輸出波形性能目的逆變器輸出波形性能目的畸變系數(shù) DF畸變系數(shù)：各次諧波分量經(jīng)過加權(quán)以后的總有效值與基波有效值之比。加權(quán)的含義：濾波器對不同的頻率分量衰減不同，故濾波后的各諧波分量不再是濾波前的值。應該將濾波器對諧波的衰減效應表達出來。不同類型的濾波器對一樣頻率的諧波衰減也不同。DF的意義：評價非正弦周期波形經(jīng)過濾波以后的畸變 程度。DFI：對應一階濾波器2211nnInVVDFDF 的定義式DFII：對應一階濾波器22211nnIInVVDF第n次諧波經(jīng)過濾波器后，衰減為原來的1/n2第n次諧波經(jīng)過濾

9、波器后，衰減為原來的1/nn 諧波系數(shù) HFHarmonic Factorn 總諧波系數(shù) THD Total Harmonic Distortionn 畸變系數(shù) DF Distortion Factorn 最低次諧波 LOH Lowest-Order Harmonic逆變器輸出波形性能目的逆變器輸出波形性能目的最低次諧波 LOH最低次諧波：間隔基波頻率最近的諧波 關(guān)注LOH的緣由： 逆變器的濾波器普通具有低通特性，對高次諧波衰減劇烈。因此濾波器設計時重點思索濾波器對最低次諧波的衰減效果。 LOH的決議要素： 1. 調(diào)制方式 2. 開關(guān)頻率第四章第四章 直流直流/ /交流變換器交流變換器4.1

10、逆變器的類型和性能目的4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理4.3 單相逆變器單脈波脈沖寬度控制4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)4.5 三相逆變電路任務原理4.6 大功率逆變電路4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理 單相半橋逆變電路 單相全橋逆變電路 變壓器中心抽頭推挽逆變電路4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理 單相半橋逆變電路 單相全橋逆變電路 變壓器中心抽頭推挽逆變電路單相半橋逆變原理電阻負載 電容很大，近似以為電容電壓不變。 電容相等，電壓均分。 T1、T2周期性交替通、斷，產(chǎn)生交變的Van圖圖4 4. .2 2 單單相相半半橋橋逆逆變變電電路路及及電電壓壓電電流流波波形形t0ai1D

11、2D1T2TR-L( (e e ) )R R- -L L負負載載電電流流波波形形t0ai1D2D1T2TamiLfVida m081( (d d) )電電感感負負載載電電流流波波形形t0aiO ON N1T2TO ON N0T043T041T( (c c) )電電阻阻負負載載電電流流波波形形t0DV21a nv( (b b ) )電電壓壓波波形形1T2T驅(qū)動驅(qū)動20T0T230TT1驅(qū)動導通時，T2關(guān)斷。2. T2驅(qū)動導通時，T1關(guān)斷tnnVvDnan sin2,5,3,1 DDVVV45.021Co2nCo1T1T2D1D2ZaiaVD單相半橋逆變原理純電感負載圖圖 4 4 . . 2 2

12、單單 相相 半半 橋橋 逆逆 變變 電電 路路 及及 電電 壓壓 電電 流流 波波 形形t0ai1D2D1T2TR -L( ( e e ) ) R R - - L L 負負 載載 電電 流流 波波 形形t0ai1D2D1T2Ta miLfVida m081( ( d d ) ) 電電 感感 負負 載載 電電 流流 波波 形形t0aiO O N N1T2TO O N N0T043T041T( ( c c ) ) 電電 阻阻 負負 載載 電電 流流 波波 形形t0DV21a nv( ( b b ) ) 電電 壓壓 波波 形形1T2T驅(qū)動驅(qū)動20T0T230TT1驅(qū)動導通時，T2關(guān)斷。2. T2驅(qū)動

13、導通時，T1關(guān)斷電流為什么沒有直流分量？電流為什么沒有直流分量？tiLdtdiLVaaD2amamamDfLiTLiTiLV882/4Co2nCo1T1T2D1D2ZaiaVD圖圖 4 4 . . 2 2 單單 相相 半半 橋橋 逆逆 變變 電電 路路 及及 電電 壓壓 電電 流流 波波 形形t0ai1D2D1T2TR-L( ( e e) ) R R - - L L 負負 載載 電電 流流 波波 形形t0ai1D2D1T2TamiLfVidam081( ( d d ) ) 電電 感感 負負 載載 電電 流流 波波 形形t0aiO O N N1T2TO O N N0T043T041T( ( c

14、c ) ) 電電 阻阻 負負 載載 電電 流流 波波 形形t0DV21anv( ( b b) ) 電電 壓壓 波波 形形1T2T驅(qū)動驅(qū)動20T0T230T單相半橋逆變原理阻感負載 5 , 3 , 11)(sinnnnmatnnZVi22)(LnRZnCo2nCo1T1T2D1D2ZaiaVD4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理 單相半橋逆變電路 單相全橋逆變電路 變壓器中心抽頭推挽逆變電路單相全橋逆變原理電阻負載ttt( b) 負載電壓( c) 電阻負載電流波形( d) 電感負載電流波形t( e) R- L負載電流波形( f ) 輸入電流波形1T驅(qū)動4T1T驅(qū)動4T2T驅(qū)動3TabVaiai

15、000000T40T430T20T1T4T2T3T2D3D4D1D1T4T2T3T2T3T1T4TR負載L負載aiRL負載2tDi2D3D1D4DT1、T4一組，T2、T3一組兩組器件周期性交替通、斷產(chǎn)生交變的VabT1、T4驅(qū)動導通，T2、T3關(guān)斷T2、T3驅(qū)動導通，T1、T4關(guān)斷ttttVvDab7sin715sin513sin31sin4DDmVVV27. 141DDVVV9 . 0221mDnmVnVnV114T3T4D3D4ZaiaVDT1D1T4D4bidttt(b )負 載 電 壓(c )電 阻 負 載 電 流 波 形(d )電 感 負 載 電 流 波 形t(e )R -L 負

16、載 電 流 波 形(f)輸 入 電 流 波 形1T驅(qū) 動4T1T驅(qū) 動4T2T驅(qū) 動3Ta bVaiai000000T40T430T20T1T4T2T3T2D3D4D1D1T4T2T3T2T3T1T4TR 負 載L 負 載aiR L 負 載2tDi2D3D1D4D單相全橋逆變原理電感負載T1、T4通，T2、T3斷時。T2、T3通，T1、T4斷時。amamamaaDfLiTLiTiLtiLdtdiLV442/2iam=VD/4fL T3T4D3D4ZaiaVDT1D1T4D4bid單相全橋逆變原理阻感負載ttt(b)負載電壓(c)電阻負載電流波形(d)電感負載電流波形t(e)R-L負載電流波形(

17、f)輸入電流波形1T驅(qū)動4T1T驅(qū)動4T2T驅(qū)動3TabVaiai000000T40T430T20T1T4T2T3T2D3D4D1D1T4T2T3T2T3T1T4TR負載L負載aiRL負載2tDi2D3D1D4Dttt( b ) 負載電壓( c ) 電阻負載電流波形( d ) 電感負載電流波形t( e ) R - L 負載電流波形( f ) 輸入電流波形1T驅(qū)動4T1T驅(qū)動4T2T驅(qū)動3Ta bVaiai000000T40T430T20T1T4T2T3T2D3D4D1D1T4T2T3T2T3T1T4TR 負載L 負載aiR L 負載2tDi2D3D1D4D5 , 3 , 11)(sinnnnm

18、atnnZVi)sin(141221tLRViDaT3T4D3D4ZaiaVDT1D1T4D4bid4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理 單相半橋逆變電路 單相全橋逆變電路 變壓器中心抽頭推挽逆變電路單相全橋逆變原理阻感負載* * *a ab bA AB BO ODV1T2T1D2D負負載載* *推推挽挽式式單單相相逆逆變變電電路路推挽逆變電路 僅二個開關(guān)T1、T2輪番導電180度 開關(guān)管斷態(tài)電壓高一倍 2VD 要輸出變壓器 適用于低壓小功率、須隔離的運用第四章第四章 直流直流/ /交流變換器交流變換器4.1 逆變器的類型和性能目的4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理4.3 單相逆變器單脈

19、波脈沖寬度控制4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)4.5 三相逆變電路任務原理4.6 大功率逆變電路經(jīng)過輸入直流調(diào)壓：可可控控整整流流方方案案 可可控控直直流流電電源源逆逆變變器器負負載載+-交交流流電電源源直直流流環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)濾濾波波器器斬斬波波調(diào)調(diào)壓壓方方案案DC/DC斬斬波波器器逆逆變變器器負負載載二二極極管管整整流流器器濾濾波波器器以上兩種調(diào)壓方式均需求可控的直流輸入以上兩種調(diào)壓方式均需求可控的直流輸入逆變器本身調(diào)壓：ABCDRLS1S2S3S4C基基本本逆逆變變電電路路0v1vDVX-Axis1vDovE0 t tX-Axis1vov0 t CTonTonT (b) 方方波波(c) 寬寬度度 方

20、方波波t T/2TPWM輸輸出出電電壓壓波波形形0ov2Ttov2T 2tovo180o180 DVDV180不可調(diào)壓單脈沖調(diào)制調(diào)壓多脈沖調(diào)制調(diào)壓單脈沖調(diào)壓方式Nt0.5VD-0.5VDVan T1 T1、T2T2橋臂輸出電壓波形橋臂輸出電壓波形T3、T4橋臂輸出電壓波橋臂輸出電壓波形形tVbn0.5VD-0.5VDT1、T2橋臂按180方式開關(guān)T3、T4橋臂按180方式開關(guān)兩橋臂驅(qū)動信號錯開角Vab=Van-Vbn 全橋電路輸出電壓全橋電路輸出電壓Vab的波形的波形tVabVD-VD輸出電壓大?。?ttttVtvDab7sin27sin715sin25sin513sin23sin31sin2

21、sin4改動移相角改動移相角，也就調(diào)理了輸出電壓電壓。故也稱移相調(diào)壓，也就調(diào)理了輸出電壓電壓。故也稱移相調(diào)壓nT3T4D3D4ZaiaVD/2T1D1T4D4bidVD/2單脈沖調(diào)壓的電壓調(diào)理特性2sin41DmVV基波幅值：基波幅值：諧波幅值：諧波幅值：nVnnVVmDnm12sin4輸出電壓大小平滑可調(diào)輸出基波頻率可調(diào)低次諧波幅值大，濾除困難。第四章第四章 直流直流/ /交流變換器交流變換器4.1 逆變器的類型和性能目的4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理4.3 單相逆變器單脈波脈沖寬度控制4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)4.5 三相逆變電路任務原理4.6 大功率逆變電路4.4 正弦脈沖寬度

22、調(diào)制技術(shù) SPWM根本原理 雙極性SPWM調(diào)制 單極性SPWM調(diào)制 規(guī)那么采樣SPWM SPWM的諧波特性4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù) SPWM根本原理 雙極性SPWM調(diào)制 單極性SPWM調(diào)制 規(guī)那么采樣SPWM SPWM的諧波特性 指定諧波消除調(diào)制沖量等效原理iitVm sin1 t期期 間間 tdV 大小、波形不一樣的窄脈沖變量作用于慣性系統(tǒng)時，只需它們的沖量面大小、波形不一樣的窄脈沖變量作用于慣性系統(tǒng)時，只需它們的沖量面積，即變量對時間的積分相等，其作用效果一樣。換而言之，無論沖量積，即變量對時間的積分相等，其作用效果一樣。換而言之，無論沖量的表現(xiàn)方式如何，只需是沖量等效的脈沖作用在慣性

23、系統(tǒng)上，慣性系統(tǒng)的的表現(xiàn)方式如何，只需是沖量等效的脈沖作用在慣性系統(tǒng)上，慣性系統(tǒng)的輸出或呼應是根本一樣的。輸出或呼應是根本一樣的。 正弦形 電壓iitVm sin1 t期期 間間 tdV 正弦電流正弦等效窄脈沖 序列正弦電流基于沖量等效原理的直接SPWMtVtvm s i n)(1 0t45212378921 0tdVdV)( tva b( b )( tv1 0312451 098761 051 071 09120( a )( b ) S P WM等等效效電電壓壓( a ) 正正弦弦電電壓壓312345tVtvm s i n)(1 0t45212378921 0tdVdV)( tva b( b

24、 )( tv1 0312451 098761 051 071 09120( a )( b ) S P WM等等效效電電壓壓( a ) 正正弦弦電電壓壓312345 SSSmSSmKTTKmKTTKabKDTKTTVKTTKVdttVdttvTVSSSS21sin21sin2cos1cos)sin()(11)1(1)1(KsSDmSKSKKTTVVTTDsin)21sin(21KDK 按正弦規(guī)律變化，故脈沖面積按正弦規(guī)律變化M：調(diào)制比DSsmVTTMV)21sin(21輸出電壓基波與M成正比：4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù) SPWM根本原理 雙極性SPWM調(diào)制 單極性SPWM調(diào)制 規(guī)那么采樣SPW

25、M SPWM的諧波特性 指定諧波消除調(diào)制雙極性SPWM脈沖生成T3T4D3D4ZaiaVDT1D1T4D4bid雙極性SPWM的脈沖面積T3T4D3D4ZaiaVDT1D1T4D4bidcmrcmrcmCKVvVvVEHBFAEABTTD1212DDCKCDKCDKabVDVTTTVTTVTV121/2/rcmDabvVVVtVVVVVtVVVtvtvrDcmrmDcmrrmDcmrabsinsin)()(1雙極性SPWM的特性tVtVMtVVVtvrmrDrDcmrmabsinsinsin)(11基波特性：基波特性：基波大小與調(diào)制比M成正比諧波波特性：諧波波特性：消除了低次諧波，3,5,7.

26、等次諧波沒有了。LOH在開關(guān)頻率附近，載波比N越大，LOH越高，有利于濾波。諧波幅值可以與基波相比較甚至更大。THD會如何？假設假設M大于大于1會怎樣？會怎樣？SPWM的優(yōu)點00.5-1011.520.4THD=65.5%V1m=0.748VD單脈沖寬度調(diào)制濾波前波形10-100.51.52THD=160%V1m=0.748VDN = 50雙極性SPWM濾波前波形32mH50f由于由于SPWM的諧波頻率高，濾波器對其有劇烈的衰減作用的諧波頻率高，濾波器對其有劇烈的衰減作用 單脈沖寬度調(diào)制濾波后波形0.520-101THD=52.4%V1m=0.74VD1.5THD =4.83%V1m=0.74

27、VD0.8-0.8000.52雙極性SPWM濾波后波形1.54.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù) SPWM根本原理 雙極性SPWM調(diào)制 單極性SPWM調(diào)制 規(guī)那么采樣SPWM SPWM的諧波特性 指定諧波消除調(diào)制單極性SPWM脈沖生成nT3T4D3D4ZaiaVD/2T1D1T4D4bidVD/2單極性SPWM脈沖面積nT3T4D3D4ZaiaVD/2T1D1T4D4bidVD/2cmkrmcmrckckkVVVvEAFBECFCTTTTDsin4/2/2/kcmrmDckDabVVVTTVVsin2/tVMVrDabsin1單極性SPWM特點 dnnVVV22 M2132)( nV1V1513VV

28、1711VV 3125VV 2927VV cmrmVVM 時時基基波波和和諧諧波波值值6,14 PN0 00 0. .2 20 0. .4 40 0. .6 60 0. .8 81 1. .0 00 0. .2 20 0. .4 40 0. .6 60 0. .8 8N=7時，基波與諧波相對值基波特性：基波特性：基波大小與調(diào)制比M成正比諧波波特性：諧波波特性：消除了低次諧波，3,5,7.等次諧波沒有了。諧波幅值依然可以與基波相比較甚至更大。LOH在兩倍開關(guān)頻率附近，比雙極性SPWM優(yōu)越。tVMVrDabsin1 最低次諧波頻率提高一倍，相當于單極性調(diào)制兩倍開關(guān)頻率的效最低次諧波頻率提高一倍，相

29、當于單極性調(diào)制兩倍開關(guān)頻率的效果，所以也稱單極倍頻果，所以也稱單極倍頻SPWM。4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù) SPWM根本原理 雙極性SPWM調(diào)制 單極性SPWM調(diào)制 規(guī)那么采樣SPWM SPWM的諧波特性 指定諧波消除調(diào)制規(guī)那么采樣SPWMcmrsbcmrsavtvTTvtvTT)(14)(1421 ， ， 不對稱規(guī)那么采樣：對稱規(guī)那么采樣：cmorrsbavtvTTT)(142 1差別：差別：不對稱規(guī)那么采樣的脈寬計算量、采不對稱規(guī)那么采樣的脈寬計算量、采樣頻率是對稱規(guī)那么采樣的樣頻率是對稱規(guī)那么采樣的2倍倍不對稱調(diào)制的采樣頻率是開關(guān)頻率的不對稱調(diào)制的采樣頻率是開關(guān)頻率的2倍。倍。不對稱規(guī)

30、那么采樣的諧波比對稱規(guī)那不對稱規(guī)那么采樣的諧波比對稱規(guī)那么采樣小。么采樣小。4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù) SPWM根本原理 雙極性SPWM調(diào)制 單極性SPWM調(diào)制 規(guī)那么采樣SPWM SPWM的諧波特性 指定諧波消除調(diào)制雙極性SPWM諧波特性邊帶諧波載波倍頻諧波基波分量 )()(cos2)(sin)2(14 )(cos2sin)2(14 )cos()(1)0(01rrccmnnnDccmDrrDabtntmnmMmJmVtmmMmJmVtMVtvn 基波的頻率、相位均與調(diào)制波或參考波一樣，基波幅值為MVD。n 輸出波形不含載波偶次倍頻諧波。n 諧波間隔為兩倍基波頻率，奇次載頻兩側(cè)為偶此邊帶諧波

31、，偶次載頻兩側(cè)為奇次邊帶諧波。0250.50.751.0雙極性SPWM頻譜圖M=0.75N=15單極性SPWM諧波特性tntmnmMmJmVtMVtvrcmnnDrDab) 12(2cos) 1(cos)(214 cos)(112 n 基波的頻率、相位均與調(diào)制波或參考波一樣，基波幅值為MVD。n 輸出電壓中不含載波頻率偶次倍頻及其邊帶諧波。n 載波偶次倍頻兩側(cè)也僅含奇次邊帶諧波簇。10203040506070051.0M=0.75N=15規(guī)那么采樣SPWM諧波特性：會產(chǎn)生基波邊帶諧波，但很小，可忽略。不對稱規(guī)那么采樣載波頻率兩側(cè)既有奇次邊帶諧波也有

32、偶次邊帶諧波。對稱規(guī)那么采樣單極倍頻SPWM不能完全消除奇次倍頻的邊帶諧波。異步伐制：同步伐制：載波比是整數(shù)。異步伐制：載波比不是整數(shù)次諧波：異步伐制時諧波頻率不再是基波的整數(shù)倍，稱為次諧波。低載波比時，對次諧波的思索。4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù) SPWM根本原理 雙極性SPWM調(diào)制 單極性SPWM調(diào)制 規(guī)那么采樣SPWM SPWM的諧波特性 指定諧波消除調(diào)制SHESelected Harmonic Elimination脈寬調(diào)制 017cos7cos7cos24015cos5cos5cos241coscoscos24321732153211DmDmDDmVVVVVMVV采用SHE的緣由：載

33、波比小，諧波頻率太低 求各次傅里葉級數(shù)： 第四章第四章 直流直流/ /交流變換器交流變換器4.1 逆變器的類型和性能目的4.2 電壓型單相方波逆變電路任務原理4.3 單相逆變器單脈波脈沖寬度控制4.4 正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)4.5 三相逆變電路任務原理4.6 大功率逆變電路4.5 三相逆變電路任務原理 電壓型三相逆變?nèi)蝿赵?電流型三相逆變?nèi)蝿赵?三相逆變器SPWM調(diào)制 諧波注入SPWM 空間矢量調(diào)制4.5 三相逆變電路任務原理 電壓型三相逆變?nèi)蝿赵?電流型三相逆變?nèi)蝿赵?三相逆變器SPWM調(diào)制 諧波注入SPWM 空間矢量調(diào)制三相逆變器構(gòu)成2dV2dVABCFED1T1D3D3T5T5D2

34、D2T6T6D4D4T5D5T 3T 3D1D1T 4T 4D6T 6D2D2T （b）電路圖單相逆變器合成三相單相逆變器合成三相電路實現(xiàn)電路實現(xiàn)三個單相逆變器組合；三個單相逆變器組合；每個逆變器基波互差每個逆變器基波互差120；輸出用三相變壓器耦合輸出用三相變壓器耦合構(gòu)成三相電壓。構(gòu)成三相電壓。A相：相：T1、T4、T1、T4B相：相：T3、T6、T3、T6 C相：相：T5、T2、T5、T2每相一個每相一個H橋，適宜大功率運用橋，適宜大功率運用三相橋式逆變器2dV2dV1T1D3D3T5T5D4D4T6T6D2D2TaibiciabcPQ0（a）電路三個單相半橋逆變器構(gòu)成：三個單相半橋逆變器

35、構(gòu)成：每個半橋均每個半橋均180導電方式，導電方式，所以所以Vao、Vbo、Vco是是180方波方波半橋基波之間互差半橋基波之間互差120導電順序：導電順序：123234 345 456 561 612 123Vab、Vbc、Vca：120方波方波負載電壓分析2dV2dV1T1D3D3T5T5D4D4T6T6D2D2TaibiciabcPQ0aibiciabibcicaia ab bc cca aaibiciabibcicai三角形負載三角形負載abcaVaincibiccaV.abV.bcV.anV.abbnV.cnV.n1.51.531caV. 星形負載星形負載)(31)(31.bccac

36、nabbcbnVVVVVVcaabcnbnanancaancnabbnanVVVVVVVVVVVV.)(300cnbnancnbnanVVVZVZVZV)(31.caabanVVV負載電壓波形)(31)(31)(31.bccacnabbcbncaabanVVVVVVVVV 負載星形連接時：負載星形連接時：tttttVtvDAB13sin13111sin1117sin715sin51sin32)(tttttVtvDAN13sin13111sin1117sin715sin51sin2)(4.5 三相逆變電路任務原理 電壓型三相逆變?nèi)蝿赵?電流型三相逆變?nèi)蝿赵?三相逆變器SPWM調(diào)制 諧波注入S

37、PWM 空間矢量調(diào)制三相電流型逆變器星形負載(a) 電路電路:星型負載星型負載R RU Ud dL LdiT T1 1T T3 3T T5 5T T2 2T T6 6T T4 4a ab bc cR RR Rn naibici2222222222T T1 1ttttttttttV Vg g1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 5T T6 6T T6 6V Vg g2 2V Vg g3 3V Vg g4 4V Vg g5 5V Vg g6 6000000aibici0000abidIT T1 1T T2 2T T3 3T T4 4T T5 50120( (b b) ) 波波形形（

38、導導電電類類型型）L很大，很大，id恒定恒定120度導電方式，僅兩個開關(guān)同時度導電方式，僅兩個開關(guān)同時導電導電1223 34 45 56 61 12三相電流型逆變器三角形負載2222ttttaibici0000a bidI01 2 0( b ) 波波 形形 （ 導導 電電 類類 型型 ）c ca ab bbiabiaicicaibci三角形負載三角形負載babccaabbabbcacaab)(3iiiiiiiiiiiiab0)(0)(bccaabbccaabiiiZiZiZi)(31baabiii2222ttttaibici0000abidI0120(b) 波波形形（ 導導電電類類型型）4.5

39、 三相逆變電路任務原理 電壓型三相逆變?nèi)蝿赵?電流型三相逆變?nèi)蝿赵?三相逆變器SPWM調(diào)制 諧波注入SPWM 空間矢量調(diào)制三相SPWM原理2dV2dV1T1D3D3T5T5D4D4T6T6D2D2TaibiciabcPQ0( (c c) )電壓波形圖電壓波形圖tttt00000Cv0Bv0AvcrvbrvarvcvDDAom_DVVVVVMVVVV866. 023212121DmaxDcmrmAom線電壓最大值三相調(diào)制波正弦對稱。三相調(diào)制波正弦對稱。三相共用載波。三相共用載波。改動調(diào)制比改動調(diào)制比M，可改動，可改動輸出電壓。輸出電壓。改動載波比改動載波比N可改動可改動LOH。+- -1 1

40、+ +- -+- -1 1+ +- -V Vg g1 1 T T 1 1V Vg g4 4 T T 4 4V Vg g6 6 T T 6 6V Vg g3 3 T T3 3cV+- -1 1+ +- -V Vg g2 2 T T 2 2V Vg g5 5 T T 5 5參參考考波波形形成成V VR R+ +rfcf oVoVrmV)(tVar)(tVbr)(tVcr( (b b) ) 驅(qū)驅(qū)動動信信號號- -4.5 三相逆變電路任務原理 電壓型三相逆變?nèi)蝿赵?電流型三相逆變?nèi)蝿赵?三相逆變器SPWM調(diào)制 諧波注入SPWM 空間矢量調(diào)制HISPWMHarmonic Injection SPWM

41、0 /2-1.001.03/22vr3vrvi3vc注入諧波的根本思想橋臂之間基波電壓峰值：H 橋 180調(diào)制：1.27VD三相180調(diào)制：1.1VDH 橋SPWM： VD三相SPWM ：0.866VDttttttMvvvvvvvvvrrrrrrrrrrCrBrACrBrAr3sin3sin3sin61)120sin()120sin(sin333333VAO1Vi3V AhAVBO1Vi3V BhBV CO1Vi3V ChCONZAZBZC15. 132諧波注入后的線電壓峰值可達：VD諧波注入后的調(diào)制比可達：4.5 三相逆變電路任務原理 電壓型三相逆變?nèi)蝿赵?電流型三相逆變?nèi)蝿赵?三相逆變

42、器SPWM調(diào)制 諧波注入SPWM 空間矢量調(diào)制空間矢量調(diào)制原理2dV2dV1T1D3D3T5T5D4D4T6T6D2D2TaibiciabcPQ0222323234323432dccjdcbjdcacojbojaoVSeVSeVSvevev A 軸 B 軸 22SVTsv C 軸 SV1 SV2 SV3 SV4 SV5 SV6 SV0 (-1-1-1) SV7 (1 1 1) (1-1-1) (11-1) (-11-1) (-111) (1-11) (-1-11) 11SVTsv Vr DV32 空間矢量定義：矢量合成原那么：伏秒平衡Vr (cos+jsin )Tsv1SV1+Tsv2SV2+Tsv0/7SV0 Sa、b、c= 1， 橋臂上管通，下管斷；Sa、b、c= -1，橋臂上管斷，下管通。23