第6章DC-AC变换技术课件.ppt

1、返回图6-1 DC-AC方框图负载电压负载电压负载电流负载电流图6-2 电压源逆变器 图6-3 电流源逆变器 图6-4 具有可变直流电压环节的电压源逆变器图 6-5 具有恒定直流电压环节的电压源逆变器图6-6 逆变器输出瞬时电压和电流曲线逆变器整流器逆变器整流器逆变器整流器逆变器整流器图6-7 四象限工作情况图6-8 反并联二极管 1VVHFnn213,221)(1nnVVTHD213,2221)(1nnnVVDF21nVVDFnn返回123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:20-Apr-2001Sheet of File:F:李 宏

2、电 路 图 lihong.ddbDrawn By:QQDD1212VinCCZABiLQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin/2(a)(b)(c)D2D1图6-9 半桥逆变器的主电路及主要波形inABV21inABV21sssTTf,12inV2422120200inTinABVdtVTv.5,3,1sin2ninABtnnVvininABVVV45.0221ABAB123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001Sheet of File:F:李宏电路图liho

3、ng.ddbDrawn By:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q46-10全桥逆变器主电路和双极性控制工作波形LVdtdiinLinTinsABVdtVTVs212022tttVvinAB5sin513sin31sin4Sf2ininABVVV9.0241inABV0AB123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001Sheet of File:F:李 宏 电

4、路 图 lihong.ddbDrawn By:QQ13Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)D3D1Q4Q2Q4Q3tt图6-11全桥电路受限双极性控制方式工作波形123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001Sheet of File:F:李宏电路图lihong.ddbDrawn By:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VABiLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4

5、Q3Q4Q4D3Q3D4Q4图6-12 全桥电路移相控制方式的工作过程123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001Sheet of File:F:李宏电路图lihong.ddbDrawn By:QQ13Q1VABiRtttTsTs/2VinQ4Q2ta123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Apr-2001Sheet of File:F:李宏电路图lihong.ddbDrawn By:QQDD2424VinZBQQ12Q1VABiRtttQQ12Q1VAB

6、iLtttTsTonTs/2TsTs/2TonVin(a)(b)(c)D2D1QQDD1313AQ4Q3Q4Q4D3Q3D4Q42T)sin(nntnA 01sin()nnnf tAAn t),3,2,1(,0nAAnn)sin(11tA)2sin(22tA)3sin(33tA)sin(nntnAtnAtnAtnAnnnnnnsincoscossin)sin(令：200aA，nnnAasin，nnnAbcos，t，则：10)sincos(2nnnnbnaatf 10)sincos(2nnnnbnaatf,01af t d 1cos()naf tnd 1sin()nbf tnd2 f t0na

7、02sin()nbf tnd2 02cos()naf tnd0nb f t0na 0002222sin()sin()cos()|1cos()dcdcdcnVVVbf tndndnnnn1)cos(n1)cos(nnVbdcn401,3,5,4sindcnVvntn基波为13次谐波为0.335次谐波为0.27次谐波为0.149次谐波为0.1111次谐波为0.09基波为13次谐波为0.335次谐波为0.27次谐波为0.149次谐波为0.1111次谐波为0.09图6-13 方波逆变器输出频谱逆变器输出基波3次谐波5次谐波逆变器输出基波3次谐波5次谐波图6-14 方波的各次谐波0na 222sin()

8、cos|cos()cos()dcdcnVVbfvndnn图6-15 准方波波形nnVbdcncos4cos41nVbdc3cos43nVbdco3003bno9001,3,5,4sindcnVvnn1,3,5,4sin(),dconnVintnZ1,3,5,4sin()dconnVintnnL14sin()sin(tan)dcooLVLiItZRsVRL1模式1Q2Q3Q4Q1D2D3D4DoiovsVRL2模式1Q2Q3Q4Q1D2D3D4DoiovsVRL4模式1Q2Q3Q4Q1D2D3D4DoiovsVRL3模式1Q2Q3Q4Q1D2D3D4Doiov()a1模式02模式22模式332模

9、式2322ovsisisisioi220si1模式2模式3模式4模式()b图6-16 全桥逆变器工作模式分析2低通滤波低通滤波图6-17 LC低通滤波器置于方波逆变器输出和负载之间在方波逆变器中，其输出幅度为输入直流电压幅度，无法控制其输出电压幅度和谐波。对某一频率的输出，其谐波总是基波频率的3倍、5倍、7倍等，采用LC低通滤波器滤除谐波很困难。LC低通滤波器的截止频率是固定不变的，滤波器的体积由滤波器的VA额定值确定。为了减小滤波器的体积，必须采用PWM开关方案。S1btt2t2tttS2bS3bS4bS5bS6b图6-20 6个开关的驱动信号（1800导电类型）图6-21 全桥逆变器开关不

10、同组合时的等效电路图3233223211dcYNdcBNRNdcEdcEVRiuVuuRVRViRRRR323232232222dcBNYNdcRNdcEdcEVRiuuVRiuRVRViRRRR323232232333dcYNRNdcBNdcEdcEVRiuuVRiuRVRViRRRR323232232444dcBNRNdcYNdcEdcEVRiuuVRiuRVRViRRRR323232232555dcYNBNdcRNdcEdcEVRiuuVRiuRVRViRRRR323232232566dcYNRNdcBNdcEdcEVRiuuVRiuRVRViRRRRRNuYNuBNuRYuRBuYBu

11、t32dcVRNut3dcVYNu3dcV32dcV2 3 tBNu3dcV32dcV返回方波基波方波基波图6-24方波逆变器输出的方波用N个小方波取代改变小方波脉冲宽度调节输出基波幅度0tf(t)0tf(t)0tf(t)0f(t)ta b c d图6-25 形状不同而冲量相同的各种脉冲 基于上述理论，下面再来分析一下如何用一系列幅度相等、宽度不等的脉冲序列代替一个正弦波。将图6-26(a)中所示的正弦波（半个周期）分成N等份，可以把正弦波（半个周期）看成由N个脉冲组成。这些脉冲宽度相等，幅值不等，脉冲顶部不是水平直线，而是按正弦规律变化的曲线。我们将这些脉冲以一组幅度相等、宽度不等的脉冲代替

12、，使脉冲的中点和相对应的正弦等分的中点重合,且使脉冲面积和相应的正弦部份面积（冲量）相等，我们就得到如图6-26(b)所示的一组脉冲,把它们重画在一起，如图6-27所示，这就是SPWM波形。6-26 幅度相等、宽度不等的脉冲序列代替一个正弦波示意图PWM波希望的正弦波PWM波希望的正弦波图6-27所希望的波形和所期望的SPWM波的关系载波调制波载波调制波6-28 调制波、载波和SPWM波的关系6-29 SPWM技术对DC-AC逆变器输出幅度和频率独立控制示意图rcRffpMIM载波幅值调制波幅值IM10IMinIVMV 1tMurIrsin4345454141434341ntnntntnntc

13、uMIsinrttuutktAtB6-30 自然采样法4541sinnttMAArI4341sinnttMBBrIIMABktt kk2112kk调制波载波调制波载波图6-31规则采样法脉冲宽度关系40kk21和图6-32 第k个PWM脉冲6-33 按冲量相等原理计算双极性第k个PWM脉冲开通和关断角11PSAA22PSAA10110110022222kkdcdckdckkVVVV01122dckPVA2012022kdcdckkVVV02222dckPVA010002sincos2cos2sinsinkkSmmkkmkAVdVV 000sin001sin2kmSVA002sin2kmSVA1

14、1PSAA01sin2kdcmkVV01sinkIkM02sinkIkM0011kk01sinkIkM)sin(1001kIkM0022kk02sinkIkM)sin(1002kIkMkk1kk2kkk210000242242kkdcdckkVVV000021424dckkPPVVAAkmkmkkmmSSVVVdVAAkksin42sinsin2)2cos()2cos(sin00002221002121PPSSAAAA000042sin4dckkmVVkIkMsin10kkkkMIsintkk1k2kk00002dcV2dcV-11Sample pointttAsymmetric sampli

15、ng不对称采样Symmetric sampling对称采样图6-34 对称和不对称规则采样法02022)sin(1kkIM002sin1kIkM01022)sin(1kkIM001sin1kIkM022sin1kkIMkIkMsin10 UVWkIkIkkIkkUMMMsincos122sincos22sinsin00000000021236)120sin(cos12)120sin(cos12sincos120000000okIokIkIWVUMMM)sin(cos1(200010kIkULM)sincos1(200020kIkURM4330WLVLUL4330WRVRUR 022110220

16、sin22sin22sin22sin2kkkkkkkkkkdnVdnVdnVdnvfbdcdcdcnk2sinsincoscos22coscoscoscoscos2cos021021210nnnnnVnnnnnnnVbkkkkkdckkkkkkkkkkdcnkpknknbb1mkpff 3,2,1kmf调制度基波幅值调制度基波幅值6-35 SPWM 频谱图幅值基波谐波次数幅值基波谐波次数图6-36 三相逆变器相电压（A）和线电压（B）谐波比较0UUtt(v)(v)KN1 o n(K)o ff(K)0KKKN图6-37双极式SPWM等面积算法NKdVVNKNKmdcKKsin2)2()1(1KK

17、N211coscos21coscos22mKdcIVKKNVNNMKKNNN1coscos421coscos44mKdcIVKKNVNNMKKNNNKKonNK 1 KKoffNK123NNN,n1142mKKKSUDXDXNUDXKDXK1tVumRsin)32sin(tVumYtMVtVVuIdmdRsin2sin2)32sin(2)32sin(2tMVtVVuIdmdY)6sin(23tMVuuuIdYRRY23dVu1msinwt图6-39 过调制方法之一30323032tutuurrr3sinsin31其他调制方法还有谐波消取法、最佳SPWM法（使某一指标最小的PWM算法）、电流滞环

18、法等。总之各种调制方法都是为了消除低次谐波，提高电压利用率，同时要尽量减小计算工作量。uuUNO tOOOOUd2-Ud2uVNuWNuUVuUN t t t tO turUurVurWucUd23Ud2123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:26-Aug-2001Sheet of File:F:李宏电路图MyDesign2.ddbDrawn By:ZsZ1Z2ZLEII2U1U2图6-40 型四端网络11122122UI ZUUIIZ2122111IZUZZULLiZZZZZIUZ221112121ZZZZZZZssoLLsiZZZZ

19、ZZZ2212121ZZZZZZZZssLo212111ZZZZZZsc212121/ZZZZZZLc21ccZZ21lnUUg 21lnIIg 2211ln21IUIUg 2211ln21IUIUjabg22211ZZIIc)1ln(2121ZZZZjabgzeiyxz)sin(cosyiyeexz)(21cosizizeez)(21sinizizeeizzzeeshz21)(21zzeechz2121212111ZZZZeZZZZegg2112)(ZZeejabchchggg212)(ZZeejabshshggg21ln21PPjabg211)()(ZZjachjabchchgcos)(j

20、ach211cosZZ0121ZZLjZ1CjZ12221RKCLZZLC1LCfc21cf01122()cossin12ggZZeej Lshgsh bjashbajchbajZZj C0cosashb21sinZZachb0shb1chb21sinsinZZchb0cosa2a1sina221222(2)()sin11()()2cZfffchbchbZfLCLC222111221111cscZLLfZZZ ZLCRRZCCf22121222/1/1/11cLcZLfRZZZ ZLCRZCfLRR)8.05.0(cfRL2RfRLCc212123456ABCD654321DCBATitleN

21、umberRevisionSizeBDate:25-Nov-2001Sheet of File:F:李宏电路图MyDesign2.ddbDrawn By:Z1Z2II2U2Z1mZ2mII2U2Zc1Zcm1图6-42 滤波器的输入特性阻抗11cmcZZmmmmcmcZZZZZZZZZZ21212121111111mZZm10 mmmZmZZmZZZZZ212121211112221ZmmmZZm11mZZmU1U2mZ1121ZmmmZ2Zcm1Zcm2aU1U2m LLmm21mCZcm1Zcm2b图 6-43 m型滤波器电路图f22122121111mmZmmmZmZZZchbmm221

22、1mchb222222111mffmffcc21ffmc21ffmcfLCfc21fLRR4.18.050fHz1020.1ZRj Ljf签名日期底图总号旧底图总号标题编号标记处数更改单号签名日期日 期签 名设 计校 对审 核标准化检查批 准阶 段 标 记重 量比 例共 张(b)(a)(a)(b)签名日期底图总号旧底图总号标题编号标记处数更改单号签名日期日 期签 名设 计校 对审 核标准化检查批 准阶 段 标 记重 量比 例共 张(a)(b)D?DIODE题6题7题8U1U2m Z1121ZmmmZ2Zc m 1Zc m 2aU1U2m LLmm21 mCZc m 1Zc m 2b15题图返回