1、1.双管正激直流变换器及其组合2.直流变压器3.双降压式单相逆变器4.四桥臂三相逆变器内内 容容 提提 要要1.双管正激直流变换器及其组合1.双管正激直流变换器及其组合1.1 双管正激直流变换器1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.3 四个双管正激直流变换器的组合1.4 双管正激组合变换器的磁集成1.5 输入侧串联的两个双管正激直流变换器组合1.1 双管正激直流变换器1.1 双管正激直流变换器1.1.1 主电路构成及控制方式图 1.1Q1 Q2 同时导通,同时关断1.1 双管正激直流变换器1.1 双管正激直流变换器1.1.2 工作原理模态1.t0t1 iQ1Q2 自0上升模态2.t
2、1DT iLf 增加模态3.DTt3 Q1Q2关断 D3D4换流模态4.t3t4 铁芯磁复位模态5.t4T 磁复位完毕图 1.21.1 双管正激直流变换器1.1 双管正激直流变换器1.1.3 主要关系DnVVinopsWWn,TtDoninDDQQVV2121oinDVnVV3inDnVV41.1.4 工作特点电感电流和输出脉动大5.0DD1 D2 无反向恢复无直通,铁芯不会偏磁饱和1.1 双管正激直流变换器1.1 双管正激直流变换器1.1.5 恒压复位双管正激直流变换器台达公司 柯忠伟 先生 提出(2002)Vin变化时,使复位电压Vca不变,接近于Vin max,从而使Q1 Q2占空比在V
3、in min时大于0.5,加大,效率提高.(原为 )psWWn%5.91,18,12AIVVoo%1.89图 1.31.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.1 组合变换器的构成图 1.4(a)两双管正激变换器并联并/并型(a),(b),(c)三种并/串型(a),(b),(c)三种1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.1 组合变换器的构成图 1.4(b)副边共用续流管 D6并/并型(a),(b),(c)三种并/串型(a),(b),(c)三种1.2 输入侧并联的两个双管正激直流
4、变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.1 组合变换器的构成图 1.4(c)副边用耦合感并联并/并型(a),(b),(c)三种并/串型(a),(b),(c)三种1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.1 组合变换器的构成图 1.4(d)原边并联副边串联的正激变换器并/并型(a),(b),(c)三种并/串型(a),(b),(c)三种1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.1 组合变换器的构成图 1.4(e)副边续流管串联的正激变换器并/并型(a),(b)
5、,(c)三种并/串型(a),(b),(c)三种1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.1 组合变换器的构成图 1.4(f)副边用耦合电感的正激变换器并/并型(a),(b),(c)三种并/串型(a),(b),(c)三种1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合变换器的主要关系图1.3(a)两相同的双管正激直流变换器输入和输出端并联控制方式：交叉控制减小输入电流脉动减小输出电压脉动电压关系:器件电压电流应力同双管正激直流变换器功率关系:输出功率大一倍功率分配:电感电流连续，
6、需专门均流控制芯片电感电流断续，自动均流inioVnDVVino1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合变换器的主要关系图1.3(b)共用续流管的副边并联控制方式：交叉控制电感电流脉动频率增大一倍电压关系:功率关系:输出功率增大一倍功率分配:自动均流nDVVino2功率器件电压应力:电源侧器件与1.3(a)同inpsDDVWWVV275inpsDVWWV61.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合变换器的主要关系图1.3(c)用耦合电感的输出并联组合变换器控制方
7、式：交叉控制电压关系:功率关系:大一倍,nDVVino2功率器件电压应力:oinpsDDVVWWVV275inpsDDVWWVV86耦合系数 k=0,同1.3(a)nDVVino耦合系数 k=1,同1.3(b)自动均流1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合变换器的主要关系电感电流波形有三种变化方式图1.5(a)K=0.2K=0.5图1.5(b)1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合变换器的主要关系电感电流波形有三种变化方式图1.5(c)K=1 等效电感电流
8、脉动频率为开关频率的2倍 k在中间值,每个开关周期,iLf1和iLf2为断续,二极管无反向恢复;输出输入电压比在nD和2nD之间.k=1.0时,电流在两电感线圈间交替变化,在MOSFET关断期间,两线圈电流转换:Vo=2nDVin 1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合变换器的主要关系图1.3(d)输入并联输出电容串联组合双管正激直流变换器控制方式：交叉控制电压关系:m个变换器输出端串联:器件电压应力:nDVVino2输出功率，Pom=mPo 两电压源输出串联,不存在均压问题与单个双管正激直流变换器相同输出功率:输出电压，V
9、o=mnDVinP=2Po，Po为单个变换器的输出功率 控制方式，多路交叉输入输出脉动，减小1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合变换器的主要关系图1.3(e)输入并联输出续流管串联双管正激直流变换器控制方式：交叉控制电压关系:m个变换器输出端串联:器件电压应力:nDVVino2输出功率，Pom=mPo 输入侧与单变换器同输出功率:输出电压，Vo=mnDVinP=2Po控制方式，多路交叉inDDDDnVVVVV86751.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.2 组合
10、变换器的主要关系图1.3(f)输入并联输出通过耦合电感串联双管正激变换器控制方式：交叉控制电压关系:副边整流管电压应力:nDVVino4输出功率:P=2PoinDDnVVV275耦合系数 k=1inDDnVVV86原边续流管电压应力:1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2 输入侧并联的两个双管正激直流变换器组合1.2.3 小结两双管正激直流变换器在输入侧并联时，有六种副边电路形式，三种并联，三种串联。采用交叉控制方式，有利于减少输入电流和输出电压的脉动，减少滤波器尺寸。并串型组合变换器副边二极管的电压应力比并并型小；并并型组合变换器副边续流管的电压应力和工作频率以耦合电感型（k=
11、1）最小；并串型耦合电感组合变换器的副边二极管电压应力最小；1.3 输入并联的四个双管正激直流变换器的组合1.3.1 组合变换器的构成及控制方式图 1.6Vo=Vo1+Vo2=2Vo1,Vo1=Vo2控制方式:F1,F2 分别为交叉控制 F1与F2 信号交叉1/4开关周期1.3 输入并联的四个双管正激直流变换器的组合1.3 输入并联的四个双管正激直流变换器的组合1.3.2 主要关系变换器1与变换器2为输入并联输出续流管串联电路Vo=2Vo1=4nDVin变换器1与变换器2为输入并联输出耦合电感串联电路Vo=8nDVin输入电流脉动1.3 输入并联的四个双管正激直流变换器的组合在D=T/4和T/
12、2时,输出电流脉动取决于输出滤波电感D在T/4T/2之间,输出电流最大值和最小值之比为2:1输出电压脉动两变换器输出电压Vo1和Vo2脉动相位反相,故合成电压脉动很小,有利于用MOSFET器件构成功率较大的电源1.4 双管正激直流变换器的磁集成1.4.1 主电路构成及控制方式图1.7磁集成变压器,2个原边绕组，1个副边绕组，原边连接方式副边整流滤波电路：桥式，全波，倍流整流控制方式 Q1Q2/Q3Q4 交叉控制变压器铁芯工作于1、3象限，提高铁芯利用率，使之和桥式变换器相同1.4 双管正激直流变换器的磁集成1.4 双管正激直流变换器的磁集成1.4.2 工作原理图 1.8工作模式 1.t=t0t
13、on2.t=tonT/23.t=T/2T/2+ton4.t=T/2+tonT1.4 双管正激直流变换器的磁集成1.4 双管正激直流变换器的磁集成1.4.3 主要关系nDVVino21.4.4 特点变压器铁芯双向磁化 两电路占空比不等。管压降不同和变压器原边匝数不相同导致铁芯偏磁，但不会偏磁导致铁芯饱和原边环流的形成及抑制1.4 双管正激直流变换器的磁集成1.4 双管正激直流变换器的磁集成1.4.5 和桥式直流变换器的比较1.4 双管正激直流变换器的磁集成变压器铁芯双向磁化输出整流滤波电路相同无偏磁，不会引起直通短路原边环流较小，空载损耗小占空比丢失小实现ZVS或ZVZCS工作要另加电路1.5
14、输入侧串联的两个双管正激直流变换器组合1.5.1 主电路构成和控制方式1.5 输入侧串联的两个双管正激直流变换器组合图 1.9 两正激变换器的原边经C1C2串联 副边(1)共用续流管并联 (2)两续流管串联 Vo=nDVin 交叉控制 Vc1Vc2控制:均压电路;控制参数,自然均流 低压器件用于高输入电压场合1.5 输入侧串联的两个双管正激直流变换器组合1.5.2 电感电流不连续时Vc1Vc2均压原理1.5 输入侧串联的两个双管正激直流变换器组合tLVnVnniiiiiiiiiionQQfoCLppccincpcin1111221121,)2(,2222112243TtLVnVnniiiiii
15、iiiionQQfoCLppccincpcin112222112121,ccccCCCciniccicicidtdVdtdVVVVpciccci12111,)0(ontpciccci22111)22(ontTT,2/2/201dtidtiDTTTcDTcdticccdticccDTTTpDTp2/2/22110121121ccVV占空比不同，管压降不同。变压器的漏感和磁化电感不同，只要在一定范围内，C1C2电压差很小。1.5 输入侧串联的两个双管正激直流变换器组合1.5.3 电感电流连续时影响Vc1Vc2均压的因素1.5 输入侧串联的两个双管正激直流变换器组合C1C2值不同对 Vc=Vc1-V
16、c2影响很小；磁化电感和管压降不同影响小变压器原边漏感对 Vc有影响，漏感大，Vc大占空比不同对 Vc的影响，D大，Vc小用同一控制芯片的实际电路合理控制参数，可在瞬态和稳态情况下实现C1C2的均压2.直流变压器3.双降压式单相逆变器4.四桥臂三相逆变器内内 容容 提提 要要1.双管正激直流变换器及其组合2.1 直流变换器的定义和功用2.2 对直流变压器的基本要求2.3 直流变压器的类型2.4 半桥直流变压器2.5 桥式直流变压器2.直流变压器2.直流变压器2.6 推挽和推挽正激直流变压器2.7 双管正激直流变压器2.1 直流变压器的定义和功用2.1 直流变压器的定义和功用和交流变压器类似，将
17、一种直流电压变换成与之成正比的另一种或多种直流电压检测用直流变压器传输功率用直流变压器 高功率和高功率密度2.2 对直流变压器的基本要求实现输入输出电压的电气隔离和输入输出的比例关系在工作范围内不会因偏磁引起铁芯饱和2.2 对直流变压器的基本要求宽频带和足够宽的工作电压范围工作可靠，没有器件直通等潜在缺陷对电源和用电设备干扰小使用简单，内部控制电源满足直流变压器的使用要求2.3 直流变压器的类型单向直流变压器 （自激式，它控式）组合式直流变压器 直流变压器的并联与串联双向直流变压器2.3 直流变压器的类型2.4.1 理想半桥式直流变压器主电路假定 图2.1 单向半桥直流变压器理想开关Q1Q2,
18、理想整流管D3D4理想变压器,磁化电感大,无漏磁,无损耗C1=C2输出滤波电感为零2.4 半桥式直流变压器2.4.1 理想半桥式直流变压器理想半桥直流变压器的工作原理和工作波形2.4 半桥式直流变压器 图2.2 单向半桥直流变压器理想波形Q1 Q2 互补导通输入输出端有极性输入输出电流无脉动180inWWoVVpsinQVVinWWoDDVVVps22432.4.1 理想半桥式直流变压器双向半桥直流变压器2.4 半桥式直流变压器 图2.3 双向半桥直流变压器Q1Q3 Q2Q4 互补导通控制方式能量自V1至V2Q1 on,Q3为同步整流管Q2 on,Q4为同步整流管能量自V2至V1Q3或Q4 o
19、n,Q1或Q2为同步整流管2.4.2 实际半桥式直流变压器主电路2.4 半桥式直流变压器 图2.4 实际半桥直流变压器主电路2.4.2 实际半桥式直流变压器工作原理与波形2.4 半桥式直流变压器 图2.5 半桥直流变压器波形图td死区时间VAB 方波，漏感续流Q1关断，Q2 ZVS开通inWWoVVps2psWW3，使21ccVV 减小Vo脉动HF 开关，C1=C2，无偏磁贮能电容C1C2降低响应速度，引起电流冲击2.5 桥式直流变压器2.5 桥式直流变压器2.5.1 主电路和控制方式 图2.6 全桥直流变压器主电路图Cb 隔直电容中高压输出：全桥整流低中压输出：全波整流Cf 滤波电容Ls 变
20、压器漏感双极性控制，Q14 ZVS开通2.5 桥式直流变压器2.5.2 主要关系inWWoVVpsinQQVV41oDDVV85td 死区时间引起输入电流脉动和输出电压脉动与Ls配合实现MOSFET ZVS开通Cb 隔直电容防止铁芯偏磁饱和影响输出电压脉动 VAB=Vin-Vcb2.5 桥式直流变压器2.5.3 双向桥式直流变压器 图2.7 双向全桥直流变压器2121WWVV桥臂直通可能性Cb 防止了偏磁饱和，引起了输出电压脉动2.6 推挽直流变压器2.6 推挽直流变压器2.6.1 推挽直流变压器 图2.8 推挽直流变压器主电路Q1 Q2 互补导通，有死区时间tdinWWoVVps180漏感使
21、Q1关断时有电压尖峰 变压器原边绕组低漏磁结构 铁芯偏磁导致饱和2.6 推挽直流变压器2.6.2 推挽正激直流变压器 图2.9 推挽正激直流变压器主电路主电路构成180Cb 原边吸收电容incbVV21ppWW副边 全波整流 全桥整流Q1 Q2 互补导通，有死区时间2.6 推挽直流变压器2.6.2 推挽正激直流变压器 图2.10 主要波形工作原理和主要波形Q1on，电源向Wp1供电，Cb经Wp2放电Q1off，iwp1续流，Cb充 电，Q2 ZVS on iwp2漏感能量向 电源释放Q2on，电源向Wp2供电，Cb经Wp1放电Q2off，iwp2续流，Cb充 电，Q1 ZVS on iwp1漏
22、感能量向 电源释放2.6 推挽直流变压器2.6.2 推挽正激直流变压器无偏磁饱和,无Q直通问题推挽正激直流变压器特点Cb吸收Q关断时的变压器漏感贮量Q为 ZVS turn on,可高频工作inWWoVVpsinQVV22.6 推挽直流变压器2.6.3 双向推挽正激直流变压器 图2.11 双向推挽正激直流变压器主电路Q1Q3,Q2Q4 互补死区时间实现ZVS能量从V1至V2,Q3Q4 为同步整流工作能量从V2至V1,Q1Q2 为同步整流工作1802.7.1 主电路构成 图2.12 双管正激直流变压器磁集成结构2.7 双管推挽直流变压器2.7 双管推挽直流变压器共用磁复位二极管D5D6副边整流电路
23、全波整流桥式整流有钳位电容的整流2.7.2 控制方式与ZVS开通2.7 双管推挽直流变压器铁芯有适当气隙,加大磁化电流,使轻载时实现ZVSQ1Q2,Q3Q4 互补导通180死区时间借助漏感能量实现ZVS开通2.直流变压器3.双降压式单相逆变器4.四桥臂三相逆变器内内 容容 提提 要要1.双管正激直流变换器及其组合3.降压式单相逆变器3.1 半桥和全桥单相逆变器遇到的困难3.2 双降压式单相逆变器3.3 三电平双降压式单相逆变器3.4 三个单相逆变器组合成三相逆变器3.降压式单相逆变器3.1 半桥和全桥单相逆变器遇到的困难3.1 半桥和全桥单相逆变器遇到的困难3.1.1 半桥逆变器的主电路(a)
24、(b)图3.1 单相半桥逆变器主电路3.1 半桥和全桥单相逆变器遇到的困难3.1.2 半桥和全桥逆变器遇到的困难桥臂直通桥臂直通设置死区时间设置死区时间,失真度大失真度大MOSFETMOSFET内置二极管内置二极管,反向恢复时间长反向恢复时间长,反向反向恢复电流大恢复电流大MOSMOS开通电流开通电流:i:iLfLf,i,ic c,i,irrrr,i,isnsni iLfLf 滤波电感电流滤波电感电流i ic c MOS MOS 结电容电流结电容电流i irr rr 续流管反向恢复电流续流管反向恢复电流i isn sn 并接于并接于MOSMOS的吸收电路电流的吸收电路电流3.1 半桥和全桥单相
25、逆变器遇到的困难3.1.3 减小反向恢复电流的办法MOSFET MOSFET 串肖特基二极管串肖特基二极管,并反向恢复二极管并反向恢复二极管减小反向恢复电流与反向恢复时间减小反向恢复电流与反向恢复时间加大通态压降加大通态压降直通与死区问题未解决直通与死区问题未解决3.2 双降压式单相逆变器3.2.1 主电路构成3.2 双降压式单相逆变器 图3.2 双Buck逆变器主电路图（a）及其简化电路（b）（a）（b）双电源两个 BuckQ1D1L1提供电流正半周Q2D2L2提供电流负半周3.2.2 电源特点3.2 双降压式单相逆变器无桥臂直通无桥臂直通续流管续流管D1D1可用快恢复管或肖特基管，减小可用
26、快恢复管或肖特基管，减小或消除反向恢复或消除反向恢复消除死区引起的电路非线性和波形畸变消除死区引起的电路非线性和波形畸变有两个滤波电感有两个滤波电感多用两个二极管多用两个二极管3.2.3 有偏置工作方式3.2 双降压式单相逆变器1.逆变器输出电流io21LLoiii滤波电感电滤波电感电流流tSinIioo2)1(221tSinioIL)1(222tSinioIL 图3.3 有偏置的电感电流与输出电流3.2 双降压式单相逆变器Q Q1 1 导通导通2.电感电流与开关状态oddtdiVVLL1截止截止oddtdiVVLL1Q Q2 2 导通导通oddtdiVVLL2截止截止oddtdiVVLL2L
27、=LL=L1 1=L=L2 2，V Vo o输出电压输出电压3.2 双降压式单相逆变器稳态时稳态时 Q Q导通时加与导通时加与L L上电压伏秒面积等上电压伏秒面积等Q Q截止时截止时的伏秒面积的伏秒面积3.输出电压Vo与导通比DD D 为为Q Q1 1的的 导通比导通比设设D D2 2为为Q Q2 2的占空比的占空比212DdoVV2212122)1(DDdoVV有偏置时，上述两式应相等，故有偏置时，上述两式应相等，故)1(2DD即即 Q Q1 1Q Q2 2为互补导通为互补导通3.2 双降压式单相逆变器4.开关组合状态和AB点电位关系3.2 双降压式单相逆变器5.控制框图 图3.4 SPWM
28、 控制电路框图3.2 双降压式单相逆变器5.SPWM 控制主要波形 图3.5 SPWM 控制主要波形当当U Ue e(t)(t)为正弦为正弦信号时信号时,逆变器逆变器i iL1L1,i,iL2L2和和i io o波波形的平均值如形的平均值如图图3.33.33.2.3 无偏置工作方式3.2 双降压式单相逆变器1.有偏置工作方式的缺点有偏置电流，加大器件和电感电流的损耗，降低效率有偏置电流，加大器件和电感电流的损耗，降低效率2.无偏置工作方式原理逆变器空载工作逆变器空载工作 电感电流使空载输出电压为正弦波电感电流使空载输出电压为正弦波逆变器负载工作逆变器负载工作 负载电流正半周期等于负载电流正半周
29、期等于i iL1L1，负载电流，负载电流负半周期等于负半周期等于i iL2L2图3.6 无偏置电流工 作方式波形图3.2 双降压式单相逆变器3.无偏置电流控制框图图3.7 无偏置电流控制框图3.2 双降压式单相逆变器4.115V 400Hz 1000VA 逆变器主要技术数据3.3 三电平双降压式逆变器3.3.1 半桥和双降压式单相逆变器的缺点3.3 三电平双降压式逆变器电源电压利用率低电源电压利用率低:输出电压输出电压 115VAC,115VAC,电源电压电源电压 360VDC,360VDC,器件电压器件电压 500V500V 输出电压输出电压 220VAC,220VAC,电源电压电源电压 7
30、20VDC,720VDC,器件电压器件电压 900900 1000V1000V即即 电源电压电源电压22*逆变器输出电压峰值逆变器输出电压峰值 V Vo o,V,Vo o为有效值为有效值2三电平双降压式逆变器特点三电平双降压式逆变器特点:器件承受电压降低一半器件承受电压降低一半桥臂可输出三电平桥臂可输出三电平功率器件增加一倍功率器件增加一倍3.3.2 三电平双降压式逆变器的主电路3.3 三电平双降压式逆变器图3.8 三电平双降压式逆变器主电路图D D11D D4 4 快恢复二极管快恢复二极管Q Q11Q Q4 4 MOSFET MOSFETL L1 1,L,L2 2 滤波电感滤波电感C Cf
31、f 滤波电容滤波电容3.3.3 电路特点和器件耐压3.3 三电平双降压式逆变器桥臂无直通桥臂无直通不需设计死区时间不需设计死区时间输出三电平波形输出三电平波形 +V+Vd d,-V,-Vd d,0;,0;Q Q1 1Q Q2 2 on,V on,VA A=+V=+Vd dQ Q1 1 off,Q off,Q2 2 on,D on,D1 1续流续流,V,VA A=0=0Q Q1 1Q Q2 2 off,D off,D2 2续流续流,V,VA A=-V=-Vd dQ Q11Q Q4 4 Vd VdD D1 1,D,D3 3 Vd VdD D2 2,D,D4 4 2Vd 2Vd3.3.4 无偏置工作
32、方式3.3 三电平双降压式逆变器i io o的正向电流和的正向电流和i iL1L1同，同，i io o的反向电流和的反向电流和i iL2L2同同三电平输出实现逆变器的单极性工作方式，三电平输出实现逆变器的单极性工作方式，可减小滤波电感和输出电压失真度可减小滤波电感和输出电压失真度3.3.4 实验数据3.3 三电平双降压式逆变器3.3.6 三电平半桥逆变器3.3 三电平双降压式逆变器图3.9 三电平半桥逆变器主电路图三态调制三态调制D D1 1D D3 3为快恢复管为快恢复管改善反向恢复改善反向恢复 特性特性桥臂直通可能桥臂直通可能 性减少性减少死区时间显著减死区时间显著减 小小2.直流变压器3
33、.双降压式单相逆变器4.四桥臂三相逆变器内内 容容 提提 要要1.双管正激直流变换器及其组合4.四桥臂三相逆变器4.1 四桥臂三相逆变器的应用4.2 四桥臂三相逆变器的PWM控制4.3 四桥臂三相逆变器的空间矢量调制4.4 电流电压双闭环控制的四桥臂三相逆变器3.降压式单相逆变器4.1 四桥臂三相逆变器的应用4.1.1 四桥臂三相逆变器的构成4.1 四桥臂三相逆变器的应用其中一个桥臂输出中点电压，实现三相四线其中一个桥臂输出中点电压，实现三相四线 制输出制输出4.1.2 三相逆变器构成三相四线输出的方法由电源和电容器形成稳定的中点电位由电源和电容器形成稳定的中点电位采用中点形成变压器采用中点形
34、成变压器全功率全功率 或或 变压器变压器自耦式中点形成变压器自耦式中点形成变压器YYY4.1.3 主电路图和基本关系4.1 四桥臂三相逆变器的应用图4.1 四桥臂三相逆变器主电路41111VVVLodtdi1111odTdViiCo04321iiiiooo4.2 四桥臂三相逆变器的PWM控制4.2.1 三相逆变器的PWM控制4.2 四桥臂三相逆变器的PWM控制1.1.采用正弦控制电压采用正弦控制电压V Vc c与三角波电压与三角波电压V VT T交交 截方法截方法)240()120(321tmSinVtmSinVtmSinVocococ理想情况下桥理想情况下桥臂输出电压臂输出电压)240()1
35、20(232221tSinmVtSinmVtSinmVoVoVoVininin4.2 四桥臂三相逆变器的PWM控制4.2.1 三相逆变器的PWM控制4.2 四桥臂三相逆变器的PWM控制1.1.采用正弦控制电压采用正弦控制电压V Vc c与三角波电压与三角波电压V VT T其交其交 截方法截方法)240(2)120(22321tSinVVtSinVVtSinVVoooooo又又0,333222111NLoLoLoVVVVVVVVVV三相对称负载下得三相对称负载下得4.2 四桥臂三相逆变器的PWM控制2.2.三次谐波注入法提高电压利用率三次谐波注入法提高电压利用率注入三次谐波目的是在注入三次谐波目
36、的是在V Vo1o1V Vo2o2V Vo3o3不变的情况下不变的情况下降低降低V V1 1，2 2，3 3，降低，降低V Vinin333222111LonLonLonVVVVVVVVVVVV图4.2 三次谐波与Vo1间相位关系三次谐波相位关系三次谐波相位关系此时应使此时应使此时此时V V1 1可减小。故注入可减小。故注入三次谐波最大可使三次谐波最大可使V V1 1的值降到的值降到当当 时时V V1 1为为VVVVVooo2,2,02332321222,0LonVVVV2,21KVVVVno1112LoVVVKV23tVSinVon3261min1V4.2 四桥臂三相逆变器的PWM控制令令4
37、.2.2 四桥臂三相逆变器的三次谐波注入PWM控制)3)240()3)120()3(323322321tKSintmSinVtKSintmSinVtKSintmSinVoocoocooc在在m=1m=1，0.14K0.20.14K0.2时有时有tKSinVtKSintmSinVtKSintmSinVtKSintmSinVoVnooVooVooVinininin3)3)240()3)120()3(3333231则则)240(2)240()120(2)120(2333231tVSintSinVtVSintSinVtVSintSinVooVoooVoooVoininin不计不计V VL1L1,V,V
38、L2L2,V,VL3L3226max3,2inininVVVVV4.3 四桥臂三相逆变器的空间矢量4.3.1 空间矢量调制原理4.3 四桥臂三相逆变器的空间矢量逆变器输出相电压逆变器输出相电压)240(2)120(22tVSinVtVSinVtVSinVocoobooao三相电压空间矢量三相电压空间矢量)(32240120jcojboaoeVeVVV4.3 四桥臂三相逆变器的空间矢量180180。导通三相逆变器的空间矢量图导通三相逆变器的空间矢量图图4.3 电路开关状态与空间矢量（a a）（b b）（c c）4.3 四桥臂三相逆变器的空间矢量零矢量和逆变器输出控制零矢量和逆变器输出控制零矢量零
39、矢量Q Q1 1 Q Q3 3 Q Q5 5 导通导通 ppp Vppp Vaoao=V=Vbobo=V=Vcoco=0=0Q Q4 4 Q Q6 6 Q Q2 2 导通导通 nnn Vnnn Vaoao=V=Vbobo=V=Vcoco=0=0输出电压控制输出电压控制V Vca-ca-插入零矢量，使插入零矢量，使V V1 1 V V2 2作用时间减小作用时间减小插入零矢量方法，尽量减小开关次数，插入零矢量方法，尽量减小开关次数，上图为每一开关周期仅一个开关转换上图为每一开关周期仅一个开关转换空间矢量调制逆变器输出线电压最大值空间矢量调制逆变器输出线电压最大值V VLLLL=V=Vinin4.3
40、.2 四桥臂三相逆变器的空间矢量调制4.3 四桥臂三相逆变器的空间矢量1.1.三桥臂逆变器的空间矢量调制三桥臂逆变器的空间矢量调制，为二个独立变量，为二个独立变量0coboaoVVV可用二维空间矢量调制法可用二维空间矢量调制法2.2.四桥臂三相逆变器四桥臂三相逆变器有四个变量，要用三维空间矢量调制技术，复有四个变量，要用三维空间矢量调制技术，复杂不实用。二维空间矢量调制在四桥臂逆变器杂不实用。二维空间矢量调制在四桥臂逆变器中的应用关键是解决第四个桥臂调制问题中的应用关键是解决第四个桥臂调制问题第四桥臂采用占空比第四桥臂采用占空比0.50.5调制，固定中点电位调制，固定中点电位第四桥臂浮动电位，
41、以使直流电压利用率提高第四桥臂浮动电位，以使直流电压利用率提高4.3 四桥臂三相逆变器的空间矢量3.3.第四桥臂占空比的确定第四桥臂占空比的确定codtdicbodtdibaodtdiaVLVVVLVVVLVVcba444若不计若不计 项，令项，令dtdiL34cbaVVVV则有则有0coboaoVVV，和三桥臂逆变器相同，和三桥臂逆变器相同如第四桥臂的占空比按下述方式确定，则如第四桥臂的占空比按下述方式确定，则34cbaVVVV4.4 电流电压双闭环控制4.4.1 双闭环控制原理4.4 电流电压双闭环控制电压调节器，保持输出电压恒定电压调节器，保持输出电压恒定电流调节器，保持电感电压恒定电流
42、调节器，保持电感电压恒定电压调节器输出为电流调节器的给定信号电压调节器输出为电流调节器的给定信号电流内环作用：采用滞环电流控制器，使电流内环作用：采用滞环电流控制器，使 特征方程降阶。特征方程降阶。限制电感电流限制电感电流输出端短路切除后自恢复输出端短路切除后自恢复4.4.2 四桥臂逆变器控制特点4.4 电流电压双闭环控制可看成三个单相桥式逆变器，共用第四桥臂可看成三个单相桥式逆变器，共用第四桥臂单相桥式逆变器的三种工作模态：上管导通，单相桥式逆变器的三种工作模态：上管导通，+1+1；下管导通，；下管导通，-1-1；续流，；续流，0 0。在第四桥臂逆变器中，每相的工作模态取决在第四桥臂逆变器中
43、，每相的工作模态取决 于第四桥臂的状态于第四桥臂的状态若第四桥臂上管导通，若第四桥臂上管导通，A A臂上管导通，臂上管导通，0 0 态；下管导通，态；下管导通，-1-1态态若第四桥臂下管导通，若第四桥臂下管导通，A A臂上管导通，臂上管导通，+1+1 态；下管导通，态；下管导通，0 0态态4.4.3 第四桥臂的电流4.4 电流电压双闭环控制空载，三相对称负载空载，三相对称负载仅仅A A相加载相加载仅仅B B相加载相加载A BA B相加载相加载A B CA B C三相不对称负载三相不对称负载04iAii4Bii4)(4BAiii)(4CBAiiii4.4.4 四桥臂逆变器双闭环控制框图4.4 电流电压双闭环控制图4.4 双闭环控制框图精品课件精品课件！精品课件精品课件！Thanks for your attention
