chp6.2三相交流電壓型PWM變頻電源及控制方法要點(diǎn)課件

1、6.2 三相交流電壓型PWM變頻電源及控制方法6.2.1 變頻電源主電路的基本結(jié)構(gòu) 1 交-交變頻器（直接變頻器） 2 電壓源型和電流源型逆變器 3 用于直-交變換的兩電平和多電平逆變電路6.2.2 直-交逆變電源的輸出波形控制脈寬調(diào)制 1 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM） 2 空間磁動(dòng)勢(shì)矢量和空間電壓矢量 3 空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM) 43-1變頻器的分類(lèi)第1頁(yè)，共43頁(yè)。變頻調(diào)速=變頻器+交流電機(jī)變頻器就是把CVCF 的交流電轉(zhuǎn)換VVVF的交流電的裝置。變頻器有許多類(lèi)型：交-交變頻器，交直交變頻器軟硬開(kāi)關(guān)式,PWM(脈寬）,PAM（脈幅）兩電平，三電平和多電平高壓變頻器，中壓變頻器，通用

2、(低壓）變頻器交流電機(jī)：異步機(jī): 繞線式，鼠籠式同步機(jī): 它激式，自激式，永磁式6.2.1 變頻器的基本結(jié)構(gòu)43-2變頻器的分類(lèi)第2頁(yè)，共43頁(yè)。重點(diǎn):電壓型, 兩電平, PWM, 空間電壓矢量法43-3交-交變頻器第3頁(yè)，共43頁(yè)。1 交-交變頻器（直接變頻器）用于大容量,低速調(diào)速系統(tǒng), 不需減速齒輪箱. 如:軋鋼機(jī),球磨機(jī),水泥回轉(zhuǎn)窯等43-4直-交變頻器第4頁(yè)，共43頁(yè)。逆變器分為（按直流側(cè)電源的性質(zhì)分類(lèi)或儲(chǔ)能元件的性質(zhì)）： (1)電壓源型逆變器（VSI）； (2)電流源型逆變器（CSI）。 2 電壓源型和電流源型逆變器 直-交變頻器主要適用于中小功率、轉(zhuǎn)速較高、負(fù)載較平穩(wěn)的場(chǎng)合。頻率調(diào)

3、節(jié)范圍寬,功率因數(shù)高.43-5電壓源型和電流源型逆變器特點(diǎn)第5頁(yè)，共43頁(yè)。43-6兩電平和多電平逆變電路第6頁(yè)，共43頁(yè)。3 用于直-交變換的兩電平和多電平逆變電路用方波去逼近正弦波的方法有兩種：（1）用脈寬調(diào)制的方法（PWM）將一個(gè)電平“斬波”成 多個(gè)脈沖序列，該脈沖序列中的基波為所需的正弦波。（2）用多個(gè)不同寬度的方波電平組合成多電平的波形； 43-7多電平逆變電路稱(chēng)為兩電平逆變電路優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)和控制比較簡(jiǎn)單。存在問(wèn)題：直流電壓較高時(shí) 和 都較高，會(huì)帶來(lái)電磁污染、電機(jī)線圈的絕緣受損等一系列危害。 第7頁(yè)，共43頁(yè)。 多電平逆變電路兩種常用的多電平逆變電路:（1）中點(diǎn)嵌位的三電平電壓逆變電路

4、（2）串級(jí)多電平逆變電路 43-8中點(diǎn)嵌位的三電平電壓逆變電路第8頁(yè)，共43頁(yè)。（1）中點(diǎn)嵌位的三電平電壓逆變電路:43-9串級(jí)多電平逆變電路:Ud, Ud/2, 0施加于各個(gè)開(kāi)關(guān)器件的電壓被鉗位在Ud/2第9頁(yè)，共43頁(yè)。 （2）串級(jí)多電平逆變電路:43-10串級(jí)多電平逆變電路:H橋第10頁(yè)，共43頁(yè)。 如圖6.2.5，用圖（a）所示的多個(gè)H橋型的單相逆變單元，串聯(lián)后可以構(gòu)成圖（b）（圖中為三個(gè)串聯(lián)）所示的多電平逆變電路。由于每個(gè)單元的電平數(shù)為2，設(shè)串聯(lián)數(shù)為N，串聯(lián)后每個(gè)橋臂的電平數(shù)為2N1。43-11脈寬調(diào)制第11頁(yè)，共43頁(yè)。6.2.2 直-交逆變電源的輸出波形控制脈寬調(diào)制 本節(jié)以圖6.

5、2.3(a)所示的兩電平VSI為例，討論如何用VSI輸出的一個(gè)個(gè)方波去逼近所需的正弦波的脈寬調(diào)制方法。 脈寬調(diào)制方法主要分為:正弦波脈寬調(diào)制方法基于空間電壓矢量的調(diào)制方法內(nèi)容： 正弦波脈寬調(diào)制方法（復(fù)習(xí)） 空間電壓矢量的概念和調(diào)制方法 基于空間電壓矢量的調(diào)制方法重點(diǎn)：空間電壓矢量的概念和調(diào)制方法43-12脈寬調(diào)制第12頁(yè)，共43頁(yè)。復(fù)習(xí)PWM原理（西安交大的PPT）43-1 3SPWM第13頁(yè)，共43頁(yè)。 為了得到SPWM波形，采用正弦波作為基準(zhǔn)波信號(hào)(期望波）與載波信號(hào)比較的方法。1 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）(a)主電路示意圖 圖6.2.6 三相逆變電路及SPWM控制下的輸出波形三相電壓輸

6、出線電壓電動(dòng)機(jī)相電壓43-14 SPWM第14頁(yè)，共43頁(yè)。（1）調(diào)制方法：43-15 SPWM第15頁(yè)，共43頁(yè)。43-16 可輸出的線電壓最大值第16頁(yè)，共43頁(yè)。（2）可輸出的線電壓最大值：43-17同步調(diào)制和異步調(diào)制方式特點(diǎn)？第17頁(yè)，共43頁(yè)。 同步調(diào)制：載波比k為3 的倍數(shù), 能保證逆變器輸出波形的正、負(fù)半波對(duì)稱(chēng)，也能保證三相平衡。但低速時(shí),脈沖間隔大.（3）同步調(diào)制和異步調(diào)制方式：43-18空間磁動(dòng)勢(shì)矢量和空間電壓矢量根據(jù)載波頻率與調(diào)制波頻率的關(guān)系，調(diào)制方法又分為：載波比k =fsw/fout異步調(diào)制：在變頻器的變頻范圍內(nèi)，載波比N不等于常數(shù)。三相可能不對(duì)稱(chēng).分段同步調(diào)制：將同步

7、調(diào)制和異步調(diào)制結(jié)合起來(lái)，用同步調(diào)制保證輸出波形對(duì)稱(chēng)，用異步調(diào)制改善低速性能。分段同步調(diào)制第18頁(yè)，共43頁(yè)。(1) 現(xiàn)代電機(jī)控制理論所使用的電機(jī)模型旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)演示程序2 空間磁動(dòng)勢(shì)矢量和空間電壓矢量43-19空間磁動(dòng)勢(shì)矢量和空間電流矢量第19頁(yè)，共43頁(yè)。(2) 空間磁動(dòng)勢(shì)矢量和空間電流矢量時(shí)間變量空間位置43-20空間磁動(dòng)勢(shì)矢量和空間電流矢量第20頁(yè)，共43頁(yè)。43-21空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量第21頁(yè)，共43頁(yè)。(3) 空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量43-22空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量第22頁(yè)，共43頁(yè)。旋轉(zhuǎn)的空間電壓矢量43-23空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量第23頁(yè)，共43頁(yè)。43-24空間磁

8、鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量第24頁(yè)，共43頁(yè)。43-25空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM) 第25頁(yè)，共43頁(yè)。3 空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM)43-26空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM) 第26頁(yè)，共43頁(yè)。(1)基本電壓矢量及用基本矢量表示的空間電壓矢量 43-27空間電壓矢量調(diào)制中間6個(gè)為非零的基本電壓矢量方向由電機(jī)繞組在空間的位置確定 第27頁(yè)，共43頁(yè)。43-28空間電壓矢量調(diào)制第28頁(yè)，共43頁(yè)。43-29空間電壓矢量調(diào)制第29頁(yè)，共43頁(yè)。43-30空間電壓矢量調(diào)制第30頁(yè)，共43頁(yè)。43-31線性調(diào)制方法第31頁(yè)，共43頁(yè)。 (2) 線性調(diào)制方法 43-32線性調(diào)制方法第32頁(yè)，共4

9、3頁(yè)。有關(guān)SV-PWM的動(dòng)畫(huà)43-33線性調(diào)制方法第33頁(yè)，共43頁(yè)。 五段法 43-34線性調(diào)制方法第34頁(yè)，共43頁(yè)。43-35線性調(diào)制方法第35頁(yè)，共43頁(yè)。七段法：43-36線性調(diào)制方法第36頁(yè)，共43頁(yè)。空間矢量計(jì)算的基本步驟：43-37線性調(diào)制方法第37頁(yè)，共43頁(yè)。(3) 線性調(diào)制方法的特點(diǎn)43-38線性調(diào)制方法第38頁(yè)，共43頁(yè)。為何提高了調(diào)制率？附加了一個(gè)3次諧波分量43-39線性調(diào)制方法第39頁(yè)，共43頁(yè)。 *（4）空間電壓矢量 的非線性調(diào)制43-40線性調(diào)制方法第40頁(yè)，共43頁(yè)。43-41線性調(diào)制方法第41頁(yè)，共43頁(yè)。（1）復(fù)習(xí)了逆變電源中常用的主電路拓?fù)?。其中兩電平的VSI是目前交流傳動(dòng)系統(tǒng)中最常用的電路。（2）討論了控制逆變電路開(kāi)關(guān)器件的PWM方法: 基于“面積等效”用PWM波表示任意波形。本節(jié)（6.2節(jié)）小結(jié)43-42線性調(diào)制方法第42頁(yè)，共43頁(yè)。（3）空間電壓矢量（Space Voltage Vector）是一個(gè)重要的概念。由此，將產(chǎn)生空間磁動(dòng)勢(shì)矢量的三相電