合肥工业大学电力电子技术第十三讲第四章详解.ppt

电 力 电 子 技 术 Power Electronics 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 方波调制是DC-AC变换最简单的一种控制方式。 若以图4-12所示的逆变器直流电压中心点为电位参考点，控制相应的功率管使逆变器各相输出相位互差120°的交流方波电压，即可实现电压型三相DC-AC的变换。 逆变器每相的方波变换可采用180°导电方式和120°导电方式 。 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 ⑴ 180°导电方式有以下特征： 每相的上下桥臂均采用180°互补控制模式。 相邻相的桥臂驱动信号相位互差120°。 任何时刻有且只有三个桥臂导电，或两个上桥臂一个下桥臂导电，或一个上桥臂两个下桥臂导电 。 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 这种调制方式有以下特征： 按图4-12所标功率器件的序号，相邻序号的功率管的驱动信号相位互差60° 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 这种调制方式有以下特征： 若逆变器直流侧电压为Ud，当负载为星形对称负载时，则逆变器输出相电压波形为交流6阶梯波波形，即每间隔60°就发生一次电平的突变，且电平取值分别为±Ud/3、±2Ud/3。 若逆变器直流侧电压为Ud，则逆变器输出线电压波形为120°导电的交流方波波形，其方波幅值为Ud。 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 分析电路 负载各相输出端到电源中点N‘的电压：U相，上桥臂通，uUN’=Ud/2，下桥臂通，uUN’=-Ud/2。 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 考虑180°导电方式的电压型三相桥式逆变器的相电压波形，如果取时间坐标为相电压阶梯波的起点，并利用傅立叶分析，则不难求得逆变器输出a相电压的瞬时值uan为 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 从式（4-13）分析可知， 180°导电方式的电压型三相桥式逆变器的输出相电压波形中不含偶次和3次谐波，而只含有5次及5次以上的奇次谐波，且谐波幅值与谐波次数成反比，其中相电压基波幅值Uan1m为 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 另外，考虑180°导电方式时的电压型三相桥式逆变器的线电压波形，该波形为120°的交流方波波形。如果取时间坐标为线电压零电平的中点，并利用傅立叶分析，则不难求得逆变器输出线电压的瞬时值uab为 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 从式（4-15）分析可知， 180°导电方式的电压型三相桥式逆变器的输出线电压波形中不含偶次和3次谐波，而只含有5次及5次以上的奇次谐波，且谐波幅值与谐波次数成反比，其中线电压的基波幅值Uabm1为 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 ⑴ 120°导电方式： 这种调制方式要求逆变器中功率管的驱动信号为120°方波，其有以下特征： 每相的上下桥臂均采用120°控制且有60°导通间隙。 相邻相的桥臂驱动信号相位互差120° 任何时刻有且只有两个桥臂导电，即一个上桥臂和一个下桥臂导电 相邻序号功率管的驱动信号相位互差60° 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 ⑴ 120°导电方式： 若逆变器直流侧电压为Ud，当负载为星形对称负载时，负载相电压波形为120°导电的交流方波波形，其方波幅值为Ud/2 若逆变器直流侧电压为Ud，则逆变器输出线电压波形为交流六阶梯波波形，即每间隔60°就发生一次电平的突变，且电平取值分别为±Ud、±Ud/2。 4.2.1.2 电压型三相桥式方波逆变器 ⑴ 120°导电方式： 由于每相的上下桥臂均采用120°控制且有60°导通间隙，因而避免了换流时上下桥臂的直通。 由于任何时刻只有两个桥臂导电，从而导致功率器件的利用率较低。 4.2.2 电压型阶梯波逆变器 电压型阶梯波逆变器的拓扑结构种类主要包括：变压器移相叠加结构、级联移相叠加结构以及多电平结构。 4.2.2.1采用变压器移相叠加结构的电压型阶梯波逆变器 单相变压器串联移相叠加结构 图4-15a为两个单相电压型逆变器的串联移相叠加结构 当每个逆变器采用单脉冲方波调制且脉冲宽度为θ，若两个变压器的变比为1:1，并且使两个单相逆变器输出方波的相位角错开φ角度后再进行串联叠加，则串联叠加后的电压波形为8阶梯波电压波形，如图4-15b所示。 4.2.2.1采用变压器移相叠加结构的电压型阶梯波逆变器 单相变压器串联移相叠加结构 图4-16a为三个单相电压型逆变器的串联移相叠加结构，当每个逆变器采用单脉冲方波调制且脉冲宽度为120°，若逆变器1、逆变器3输出变压器的变比均为1：1，而逆变器2输出变压器的变比为 ，并且使三