機(jī)車(chē)電力電子技術(shù) 課件 4.2 電壓型逆變器

1.交-直-交變頻器的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：能量可以雙向流動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)牽引或再生制動(dòng)及電阻制動(dòng)；轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)??；功率因數(shù)可接近于±1，容易實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)所要求的恒轉(zhuǎn)矩控制。2.變頻器的類(lèi)型（中間直流環(huán)節(jié)的性質(zhì)）：

電壓型逆變器

電流型逆變器復(fù)習(xí)提問(wèn)3.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4.分析逆變器的工作原理①脈沖寬度調(diào)制（PWM）；②脈沖幅值調(diào)制（PAM）；③方波逆變器或階梯波逆變器。當(dāng)以頻率f交替切換S1、S4和S2、S3時(shí)，負(fù)載獲得交變電壓，交變電壓頻率為開(kāi)關(guān)切換頻率。復(fù)習(xí)提問(wèn)3000W逆變器，6000W峰值輸出；

DC

輸入：12V

/

24V，AC

輸出：110V

/

220V

/

240V

；1.單相全橋逆變器結(jié)構(gòu)、原理、輸出波形2.三相橋式逆變器結(jié)構(gòu)、原理、輸出波形新課引入重點(diǎn)、難點(diǎn)逆變器技術(shù)數(shù)據(jù)+Ud_S1S2S3S4Ruo_+問(wèn)題提出：實(shí)際電路開(kāi)關(guān)是什么樣的電力電子器件？4-2電壓型逆變器+Ud_VT1Ruo_+VT3VT2VT41.單相全橋逆變器(阻性負(fù)載）輸出電壓波形問(wèn)題：感性負(fù)載，電流連續(xù)咋辦？一、電壓型單相全橋逆變器負(fù)載為純電阻，負(fù)載電流波形怎樣？開(kāi)關(guān)元件為IGBT，儲(chǔ)能元件為電容4-2電壓型逆變器uoOtUdUdtt1t2t3TOtt1t2t3Tio輸出電流波形一、電壓型單相全橋逆變器（1）電路結(jié)構(gòu)2.單相全橋逆變器(感性負(fù)載）+Ud_VT1Zuo_+VT3VT2VT4釋放無(wú)功能量加二極管續(xù)流感性負(fù)載，電流連續(xù)開(kāi)關(guān)切換電壓由正變負(fù)電流不同步變化電流連續(xù)不能突變4-2電壓型逆變器一、電壓型單相全橋逆變器C儲(chǔ)能電容，Z感性負(fù)載，四個(gè)橋臂.（1）電路結(jié)構(gòu)2.單相全橋逆變器(感性負(fù)載）感性負(fù)載電流波形怎樣？全橋IGBT4-2電壓型逆變器（2）工作原理uoOtVT1VT4正半周，輸出電壓為Ud，t1~t2段，電源向負(fù)載供電，電流由0增大到最大值。Ud－UdT

/2T

輸出電壓波形輸入電壓波形UdOuoVT2VT3i

tt1t2t3t4iot5輸出電流波形t一、電壓型單相全橋逆變器2.單相全橋逆變器(感性負(fù)載）4-2電壓型逆變器uoOtVT1VT4Ud－UdT

/2T

輸出電壓波形輸入電壓波形UdOuoVT2VT3i

tt1t2t3t4iot5輸出電流波形t負(fù)半周，輸出電壓為﹣Ud，t2~t3段，電流由最大減小到0，負(fù)載向電容反饋電能。（2）工作原理2.單相全橋逆變器(感性負(fù)載）一、電壓型單相全橋逆變器4-2電壓型逆變器uoOtVT1VT4Ud－UdT

/2T

輸出電壓波形輸入電壓波形UdOuoVT1VT4VT2VT3i

tt1t2t3t4iot5輸出電流波形t負(fù)半周，輸出電壓為﹣Ud，t3~t4段，電流由0增加到反向最大，電源向負(fù)載供電。（2）工作原理2.單相全橋逆變器(感性負(fù)載）一、電壓型單相全橋逆變器4-2電壓型逆變器uoOtVT1VT4Ud－UdT

/2T

輸出電壓波形輸入電壓波形UdOuoVT1VT4VT2VT3i

tt1t2t3t4iot5輸出電流波形正半周，輸出電壓為Ud，t4~t5段，電流反向最大減小到0，負(fù)載向電容反饋電能。（2）工作原理2.單相全橋逆變器(感性負(fù)載）一、電壓型單相全橋逆變器4-2電壓型逆變器基波分量的有效值為：（2）數(shù)值關(guān)系2.單相全橋逆變器(感性負(fù)載）一、電壓型單相全橋逆變器4-2電壓型逆變器uoOtUd－UdUdtt1t2t3T小結(jié)（單相全橋逆變器）VT開(kāi)關(guān)管，VD續(xù)流二極管。電容C為支撐電容，起著緩沖無(wú)功能量的作用。2.波形輸入直流電，輸出矩形波交流電壓，幅值和電源電壓相等。感性負(fù)載時(shí)電流波形近似為鋸齒波。頻率為開(kāi)關(guān)切換頻率。1.電路3.數(shù)值關(guān)系方波逆變器一、電壓型單相全橋逆變器4-2電壓型逆變器問(wèn)題提出：?jiǎn)蜗嗄孀冸娐方Y(jié)構(gòu)已經(jīng)學(xué)過(guò)，三相電路結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)呢？交流變頻電機(jī)情境建立4-2電壓型逆變器二、電壓型三相橋式逆變器1.電路結(jié)構(gòu)3個(gè)半橋組成。

VT1~VT6為IGBT，

VD1~VD6為續(xù)流二極管，直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容。三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載星型連接。最基本的逆變器，可分為180°導(dǎo)通型和120°導(dǎo)通型。A相B相C相4-2電壓型逆變器

2.開(kāi)關(guān)管的控制（規(guī)律）

每個(gè)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)持續(xù)180°，同一相上下兩個(gè)管子交替導(dǎo)通（先斷后通），任何時(shí)刻有三個(gè)管子導(dǎo)通。一個(gè)周期內(nèi)，6個(gè)管子觸發(fā)導(dǎo)通次序?yàn)閂T1~VT6，導(dǎo)通的組合順序?yàn)?VT1VT2VT3VT2VT3VT4VT3VT4VT5VT4VT5VT6VT5VT6VT1VT6VT1VT2每種組合工作60°電角度。討論：每種組合電流路徑。VT1VT2VT3導(dǎo)通時(shí)電流路徑二、電壓型三相橋式逆變器4-2電壓型逆變器3.輸出電壓波形負(fù)載相電壓為180°正負(fù)對(duì)稱(chēng)的階梯波，又稱(chēng)為六拍階梯波；接近正弦波。相位差120°。為三相對(duì)稱(chēng)交流電。uanOOOubnucnωtωtωt二、電壓型三相橋式逆變器4-2電壓型逆變器3.輸出電壓波形VT1VT2VT3導(dǎo)通等效電路：zazbzc+－n波形分析：相電壓uanUd/3ubnUd/3ucn-2Ud/3uanOOOubnucnωtωtωt二、電壓型三相橋式逆變器4-2電壓型逆變器3.輸出電壓波形負(fù)載線電壓為120°正負(fù)對(duì)稱(chēng)的矩形波；相位差120°。為三相對(duì)稱(chēng)交流電。uabOOOubcucaωtωtωt波形分析：線電壓uab0ubcUduca-Ud相電壓uanUd/3ubnUd/3ucn-2Ud/3二、電壓型三相橋式逆變器4-2電壓型逆變器4.頻率、相序控制

改變逆變橋開(kāi)關(guān)管的觸發(fā)頻率或者觸發(fā)順序，則能改變輸出電壓的頻率及相序，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速與正反轉(zhuǎn)。uanOOOubnucnωtωtωtT

二、電壓型三相橋式逆變器4-2電壓型逆變器改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈螂姍C(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向改變電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向改變5.電壓型逆變器特點(diǎn)：①直流側(cè)接有大電容，相當(dāng)于電壓源，直流電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。②由于直流電壓源的箝位作用，交流側(cè)電壓波形為矩形波，與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)，而交流側(cè)電流波形和相位因負(fù)載阻抗角的不同而異，其波形接近三角波或接近正弦波。③當(dāng)交流側(cè)為電感性負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋能量提供通道，各逆變臂都并聯(lián)了續(xù)流二極管。

二、電壓型三相橋式逆變器4-2電壓型逆變器5.電壓型逆變器特點(diǎn)：④逆變電路從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，因直流電壓無(wú)脈動(dòng)，故功率的脈動(dòng)是由直流電流的脈動(dòng)來(lái)體現(xiàn)的。

⑤當(dāng)用于交-直-交變頻器中且