浙江大学电力电子技术课件第4章第2部分DCAC.ppt

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1、DC-ACCh4.5三相方波逆变电路三相方波逆变电路理想电路特性，假定负载为星形连接、三相对称，以直流电位中点O’为电压参考点。三相半桥逆变器主电路结构：由三个单相半桥逆变器共用一个直流电源构成。分析假定：O’开关管驱动信号时序：各桥臂上下开关管驱动脉冲相位互补、为0.5占空比方波，开关管S1～S6的开通时序依次相差60度。感性负载情况123456叠加定理180oUg60oUd/2UduUuVuUVuUOuOO’电路工作模式分析：按照上述门极驱动时序，三相半桥电路任一时刻都有且只有三个器件导通，分别是两个上管一个下管导通，或者一个上管两个下管导通。根据不同的控制模式和负载特性电路共有四种工

2、作状态：三个主开关载流，两个主开关和一个续流二极管载流，一个主开关和两个续流二极管载流，【三个续流二极管载流】。三相方波逆变电路中只可能出现前三种工作状态。ABC纯电阻负载条件下电路工作模式分析：附图1D不会导通Ug时序：附图2BNO工作过程分析－1区间电路中（T5T6T1）入端电流uAO=uAO’-uO’O工作过程分析－2区间电路中（T6T1T2）0入端电流工作过程分析－3区间电路中（T1T2T3）0入端电流工作过程分析－4区间电路中（T2T3T4）0入端电流定量分析－1输出相电压为六阶梯波，输出线电压为四阶梯波，将它们用傅立叶展开：输出电压基波有效值：输出电压有效值：定量分析－2逆变入

3、端电流，任一瞬间均由各桥臂中的开关管载流，始终为正值并保持恒定，即故有直流侧输入功率：Rd为入端等效直流电阻：得到逆变器输入端等效电阻Rd与交流负载相电阻R间的关系：三相方波逆变电路特点与单相方波逆变的特点类似：输出电压谐波、尤其低次谐波成分丰富；低次谐波为5、7、11次。输出电压不可调；直流电压利用率不高；直流电压利用率定义为输出线电压基波有效值与直流母线电压之比：AV=0.78三相全桥方波逆变电路三相全桥逆变电路是用三个变压器将共用母线的三个单相全桥逆变电路输出加以组合而获得三相输出的结构。图4.16三相全桥逆变器电路能否去掉变压器？三相全桥方波逆变电路特点相对于三相半桥逆变电路优点：

4、利用全桥移相调压的功能实现输出连续调压；实现分相电压独立控制，利于三相不平衡负载的应用；电压利用率高。缺点：功率主电路复杂、成本高。4.6三相SPWM逆变电路三相SPWM逆变电路逆变主电路三相SPWM逆变电路实际上由三套共用直流母线的单相SPWM逆变电路组合而构成，故分为半桥和全桥两大类三相逆变器。单相单相单相三相半桥SPWM逆变电路控制极脉冲时序产生及分布（ma=0.8，mf=15）电路工作情况分析：三相半桥SPWM逆变：三套共用直流母线的单相半桥SPWM逆变电路组合而构成的，它们各自采用互差120度的调制波和同一载波比较后产生开关管控制极脉冲信号、控制输出电压。任意时刻有且只有3个功率

5、开关导通载流；以输入直流母线电位中点O’为参考地，每桥臂输出电压形状与单相半桥一致。在感性负载（负载功率因数角小于60度）条件下，在SPWM电路中以第一、第二和第五种模式交替工作；【第五种模式】：三上管载流或三下管载流工作模式控制极脉冲时序产生及输出电压局部示意图ug相电压线电压输出相电压、线电压波形的特点：输出线电压调制波形电平在+Ud、0或者-Ud、0间变动，显现为单极性形状；星型连接的负载中点O电位在±1/6Ud、±1/2Ud间变动：星型连接负载相电压电平为0、±1/3Ud、±2/3Ud等有5个电平：三相半桥SPWM逆变比方波逆变多出两种电路状态，分别是三上管载流和三下管载流，将输入

6、与输出端断开。频率调制比的选择：利用三相系统3整数倍次谐波相抵消机制，选择频率调制比mf为3整数倍，各相电压mf次谐波间的相位差为零(或360度整数倍），线电压中无mf次谐波，有利于提高输出电压的正弦度和减少输出电压的THD值。输出电压分析（ma≤1）：由于三相负载中点至母线中点之间电压基波为零，相电压基波有效值和幅值分别为：线电压基波有效值和幅值分别为：输出线电压谐波分布主要分布在mf±2、mf±4、2mf±1、2mf±5等次，最值得考虑的线电压谐波次数为mf－2。ma=0.8，mf>>1时三相SPWM逆变输出线电压的频谱图(b)三相SPWM输出线电压主要谐波随幅度调制比变化曲线线电压T

7、HD总体情况跟单相SPWM单极性情况一致。输出线电压直流电压利用率AV=0.612ma

8、ma≤1过调制时，直流电压利用率增长极限为三相方波逆变的水平，即为0.78，但将导致低次谐波大量出现。输入与输出电流：SPWM输出电压除基波外最低次谐波频率接近开关频率，对一般感性负载可以假定负载时间常数远大于逆变开关周期，输出电流可视为平滑基频正弦电流，幅值、相位都由电压基波和负载阻抗决定。纯阻性负载逆变器从直流母线吸取无脉动的直流