三相四桥臂逆变器

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1、三相四桥臂逆变器

2、第12三相四桥臂逆变器的开关模态三相四桥臂逆变器，是由三相半桥式逆变器与一个由S7、S8组成的公用桥臂结合而成的。开关S1、S4与S7、S8组成A相全桥逆变器；开关S3、S6与S7、S8组成B相全桥逆变器；开关S5、S2与S7、S8组成C相全桥逆变器；由公用桥臂S7、S8形成中性点。由于S7、S8是公用桥臂，因而A、B、C三相输出电流的激励就发生相互牵制，这是三相四桥臂逆变器控制时必须要解决的难点之一。500)this.style.ouseg(this)">假定三相四桥臂逆变器的

3、每个桥臂有两种工作方式：上管导通、下管关断定义为1；下管导通，上管关断定义为0，则四桥臂逆变器共有24=16种开关方式。引入开关电压相量用（uA，uB，uC，uN）表示，其中两种零开关方式：（0，0，0，0）和（1，1，1，1）是相同的，故共有15种不同的开关方式。一个单相全桥式逆变器有三种工作模态。500)this.style.ouseg(this)">Mk=式中k分别代表A、B、C相，则三相逆变器共有33=27种工作模态如表1所示。由于四桥臂逆变器只有四个桥臂，因而只有15种开关模态。因为有S

4、7、S8中性点形成桥臂的牵制作用，在任一瞬间S7、S8只有一个导通，所以其它三个桥臂的开关不能同时存在相反的激励，故表1中的后12种开关模式不能存在。表相别开关模态A相00000001111－1－1－1－1　001－11－11－11－1－11B相00011－1－1001100－1－1　1－100－11－111－11－1C相01－1010－101010－10－1　－11－110011－11－1－1三相工作模态对应的开关方式iB=uB/RB=(Im＋ΔIB)sin(ωt－2π/3)=Imsin(ωt－

5、2π/3)＋ΔIBsin(ωt－2π/3)iC=uC/RC=Imsin(ωt＋2π/3)iN=iA＋iB＋iC=ΔIAsinωt＋ΔIBsin(ωt－2π/3)由余弦定理、正弦定理及图3可知：500)this.style.ouseg(this)">iN=·sin(ωt－α)500)this.style.ouseg(this)">α=arcsin当只有A相有负载时iN=iA=Imsinωt当只有A、B相有负载时，假定RA=RB，则：iN=iA＋iB=－iC=－Imsin(ωt＋2π/3)当三相负载对

6、称时，RA=RB=RC则：iN=iA＋iB＋iC=0从以上分析可知：中线电流iN有三种值：iN=0，iN=＋iN和iN=－iN。iN的的检测有两种方法，如图4所示。其中图4（a）是用两个小直流电容Cd1=Cd2形成直流电压中点N1作为中性点对iN进行检测；图4（b）是用小型NFT形成的中性点N1作为中性点对iN进行检测。当三相负载对称时iN=0，S7和S8都不导通；当iN=±iN时，±iN的正半周使S8导通，±iN的负半周使S7导通，逆变器四个桥臂在－iN和＋iN时的开关方式如表2所示。这样，S1

7、～S6的控制就可以采用带有电流内环的所有P控制电路，例如三相HCPM控制电路等。理论分析表明，采用iN控制S7和S8的导通可以使控制精度提高，可以使输出电压、电流的波形更接近于正弦波，可以使S1～S6与S7、S8的控制分开独立进行。下面以图4（a）为例来介绍用iN控制S7和S8导通的工作过程，假定三相负载是不对称的。起动过程：起动前S7和S8处于关断状态，控制电路的直流电压已加上。在起动瞬间iN=0，所以电流互感器的CT2的次级无感应电压发生，“过零点检出”电路输出正电压使交流开关S9导通，N′与

8、N1点之间有电流iN流过，电流互感器CT1次级的感应电压使S7或S8导通（iN正半周使S8导通，iN负半周使S7导通），逆变器进入工作状态。正常工作过程：在iN过零期间，S7和S8不导通，CT1和CT2次级无感应电压，“过零点检出”电路输出正电压使S9导通。iN流通并在CT1次级感应出电压使S7或S8导通，此时，iN的大部分由N′点到N2点通过S7或S8流通，并在CT2的次级感应出电压，使“过零点检出”电路输出零电压将S9关断，使iN全部通过S7或S8流通，进入到iN≠0期间。此时，虽然N1点与N

9、2点电位不等，但由于S9的关断就切断了N1到N2点之间流过的电流，以提高逆变效率。由以上分析可知：开关S7和S8工作在基频ZCS状态，故可以采用无反并联二极管的晶闸管作开关，以减少成本，提高逆变效率。当三相四桥臂逆变器采用iN控制S7和S8导通，与S1～S6采用HCPM进行控制时，这两种控制是互不相关的，可以分别独立进行控制。对于S1～S6的HCPM控制过程是这样的：三态HCPM周期地对滤波电感电流iLfA和给定电流ira进行采样保持（Sample/Hold，简称S/H），滤波电感