三相谐振软开关逆变及控制技术ppt课件.ppt

《三相谐振软开关逆变及控制技术ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、欢迎大家一起研讨！交流变频调速器工程设计研修班谐振过渡软开关三相PWM逆变器西安电子科技大学机电工程学院电气工程系明正峰主要内容1、背景及意义2、谐振直流环节三相逆变器3、谐振极零电压过渡三相逆变器4、软开关技术变频器的设计举例5、全文总结1、背景及意义电压源三相逆变器的优点体积小、重量轻，低损耗、高效率（电容作为直流母线上的滤波储能器件）更适合于感性负载（在输出端不需要外加滤波电容器）功率器件上不需要串联反向阻断二极管……电压源三相逆变器典型构成传统硬开关三相逆变器的不足在三相PWM逆变电路的研究中，开关频率的

2、提高一直是人们追求的目标。但传统硬开关逆变器的开关频率提高要受到开关功率损耗、EMI、噪声污染等一系列因素的制约。其中开关功率器件的开关损耗就是其中一个最主要的因素。开关S4开通开关S4关断开关S4通态VS4IS4VS4(pk)diS4/dtdVS4/dtdVS1/dtVS1(pk)VS1ID1trrtrrIrrtt开关功率器件开关过程典型波形对于由两个功率开关S1和S4构成的一个逆变桥臂（S1在上、S4在下）来说，当开关S4开通时，通过感性负载的电流将开始增加。当开关S4被关断时，感性负载中的电流不可能立刻发生变

3、化，它必须通过开关S1上的反并联二极管D1进行续流。假设初始电流流过二极管D1，当开关S4开通时，负载电流将从D1中转移到S4中，遗憾的是，二极管D1不能立即从正向导通状态恢复到反向阻断状态，相反，在D1恢复到能承受反向电压之前，D1中有一个峰值很大的反向恢复电流，这个反向恢复电流也要流过开关S4。所以，此时流过S4的电流是负载电流和D1反向恢复电流之和。而且，此时S4上的电压还仍然为直流母线电压。这样，开关S4开通时，将产生很大的开通损耗。而且将承受很大的电压和电流应力，如果这个应力超过其安全工作区的极限，功率开

4、关器件将永久损坏。另外，当D1开始承受反向电压时，反向电流减少到零的同时承受一个很高的电压和一个很大的反向电流，因此反并联二极管也将产生很大的功耗。当开关S4被关断时，负载电流转移到二极管D1中，S4两端的电压慢慢上升到直流母线电压，此时流过S4的电流基本上等于负载电流；当S4中的电流减小到零，此时它承受的还是直流母线电压。因此，在开关S4关断期间也有一个较大的功率损耗。5010015020025030051015202530350开关频率（kHz）功率损耗（W）IGBT功率损耗部分总计开通关断通态开关功率器件开关

5、过程功率损耗IGBT在通态、关断和开通等阶段的功率损耗以及IGBT的总功耗。在工作频率低于5kHz时，通态功耗是主要的，但当工作频率较高时开关功耗则变为主要的，开通功率损耗比关断功率损耗大。开关频率的提高受到以下因素的影响①硬开关将会导致较大的开关损耗。感性负载条件下，功率器件在开关瞬间将承受很大的瞬时功耗，一个周期内功率器件的开关损耗一般可占到总平均损耗的30%~40%。随着开关频率的增加，这种损耗将会成正比例的增加。过大的开关损耗使得功率器件的结温上升，不仅工作频率不能再提高，而且功率器件的电流、电压容量也不能

6、在额定条件下运行②硬开关将会导致功率器件的二次击穿。感性负载条件下，功率器件关断时出现的尖峰电压，容性负载条件下，功率器件开通时出现的尖峰电流，很容易造成二次击穿，从而极大地危害了器件的安全运行，将会导致功率器件开关过程需要较大的安全工作区（SOA）。③硬开关将会导致较大的电磁干扰EMI）。在高频状态运行时，开关器件本身的极间寄生电容成为极重要的参数。这种极间电容在功率器件的开关过程中会产生两种不利因素，其一，在高电压下开通时，CU2/2的电容储能被器件本身吸收和耗散，势必增加温升，频率越高越严重。其二，极间电容电

7、压转换时的dv/dt会耦合到输入端，产生电磁干扰，使系统不稳定。此外，极间电容与电路中的杂散电感会形成振荡，会干扰系统正常工作。④硬开关将会导致电路拓扑对器件的寄生参数十分敏感，而且存在着上下桥臂直通的问题。传统硬开关电路中设置了功率器件的开通延迟时间（死区时间），但在高频情况下，为了消除该死区时间对逆变器输出性能的影响，采取的校正措施又使整个系统的设计变的复杂起来。⑤硬开关条件下，逆变器中缓冲电路的设计是必不可少的，它可以限制功率器件开通时的di/vt、关断时的dv/dt，使动态开关轨迹缩小到直流安全区（SOA）

8、之内，保证功率器件能够安全运行。但吸收电路并不能消除开关损耗，因此系统总的功耗不会减少，又增加了整个逆变器结构设计的难度。同时还会导致能量再生过程中续流二极管反向恢复和吸收电路的相互干扰引起较大的器件应力。⑥硬开关将会导致功率器件工作在较高的开关频率时，会在音频范围内时引起噪声污染。⑦硬开关将会导致逆变器电路对输入/输出滤波器的要求较高。软开关技术三相逆变器