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1、1/475 多重逆变电路和多电平逆变电路多重逆变电路和多电平逆变电路 5.1 多重逆变电路多重逆变电路 5.2 多电平逆变电路多电平逆变电路2/475 多重逆变电路和多电平逆变电路多重逆变电路和多电平逆变电路引言引言电压型电压型逆变电路的输出电压是矩形波，逆变电路的输出电压是矩形波，电流型电流型逆逆变电路的输出电流是矩形波，变电路的输出电流是矩形波，矩形波矩形波中含有较多中含有较多的的谐波谐波，对负载会产生不利影响。，对负载会产生不利影响。常常采用多重逆变电路把几个矩形波组合起来，常常采用多重逆变电路把几个矩形波组合起来，使之成为使之成为接近正弦波接近正弦波的波形。的波形。也可以改变电路结构，
2、构成多电平逆变电路，它也可以改变电路结构，构成多电平逆变电路，它能够输出较多的电平，从而使输出电压向正弦波能够输出较多的电平，从而使输出电压向正弦波靠近。靠近。3/475.1 多重逆变电路多重逆变电路12060180tOtOtO三次谐波三次谐波u1u2uo图图5-1 二重单相逆变电路二重单相逆变电路 图图5-2 二重逆变电路的工作波形二重逆变电路的工作波形 二重单相电压型逆变电路二重单相电压型逆变电路 两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器压器T1和和T2串联串联起来。起来。输出波形输出波形 两个单相的输出两个单相的输出u1和和u2是是180矩形波矩形波。
3、u1和和u2相位错开相位错开=60,其中的其中的3次谐波就次谐波就错开了错开了360=180，变压器串联合成后，变压器串联合成后，3次谐次谐波互相抵消波互相抵消，总输出电压中不含，总输出电压中不含3次谐波。次谐波。uo波形是波形是120矩形波，含矩形波，含6k1次谐波次谐波，3k次谐波都被抵消。次谐波都被抵消。由此得出的一些结论由此得出的一些结论 把若干个逆变电路的输出按一定的相位差把若干个逆变电路的输出按一定的相位差组合起来，使它们所含的某些主要谐波分量相组合起来，使它们所含的某些主要谐波分量相互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。互抵消，就可以得到较为接近正弦波的波形。多重逆变电路有多重
4、逆变电路有串联多重串联多重和和并联多重并联多重两种两种方式，电压型逆变电路多用串联多重方式，电方式，电压型逆变电路多用串联多重方式，电流型逆变电路多用并联多重方式。流型逆变电路多用并联多重方式。4/475.1 多重逆变电路多重逆变电路图图5-3 三相电压型二重逆变电路三相电压型二重逆变电路 三相电压型二重逆变电路三相电压型二重逆变电路 电路分析电路分析 由两个三相桥式逆变电路构成，由两个三相桥式逆变电路构成，输出通过输出通过变压器串联变压器串联合成。合成。两个逆变电路均为两个逆变电路均为180导通方导通方式式。工作时，逆变桥工作时，逆变桥II的相位比逆的相位比逆变桥变桥I滞后滞后30。T1为为
5、/Y联结，线电压变比为联结，线电压变比为 ，T2一次侧一次侧联结，二次侧两绕组联结，二次侧两绕组曲折曲折星形接法星形接法，其二次电压相对于一次电，其二次电压相对于一次电压而言，比压而言，比T1的接法超前的接法超前30，以抵消，以抵消逆变桥逆变桥II比逆变桥比逆变桥I滞后的滞后的30，这样，这样uU2和和uU1的的基波相位就相同基波相位就相同。如果如果T2和和T1一次侧匝数相同，一次侧匝数相同，为了使为了使uU2和和uU1基波幅值相同基波幅值相同，T2和和T1二次侧间的匝比就应为二次侧间的匝比就应为 。5/475.1 多重逆变电路多重逆变电路UA21UUNUU2-UB22UU1(UA1)tOtO
6、tOtOtO3131)(1+)UU1UA21-UB22UU2UUN(UA1)UdUd32Ud31Ud32Ud(1+Ud31Ud图图5-4 二次侧基波电压合成相量图二次侧基波电压合成相量图 图图5-5 三相电压型二重逆变电路波形图三相电压型二重逆变电路波形图 工作波形工作波形 T1、T2二次侧基波电压二次侧基波电压合成情况的相量图如图合成情况的相量图如图5-23所示，图中所示，图中UA1、UA21、UB22分别是变压器绕组分别是变压器绕组A1、A21、B22上的基波电压相量。上的基波电压相量。由图由图5-24可以看出，可以看出，uUN比比uU1接近正弦波。接近正弦波。6/475.1 多重逆变电路
7、多重逆变电路基本的数量关系基本的数量关系 把把uU1展开成傅里叶级数得展开成傅里叶级数得式中，式中，n=6k1，k为自然数。为自然数。uU1的基波分量有效值为的基波分量有效值为 n次谐波有效值为次谐波有效值为(5-23)(5-24)(5-25)7/475.1 多重逆变电路多重逆变电路输出相电压输出相电压uUN的基波电压有效值为的基波电压有效值为 其其n次谐波有效值为次谐波有效值为式中，式中，n=12k1，k为自然数，在为自然数，在uUN中已不含中已不含5次、次、7次等谐波。次等谐波。该三相电压型二重逆变电路的直流侧电流每周期脉动该三相电压型二重逆变电路的直流侧电流每周期脉动12次，称为次，称为
8、12脉脉波逆变电路波逆变电路，一般来说，使，一般来说，使m个三相桥式逆变电路的相位依次错开个三相桥式逆变电路的相位依次错开 运行，连同使它们输出电压合成并抵消上述相位差的变压器，运行，连同使它们输出电压合成并抵消上述相位差的变压器，就可以构成就可以构成脉波数为脉波数为6m的逆变电路的逆变电路。(5-26)(5-27)8/475.2 多电平逆变电路多电平逆变电路tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3图图5-7 三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路 图图5-8 电压型三相桥式逆变电路的工作
9、波形电压型三相桥式逆变电路的工作波形 回顾图回顾图5-9三相电压型桥式三相电压型桥式逆变电路和图逆变电路和图5-10的波形，的波形，以以N为参考点，输出相电压为参考点，输出相电压有有Ud/2和和-Ud/2两种电平，称两种电平，称为为两电平逆变电路两电平逆变电路。9/475.2 多电平逆变电路多电平逆变电路图图5-9 三电平逆变电路三电平逆变电路 三电平逆变电路三电平逆变电路 电路分析电路分析 也称也称中点钳位型中点钳位型（Neutral Point Clamped）逆逆变电路变电路。每桥臂由两个全控器件每桥臂由两个全控器件串联构成，两者都反并联了二串联构成，两者都反并联了二极管，且中点通过钳位
10、二极管极管，且中点通过钳位二极管和直流侧中点相连和直流侧中点相连。以以U相相为例分析工作情况为例分析工作情况 V11和和V12（或（或VD11和和VD12）导通，）导通，V41和和V42关断时，关断时，UO间电位差为间电位差为Ud/2。V41和和V42（或（或VD41和和VD42）导通，）导通，V11和和V12关断时，关断时，UO间电位差为间电位差为-Ud/2。V12和和V41导通，导通，V11和和V42关断时，关断时，UO间电位差为间电位差为0。V12和和V41不能同时导通，不能同时导通，iU0时，时，V12和和VD1导通，导通，iU0时，时，V41和和VD4导通。导通。10/475.2 多
11、电平逆变电路多电平逆变电路 线电压的电平线电压的电平 相电压相减得到线电压。相电压相减得到线电压。两电平逆变电路的输出线电压有两电平逆变电路的输出线电压有Ud和和0三种电平，三种电平，三电平逆变电路的输出线电压有三电平逆变电路的输出线电压有Ud、Ud/2和和0五种电平。五种电平。三电平逆变电路输出三电平逆变电路输出电压谐波电压谐波可大大少于两电平逆可大大少于两电平逆变电路。变电路。三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受电压为直流侧电压的一半。受电压为直流侧电压的一半。用与三电平电路类似的方法，还可构成五电平、七电平等用与三电平电路类似的方法，还可构成五电平、七电平等更多电平的电路，三电平及更多电平的逆变电路统称为更多电平的电路，三电平及更多电平的逆变电路统称为多电平逆变电路。多电平逆变电路。