機車電力電子技術(shù) 課件 4.1 逆變器概述

1.升壓斬波電路復(fù)習(xí)提問3.斬波電路的工作原理2.二象限斬波器電機供電控制三相交流永磁同步電機問題提出：新能源汽車動力電池為直流電源，電機為三相交流變壓變頻電機，電源和負(fù)載之間需要什么樣的設(shè)備才能完成變壓變頻控制呢？動力電池包（直流電）新課引入驅(qū)動電機汽車工況控制驅(qū)動電機控制三相交流電控制（幅值、頻率、相位、相序）1.逆變概述2.電壓型全橋逆變器3.電壓型三相橋式逆變器4.脈寬調(diào)制控制電路第4章直—交逆變電路1.逆變分類2.逆變器組成3.逆變器分類4.逆變器的基本原理重點難點4-1認(rèn)知逆變電路概述一、逆變的分類

1.有源逆變把直流電逆變?yōu)橥l率的交流電反送到電網(wǎng)去，稱之為有源逆變。4-1認(rèn)知逆變電路概述

2無源逆變把直流電變換為交流電能后，直接向非電源負(fù)載供電的電路。4-1認(rèn)知逆變電路概述一、逆變的分類

2無源逆變（VVVF電源）變壓變頻逆變器無源逆變電路簡稱逆變器。（CVCF電源）定壓定頻逆變器電機逆變器為（VVVF）HXD3機車輔助逆變器泵類負(fù)載為CVCF逆變器，風(fēng)機類負(fù)載為VVVF逆變器。5-1認(rèn)知逆變電路概述一、逆變的分類

3.變頻器（變流器）

交-交變頻器交-直-交變流器優(yōu)點：能量可以雙向流動，可實現(xiàn)牽引或再生制動及電阻制動；轉(zhuǎn)矩脈動??；功率因數(shù)可接近于±1，容易實現(xiàn)三相異步電動機所要求的恒轉(zhuǎn)矩控制。（采用適當(dāng)?shù)腜WM技術(shù)）4-1認(rèn)知逆變電路概述二、逆變器的組成①主電路，包括電力電子器件、緩沖電路、構(gòu)成電路的導(dǎo)線及相關(guān)控制電器；電網(wǎng)用電裝置主電路驅(qū)動電路反饋信號參考值輸入輸出控制電路4-1認(rèn)知逆變電路概述②電力電子器件的門極控制與驅(qū)動電路；③控制電路，實現(xiàn)逆變器的調(diào)壓、調(diào)頻或穩(wěn)壓及通信等功能，通常由微處理器、模擬電子電路及數(shù)字電子電路等組成。三、逆變器的分類1.根據(jù)逆變器直流環(huán)節(jié)的性質(zhì)分：①電壓型逆變器采用大電容作Cd為儲能和濾波元件的逆變器，Cd的存在是為了保證直流環(huán)節(jié)電壓穩(wěn)定，因此也稱為支撐電容，直流環(huán)節(jié)相當(dāng)于電壓源。②電流型逆變器采用大電感Ld作為儲能和濾波元件，Ld設(shè)置為了使直流環(huán)節(jié)電流保持恒定，直流環(huán)節(jié)相當(dāng)于電流源。4-1認(rèn)知逆變電路概述三、逆變器的分類2.根據(jù)逆變器主電路結(jié)構(gòu)不同可分為單相逆變器、三相逆變器；半橋逆變器全橋逆變器；二電平逆變器、三電平逆變器、多電平逆變器等。3.逆變器按所用電力電子器件可分為半控型和全控型。4.按元器件導(dǎo)通角度可分為180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型兩種。5.根據(jù)逆變器輸出電壓和頻率的控制方法的不同可分為以下三種：①脈沖寬度調(diào)制（PWM），用此方法的逆變器稱為PWM逆變器，目前應(yīng)用最廣泛。②脈沖幅值調(diào)制（PAM），用此方法的逆變器稱為PAM逆變器。③方波逆變器或階梯波逆變器，這是最基本、控制最簡單的逆變器。4-1認(rèn)知逆變電路概述怎樣設(shè)計電路才能輸出負(fù)壓呢？uoOtUd－Udt1t2t3TOUdt直流電壓直流電電壓脈沖交流電（矩形波）斬波電路逆變電路+RUd_SuouoOtUdtontoffTUo+Ud_RuoS1S2S3S44-1認(rèn)知逆變電路概述（1）S1、S4

閉合，S2、S3斷開，R上電壓左正右負(fù)，UO=Ud；

電路原理圖＋－四、逆變器的基本原理uoOtUd－Ud電壓波形

Udtt1t2t3（2）S2、S3

閉合，S1、S4斷開，R上電壓左負(fù)右正，UO=－Ud。輸入為直流電，輸出為矩形波交流電，電壓一個周期內(nèi)，前半周為正，后半周為負(fù)。T?4-1認(rèn)知逆變電路概述高速開關(guān)IGBT

電路原理圖方波交變電壓＋－四、逆變器的基本原理uoOtUd－Ud電壓波形

Udtt1t2t3

結(jié)論：當(dāng)以頻率f交替切換S1、S4和S2、S3時，負(fù)載獲得交變電壓，其波形如圖所示。切換周期T=1/f，這樣，就將直流電壓Ud變換成交流電壓uo。開關(guān)S1～S4是由電力電子器件構(gòu)成的電子開關(guān)，通常為全控型器件IGBT。T直流電壓4-1認(rèn)知逆變電路概述開關(guān)的切換頻率即為交流電的頻率?小結(jié)1.逆變分類；2.逆變器組成；3.逆變器分類；4.逆變器的基本原理。4-1認(rèn)知逆變電路概述uoOtUd－UdUdtt1t2t3T遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道機車學(xué)院謝謝大家！再見機車教研室|鐵道機車教學(xué)團隊變頻變壓調(diào)速三相交流電機調(diào)速控制問題提出：新能源汽車動力電池為直流電源，電機為三相交流變壓變頻電機，電源和負(fù)載之間需要什么樣的設(shè)備才能完成變壓變頻控制呢？動力電池包（直流電）新課引入驅(qū)動電機3.三相異步牽引電動機為何要采用變頻變壓調(diào)速？知識準(zhǔn)備

改變定子頻率即可改變電機轉(zhuǎn)速，隨著定子頻率的增加，電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)增加，如果電壓不增加