第4章_直流交流变换器(逆变器).ppt
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1、1,第四章 直流/交流变换器(逆变器),电力电子学电力电子变换和控制技术(第三版),2,第四章 直流/交流变换器(逆变器),4.1 逆变器的类型和性能指标4.2 电压型单相方波逆变电路工作原理4.3 单相逆变器单脉波脉冲宽度控制(PWM)4.4 正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术4.5 三相逆变电路工作原理4.6 大功率逆变电路,3,第四章 直流/交流变换器,4.1 逆变器的类型和性能指标4.2 电压型单相方波逆变电路工作原理4.3 单相逆变器单脉波脉冲宽度控制4.4 正弦脉冲宽度调制技术4.5 三相逆变电路工作原理4.6 大功率逆变电路,4,逆变器的类型逆变器输出波形性能指标,4.1 逆变器的
2、类型和性能指标,5,逆变器的类型(按直流电源特性分类),电压型逆变器VSI,电流型逆变器CSI,VSI 特点:直流输入具有电压源特性,故逆变输出也呈现电压源特性;桥臂不可直通,输出不可短路。,CSI 特点:直流输入具有电流源特性,故逆变输出也呈现电流源特性;桥臂可直通,输出可短路。,VSI应用广泛,CSI通常在大功率领域有所应用。原因是:电感储能密度小,导致装置的体积大,笨重;多数全控器件不具备逆阻特性,使用时需串联二极管。,6,单相半桥,单相全桥,推挽逆变,三相桥式,也称H桥,逆变器的类型(按逆变器电路结构分类),7,按输出电压不同分为:1.恒压恒频型(CVCF,Constant Volta
3、ge Constant Frequency)2.变压变频型(VVVF,Variable Voltage Variable Frequency)3.脉冲电压(电流)型,按开关器件不同及换流关断方式不同分类:1.自关断型2.强迫关断型3.电网换流型(有源逆变或负载反电动势换流)4.负载谐振换流型,逆变器的类型(其它分类方式),8,谐波系数 HF 总谐波系数 THD 畸变系数 DF 最低次谐波 LOH,逆变器输出波形性能指标,9,谐波系数 HF,谐波系数(Harmonic Factor)定义:第n次谐波分量的有效值和基波分量的有效值之比。,定义公式:HFn=Vn/V1,无效成份,有效成份,越小越好,
4、意义:HF表征了某一次谐波含量相对于基波的大小。,10,总谐波系数 THD,THD(Total Harmonic Distortion)定义:所有非基波成份的有效值与基波分量有效值之比。,定义公式:,总无效成份,有效成份,越小越好理想正弦为零,意义:THD表征了实际波形与理想基波正弦分量的差异程度。,公式变形:,11,畸变系数 DF,畸变系数(Distortion Factor):各次谐波分量经过加权以后的总有效值与基波有效值之比。,加权的含义:滤波器对不同的频率分量衰减不同,故滤波后的各谐波分量不再是滤波前的值。应该将滤波器对谐波的衰减效应体现出来。不同类型的滤波器对相同频率的谐波衰减也不同
5、。,DF的意义:评估非正弦的周期性波形经过滤波以后的畸变程度。,12,DFI:对应一阶滤波器,DF 的定义式,DFII:对应二阶滤波器,第n次谐波经过滤波器后,衰减为原来的1/n2,第n次谐波经过滤波器后,衰减为原来的1/n,13,最低次谐波 LOH,最低次谐波(Lowest-Order Harmonic):距离基波频率最近的谐波,关注LOH的原因:逆变器的滤波器一般具有低通特性,对高次谐波衰减强烈。因此滤波器设计时重点考虑滤波器对最低次谐波的衰减效果。,LOH的决定因素:1.开关频率 2.调制方式,14,第四章 直流/交流变换器,4.1 逆变器的类型和性能指标4.2 电压型单相方波逆变电路工
6、作原理4.3 单相逆变器单脉波脉冲宽度控制4.4 正弦脉冲宽度调制技术4.5 三相逆变电路工作原理4.6 大功率逆变电路,15,电压型单相半桥逆变电路 电压型单相全桥逆变电路 变压器中心抽头推挽式单相逆变电路,4.2电压型单相方波逆变电路工作原理,16,电压型单相半桥逆变电路(电阻负载),电容很大,近似认为电容电压恒定。电容相等,电压均分。T1、T2周期性交替通、断,产生交变的Van,T1驱动导通时,T2关断;,2.T2驱动导通时,T1关断。,驱动T1,驱动T2,T1 ON,T2 ON,17,电压型单相半桥逆变电路(纯电感负载),T1驱动导通时,T2关断。,2.T2驱动导通时,T1关断,电流为
7、什么没有直流分量?,驱动T1,驱动T2,D1,T1,D2,T2,18,电压型单相半桥逆变电路(阻感负载),19,电压型单相全桥逆变电路(电阻负载),T1、T4一组,T2、T3一组两组器件周期性交替通、断产生交变的Vab,T1、T4驱动导通,T2、T3关断,T2、T3驱动导通,T1、T4关断,驱动T1和T4,驱动T2和T3,20,电压型单相全桥逆变电路(电感负载),T1、T4通,T2、T3断时。,T2、T3通,T1、T4断时。,iam=VD/4fL,驱动T1和T4,驱动T2和T3,D1 D4,T1 T4,D2 D3,T2 T3,21,电压型单相全桥逆变电路(阻感负载),驱动T1和T4,驱动T2和
8、T3,D1 D4,T1 T4,D2 D3,T2 T3,基波电流,基波电流在直流侧的形态,22,变压器中心抽头推挽逆变电路,仅二个开关T1、T2轮流导电180;开关管断态电压为2VD;要输出变压器;适用于低压小功率、需电气隔离的应用场合。,23,第四章 直流/交流变换器,4.1 逆变器的类型和性能指标4.2 电压型单相方波逆变电路工作原理4.3 单相逆变器单脉波脉冲宽度控制4.4 正弦脉冲宽度调制技术4.5 三相逆变电路工作原理4.6 大功率逆变电路,24,单相逆变器单脉波脉冲宽度控制,通过输入直流调压 逆变器本身调压,逆变器输出电压调节方式,25,通过输入直流调压,以上两种调压方式均需要可控的
9、直流输入,26,逆变器本身调压,180不可调压,单脉冲调制调压,多脉冲调制调压,27,单脉冲调压方式,T1、T2桥臂按180方式开关,T3、T4桥臂按180方式开关,两桥臂驱动信号错开角,Vab=Van-Vbn,输出电压大小:,改变移相角,也就调节了输出电压电压,故也称移相调压。,28,单脉冲调压的电压调节特性,基波幅值:,谐波幅值:,输出基波电压大小平滑可调;输出基波频率可调;低次谐波幅值大,滤除困难。,29,第四章 直流/交流变换器,4.1 逆变器的类型和性能指标4.2 电压型单相方波逆变电路工作原理4.3 单相逆变器单脉波脉冲宽度控制4.4 正弦脉冲宽度调制技术4.5 三相逆变电路工作原
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