电力电子技术.ppt

1、哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.1电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)115sffmf0.8controlatriVmV6.1.3 单桥臂逆变器输出电压波形的频谱分析哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.2电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)n 输出电压中的基波分量频谱分析得知基波电压的峰值频谱分析得知基波电压的峰值11()2AoadvmV说明基波电压的峰值与电源电压间是说明基波电压的峰值与电源电压间是线性线性关系关系取取1个开关周期，分析个开关周期，分析输出电压特点输出电压特点哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.3电力电子技术开关型直流交流逆变器(2

2、)假定假定1个开关周期个开关周期内内vcontrol恒定，则有恒定，则有(根据根据19.4)2controldAotrivVVV实际实际vcontrol是周期变化的正弦信号。但是，当是周期变化的正弦信号。但是，当mf很大很大时时，则，则vcontrol在一个开关周期内变化很小，因而可假在一个开关周期内变化很小，因而可假定定vcontrol在该开关周期内是恒定的。在该开关周期内是恒定的。一个周期上输出电压一个周期上输出电压瞬时平均值瞬时平均值哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.4电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)不同开关周期之间不同开关周期之间，vcontrol是变化的，所以输出

3、电压是变化的，所以输出电压v vAoAo在一个周期上的在一个周期上的瞬时平均值瞬时平均值也是变化的。该瞬时平均值就也是变化的。该瞬时平均值就是是v vAoAo 基波基波 分量。分量。111sin22controlcontrolcontroldAotrivvtfvVVV控制信号：瞬时输出电压（基波）：推导推导基波幅值基波幅值表达式表达式111()sinsin22controlddAoAoatriVVVvVtmtV1()12dAoaaVVmm逆变器在逆变器在SPWMSPWM方式下，控制方式下，控制m ma a可改变输出电压的可改变输出电压的基波基波幅值幅值，控制，控制f f1 1可改变输出电压的可

4、改变输出电压的基波频率基波频率。基波电压峰值基波电压峰值哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.5电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)n 输出电压中的谐波分量1sffmf谐波呈现谐波呈现边（频）带特征边（频）带特征：以开关频率及其倍数：以开关频率及其倍数频率为中心，向两侧分布。频率为中心，向两侧分布。mf较大时（较大时（9），谐波幅值与），谐波幅值与mf几乎无关。几乎无关。谐波频率谐波频率11()1,2,3.hffjmk fh fj哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.6电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)基波幅值与基波幅值与ma成正比成正比谐波呈现谐波呈现边带特征边带特

5、征()/2dAohVV哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.7电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)由于较高频率的谐波易于被滤除，所以希望选取尽由于较高频率的谐波易于被滤除，所以希望选取尽可能高的开关频率。但是开关损耗与开关频率成比例可能高的开关频率。但是开关损耗与开关频率成比例上升。上升。在很多应用中，开关频率在很多应用中，开关频率fs被选取为低于被选取为低于6KHz，或，或高于高于20KHz（高于音频范围，以消除音频噪声）。（高于音频范围，以消除音频噪声）。在控制信号频率在控制信号频率f1（即输出电压基波频率）给定后（即输出电压基波频率）给定后，开关频率取决于频率调制比开关频率取

6、决于频率调制比mf的选取。的选取。11sfsffmfmff6.1.4 SPWM下频率调制关系的选择n开关频率与频率调制比的关系哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.8电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)n mf较小(例如21)的情况 当当mf较大时，由于较大时，由于mf不是整数所产生基波频率的不是整数所产生基波频率的谐波幅值较小，可采用谐波幅值较小，可采用异步异步PWM调制方式调制方式。异步异步PWM调制方式下，调制方式下，三角波频率保持恒定三角波频率保持恒定，不，不随控制信号频率而变化。随控制信号频率而变化。mf是变化的是变化的，且往往不是整数。如果逆变器的负，且往往不是整数。如

7、果逆变器的负载为交流电机，输出电压中含有的载为交流电机，输出电压中含有的低频谐波低频谐波会产生会产生很大的电流，因此，因避免采用异步调制方式。很大的电流，因此，因避免采用异步调制方式。同步调制的缺点同步调制的缺点控制信号率较低时，三角波频率也低，由调制带来的控制信号率较低时，三角波频率也低，由调制带来的谐波不易滤除。谐波不易滤除。控制信号率较高时，三角波频率会过高，控制信号率较高时，三角波频率会过高，使开关器件使开关器件难以承受。难以承受。1constsffmf哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.11电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)n分段同步调制 分段同步调制分段同步调制是是

8、异步调制和同步调制的综合应用。异步调制和同步调制的综合应用。把整个控制信号把整个控制信号f1的频率变化范围的频率变化范围划分成若干个频划分成若干个频段段，每个频段内保持每个频段内保持mf恒定恒定，不同频段的，不同频段的mf不同。不同。在在f1高的频段采用较低的高的频段采用较低的mf，使三角波频率不致过，使三角波频率不致过高；在高；在f1低的频段采用较高的低的频段采用较高的mf，使三角波频率不，使三角波频率不致过低。致过低。1sffmf哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.12电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)分段同步调制方式举例分段同步调制方式举例 00.40.81.21.62.

9、02.410203040506070802011479969453321f1/Hzfs/kHz1sffmfmaxsf，minsf，max1/fmff=哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.13电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)n 正常调制方式（ma 1）6.1.5 SPWM下幅度调制比的控制 ma 1）ma 1时，可可提高输出电压提高输出电压中基波的最大中基波的最大幅值。此时的调制方式称为幅值。此时的调制方式称为过调制过调制。过调制的过调制的缺点缺点是输出电压中包含更多的是输出电压中包含更多的谐波，且存在基波频率附近的谐波。谐波，且存在基波频率附近的谐波。14()22ddAoVV

10、V1controlatriVmV2.51am 哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.15电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)过调制的另一个缺点是基波幅值过调制的另一个缺点是基波幅值与与ma 是是非线性非线性关系。关系。ma 9)ma 1时时，基波的峰值基波的峰值与与ma 不是线性关系，不是线性关系，且与且与mf 有关。有关。ma 足够大时足够大时，输出波，输出波形由形由PWM波变为方波波变为方波过调制模式常用于过调制模式常用于感应电机感应电机驱动驱动，而不用于对波形畸变，而不用于对波形畸变要求较高的不间断电源。要求较高的不间断电源。哈尔滨工业大学电气工程系文件:电力电子技术21.16电力电子技术开关型直流交流逆变器(2)6.1.6 逆变器的方波控制方式14()2dAoVV1()()AoAohVVh 方波控制方式是方波控制方式是PWM控制的特例。（控制的特例。（ma 足够大时）足够大时）方波控制方式下，在期望输出频率的一个周期内，桥臂方波控制方式下，在期望输出频率的一个周期内，桥臂上的每个开关持续导通半个周期。（只开关上的每个开关持续导通半个周期。（只开关1次）次）优点是器件开关频率低，适用于优点是器件开关频率低，适用于大功率场合大功率场合。缺点是谐波含量高，且逆变器缺点是谐波含量高，且逆变器不能控制输出电压幅值不能控制输出电压幅值。课间