最新第5章--PWM逆变器控制技术幻灯片.ppt

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1、第5章--PWM逆变器控制技术第5章PWM逆变器控制技术§5.1引言§5.2PWM逆变器主电路§5.3PWM逆变器的控制技术§5.4PWM逆变器的主要性能指标§5.5PWM逆变器用于驱动异步电机§5.6PWM逆变器用于不间断电源（UPS）§5.1引言逆变的概念逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。逆变技术应用在3×220V低压变频器的应用中，逆变器容量达到300kVA以上；在中压（10kV以下）变频器中，逆变器可达7500kVA；在不间断电源（UPS）的应用中，逆变器容量达1000kVA；在电力机车牵引电气传动应用中

2、，逆变器可达1500kW；在铁道运输应用中，110VDC/3×220V逆变器的容量可达600kVA；几乎渗透到国民经济的各个领域。实际上，在PWM逆变器主电路中还必须设置一些必要的保护措施：①交流输出电压的过压保护（锁死保护）；②交流输出电压的欠压保护（回差保护）；③交流输出电流的过流保护（锁死保护）；④交流输出电流的过载保护（锁死保护）；⑤直流侧电压的欠压保护（回差保护）；⑥直流侧电压的过压保护（锁死保护）；⑦IGBT模块的过温保护（回差保护）等。§5.3PWM逆变器的控制技术对于电压型PWM逆变控制方式而言，常用的有分相电压SPWM控制、空间矢量PWM控制（SVPW

3、M）、预测电压PWM控制等。1.分相电压SPWM控制基本控制原理：对PWM逆变器的三相输出电压分别进行电压SPWM控制，然后在输出端合成三相输出正弦波电压。分相电压SPWM控制技术的特点①对RLC线性负载能够很好地输出三相正弦波电压；②对非线性负载如不可控整流负载，其输出电压波形会发生畸变，表现为正弦波的波头位置产生电压跌落，使得输出电压波形近似为梯形波，从而使星型连接的三相输出中性点对地电位的电压提高。此时应该对非线性负载进行有效的补偿控制，使输出电压波形保持为正弦波；③三相输出电压的对称性可控制为三相相电压幅值差≤±1%（带三相平衡非线性负载）；±3%（带100%的

4、三相不平衡非线性负载）；三相相电压相位移差≤±1º（带三相平衡非线性负载）；±2.5º（带100%的三相不平衡非线性负载）。2.电压空间矢量PWM控制基本控制原理：在一个开关周期Ts中，用相邻的两个有效电压开关矢量的平均值等效在此开关周期中三相输出电压合成矢量的给定值，同时对称地插入零矢量作用时间。电压空间矢量PWM控制技术的特点①具有容易实现交流侧输出相电压正弦化和直流侧电压的利用率高等优点；②三相输出电压的对称性控制容易，不论平衡非线性负载还是不平衡非线性负载，均可以控制为三相相电压幅值差≤±1%；三相相电压相位移差≤±2º。③能够有效地优化开关序列，降低系统的开关

5、损耗，提高系统的效率；④由于开关频率固定，交流侧输出滤波电路容易设计；⑤实现DSP数字控制方案极为容易。§5.4PWM逆变器的主要性能指标1.直流侧电压的利用率定义为交流侧输出线电压峰值（）与直流侧电压平均值的比值2.最低次谐波LOH（Lowest-orderharmonic）最低次谐波定义为与输出电压基波最接近的谐波。3.畸变因数DF（Distortionfactor）为了表征经过二次滤波后谐波产生波形畸变的程度，引入畸变因数。畸变因数定义为第n次谐波DF4.输出电压谐波畸变率THD(TotalHarmonicDistortion)①输出相电压谐波有效值为为输出相电压

6、的基波分量②输出相电压谐波畸变率THD分别为相电压基波和n次谐波电压的有效值6.输出电压的动态特性对于小功率等级逆变器，其输出电压动态波动值应小于±6%～±8%（典型值）；对于中、大功率等级逆变器，其输出电压动态波动值应小于±5%（典型值）。上述电压波动值应在10～30ms内恢复到稳定值（典型值为20ms）。5.输出电压的静态稳定度对于中、小功率等级逆变器输出电压的静态控制精度，其典型值为±2%～±3%；对于中、大功率等级逆变器，其典型值为±1%。7.三相输出电压的对称性①三相输出相电压幅值差，一般可以做到≤±1%～±3%；②三相输出相电压相位移差，一般可达到≤±1º～

7、±2.5º。8.输出电压的频率特性中、小功率等级PWM逆变器频率控制精度的典型值为2‰（相对额定频率值），中、大功率等级逆变器的典型值可达到为0.1‰～1‰（相对额定频率值）的范围。利用上述性能指标就可以比较科学地评价PWM逆变电路的质量。对于逆变装置或系统来说，还需增加逆变效率、单位重量（或体积）输出功率及可靠性等性能指标。§5.5PWM逆变器用于驱动异步电机由于异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统，难以直接、准确地控制电磁转矩。通过转子磁链这一旋转的空间矢量为参考坐标，利用从静止坐标系到旋转坐标系的坐标变换，就可以将定子