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1、无源无源(w yun)逆变电路解析逆变电路解析第一页，共35页。第第2 2页页n逆变的概念逆变的概念n 逆变逆变与整流相对应，将直流电变成交流电。与整流相对应，将直流电变成交流电。n交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接电网，为有源逆变。n交流侧接负载交流侧接负载(fzi)(fzi)，为无源逆变。，为无源逆变。n逆变与变频逆变与变频n变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。n交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。n主要应用主要应用n各种直流电源，如蓄电池、干电池
2、、太阳能电池等。各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。n交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。4.1 基本概念基本概念第1页/共35页第二页，共35页。第第3 3页页 变频器变频器 从广义角度讲变频器是一种变频装置或称变频电源，它从广义角度讲变频器是一种变频装置或称变频电源，它能根据实际需要能根据实际需要(xyo)(xyo)将输入的交流电或直流电变换成将输入的交流电或直流电变换成频率固定或频率可调的交流电输出给负载。频率固定或频率可调的交流电输出给负载。最早
3、的变频装置是旋转变流机组，其缺点是设备体积庞最早的变频装置是旋转变流机组，其缺点是设备体积庞大，机组旋转而噪声大。随着电力电子技术的发展，现大，机组旋转而噪声大。随着电力电子技术的发展，现在则由基于电力电子技术的静止变频装置所取代。如中在则由基于电力电子技术的静止变频装置所取代。如中频电源、步进电动机和无刷直流电动机的驱动电源、电频电源、步进电动机和无刷直流电动机的驱动电源、电动汽车电动机的驱动电源等。动汽车电动机的驱动电源等。从狭义角度讲，变频器主要指满足交流电动机调速要求从狭义角度讲，变频器主要指满足交流电动机调速要求的变频驱动电源（或称交流调速控制设备）。的变频驱动电源（或称交流调速控制
4、设备）。4.1 基本概念第2页/共35页第三页，共35页。第第4 4页页 交直交变频器（间接交直交变频器（间接(jin ji)(jin ji)变频器）变频器）图图4.1(P102，图，图4.1)逆变逆变4.1 基本概念第3页/共35页第四页，共35页。第第5 5页页 交交交交(jio jio)(jio jio)变频器（直接变频器（直接变频器）变频器）电压电压(diny)型变频器（直流型变频器（直流侧是电压侧是电压(diny)源）源）电流电流(dinli)型变频器（直流型变频器（直流侧是电流侧是电流(dinli)源）源）可 控整 流逆 变ACDC50HzAC可 控整 流逆 变AC50HzDCAC
5、图图4.2（图（图2 P102，图，图4.1）4.1 基本概念交交变交交变频频第4页/共35页第五页，共35页。第第6 6页页4.2 逆变器基本工作(gngzu)原理 逆逆变变电电路路最最基基本本的的工工作作原原理理 改改变变两两组组开开关关切切换换频频率率，可可改改变变输输出出(shch)(shch)交交流流电电频频率率。改改变变输输入入直直流流电电平平的的大大小小可可改改变变交流电的幅值。交流电的幅值。a)b)tuoiot1t2 图图4.3 逆变电路及其工作波形逆变电路及其工作波形（p103图图4.2）第5页/共35页第六页，共35页。第第7 7页页4.3 换流(hun li)方式开通：适
6、当的门极驱动信号就可使器件开通。开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：关断：全控型器件可通过门极关断。全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。研究研究(ynji)(ynji)换流方式主要是研究换流方式主要是研究(ynji)(ynji)如何使器件关断。如何使器件关断。换换流流电电流流从从一一个个(y(y)支支路路向向另另一一个个(y(y)支支路路转转移的过程，也称为换相。移的过程，也称为换相。第6页/共35页第七页，
7、共35页。第第8 8页页4.3 换流换流(hun li)方式方式器件换流（器件换流（Device CommutationDevice Commutation）利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用IGBT IGBT、电力、电力MOSFET MOSFET、GTO GTO、GTRGTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。电网换流（电网换流（Line CommutationLine Commutation）电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断
8、能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。负载换流（负载换流（Load CommutationLoad Commutation）由负载提供换流电压的换流方式。负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流，即电容性负载都可实现负载换流。由负载提供换流电压的换流方式。负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流，即电容性负载都可实现负载换流。强迫换流（强迫换流（Forced CommutationForced Commutation）设
9、置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流。通常通常(tngchng)(tngchng)利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。第7页/共35页第八页，共35页。第第9 9页页如图是基本的负载换流电路，如图是基本的负载换流电路，4 4个桥臂均由晶闸管组成。个桥臂均由晶闸管组成。整个负载工作整个负载工作(gngzu)(gngzu)在接近并联谐振状态而略呈容性。在接近并联谐振状态而略呈容性。直流侧串电感，工作直流侧串电
10、感，工作(gngzu)(gngzu)过程可认为过程可认为id id 基本没有脉动。基本没有脉动。负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小。所以负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小。所以uouo接近正弦波。接近正弦波。注意触发注意触发VT2VT2、VT3VT3的时刻的时刻t1t1必须在必须在uouo过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利完成。过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利完成。图图4.4 负载换流电路负载换流电路及其工作波形及其工作波形(p104,图图4.3)?t?t?t?tOOOOiit1b)a)uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT44.3 换流换流(hun l
11、i)方式方式第8页/共35页第九页，共35页。第第1010页页4.3 换流换流(hun li)方式方式由换流由换流(hun li)(hun li)电路电路内电容直接提供换流内电容直接提供换流(hun li)(hun li)电压当晶闸电压当晶闸管管VTVT处于通态时，预先处于通态时，预先给电容充电。当给电容充电。当S S合上，合上，就可使就可使VTVT被施加反压而被施加反压而关断。也叫电压换流关断。也叫电压换流(hun li)(hun li)。直接直接耦合耦合式强式强迫迫(qin(qing p)g p)换流换流通过换流电路内的电容和通过换流电路内的电容和电感的耦合来提供换流电电感的耦合来提供换流
12、电压或换流电流。先使晶闸压或换流电流。先使晶闸管电流减为零，然后通过管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加上反反并联二极管使其加上反向电压。也叫向电压。也叫电流换流电流换流电感耦电感耦合式强合式强迫换流迫换流图图4.5 直接耦合式强迫换流直接耦合式强迫换流原理图原理图(p104图图4.4)图图4.6 电感耦合式强迫换流原理图电感耦合式强迫换流原理图(p105图图4.5)第9页/共35页第十页，共35页。第第1111页页n换流方式总结：换流方式总结：n器件换流器件换流适用于全控型器件。适用于全控型器件。n其余其余(qy)三种方式三种方式针对半控型器件。针对半控型器件。n器件换流和强迫换流器件换
13、流和强迫换流属于自换流。属于自换流。n电网换流和负载换流电网换流和负载换流属于外部换流。属于外部换流。n当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。4.3 换流换流(hun li)方式方式第10页/共35页第十一页，共35页。第第1212页页电压型逆变电压型逆变(n bin)电路的特点电路的特点 (1)(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。(2)(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。输出电压为
14、矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。(3)(3)阻感负载时需提供无功功率阻感负载时需提供无功功率(w n n l)(w n n l)。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。4.4 电压型逆变电压型逆变(n bin)电路电路图图4.7 单相全桥电路（单相全桥电路（P107，图，图4.8）第11页/共35页第十二页，共35页。第第1313页页单相电压型(y xn)逆变电路图图4.8 单相全桥逆变电路的移相单相全桥逆变电路的移相调压方式（调压方式（P107，图，图4.8）tOtOtOtOtO b)
15、uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo全桥逆变全桥逆变(n bin)电路电路共四个桥臂，可看成两个共四个桥臂，可看成两个(lin)(lin)半桥电路组合而成。半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通两对桥臂交替导通180180。输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压UdUd来实现。来实现。第12页/共35页第十三页，共35页。第第1414页页阻感负载时，还可采用移相得方式来调节阻感负载时，还可采用移相得方式来调节(tioji)输出电压
16、移相调压。输出电压移相调压。V3的基极信号比的基极信号比V1落后落后q（0 q 180）。）。V3、V4的栅极信号分别比的栅极信号分别比V2、V1的前移的前移180q。输出电压是正负各为。输出电压是正负各为q的脉冲。的脉冲。改变改变(gibin)q就可调节输出电压。就可调节输出电压。单相电压型单相电压型(y xn)逆变电路逆变电路tOtOtOtOtO b)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo第13页/共35页第十四页，共35页。第第1515页页带中心轴线变压器的逆变带中心轴线变压器的逆变(n bin)(n bin)电路电路图图4.9（P108，图，图4.9）单相电压型逆变(n
17、bin)电路第14页/共35页第十五页，共35页。第第1616页页 三相电压型逆变三相电压型逆变(n bin)(n bin)电路电路图图4.10（P108，图，图4.10）三个单相逆变电路三个单相逆变电路(dinl)可组合成一个三相逆变电路可组合成一个三相逆变电路(dinl)应用最广的是三相桥式逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路(dinl)第15页/共35页第十六页，共35页。第第1717页页基本工作基本工作(gngzu)(gngzu)方式方式 180 180导电方式导电方式每桥臂导电每桥臂导电(dodin)180(dodin)180，同一相上下两臂交替导电，同一相上下两臂交替导电(dodi
18、n)(dodin)，各相开始导电，各相开始导电(dodin)(dodin)的角度差的角度差120 120。任一瞬间有三个桥臂同时导通。任一瞬间有三个桥臂同时导通。每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。三相电压型逆变三相电压型逆变(n bin)电路电路图图4.11电压型三相桥式逆变电路的工电压型三相桥式逆变电路的工作波形作波形(p109,图图4.11)tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3第16页/共35页第十七页，共35页。
19、第第1818页页波形波形(b xn)分析分析负载负载(fzi)(fzi)各相到电源中点各相到电源中点NN的电压：的电压：U U相，相，1 1通，通，uUN=Ud/2uUN=Ud/2，4 4通，通，uUN=-Ud/2uUN=-Ud/2。负载负载(fzi)(fzi)线电压线电压负载负载(fzi)(fzi)相电压相电压图图4.11电压型三相桥式逆变电压型三相桥式逆变(n bin)电电路的工作波形路的工作波形(p109,图图4.11)tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3 三相电压型逆变电路三相电压型
20、逆变电路第17页/共35页第十八页，共35页。第第1919页页负载中点和电源中点间电压负载中点和电源中点间电压负载三相对称时有负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0uUN+uVN+uWN=0，于是，于是负载已知时，可由负载已知时，可由uUNuUN波形求出波形求出iUiU波形。波形。一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。桥臂桥臂1 1、3 3、5 5的电流相加可得直流侧电流的电流相加可得直流侧电流idid的波形，的波形，idid每每6060脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。脉动一
21、次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，电压型逆变电路的一个特点。防止同一防止同一(tngy)(tngy)相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，应采取相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，应采取“先断后通先断后通”三相电压型逆变三相电压型逆变(n bin)电路电路第18页/共35页第十九页，共35页。第第2020页页PWM(Pulse Width Modulation)PWM(Pulse Width Modulation)控制就是脉宽调制技术：即控制就是脉宽调制技术：即通过通过(tnggu)(tnggu)对一系列脉冲的宽度进行调制，来等
22、效的获对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值得所需要的波形（含形状和幅值)。PWMPWM技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提技术的应用十分广泛，它使电力电子装置的性能大大提高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。高，因此它在电力电子技术的发展史上占有十分重要的地位。PWMPWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定控制技术正是有赖于在逆变电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。了它在电力电子技术中的重要地位。4.5 SPWM控制技术（控制技术（P118）第19页/共35页第二十页，共35页。第第2121页页控制(k
23、ngzh)的基本原理 理论基础理论基础采样采样(ci yn)(ci yn)控制理论（面积等效控制理论（面积等效原理）原理）冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有(jyu)惯性的环节上时，其效果基本相同。惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量冲量窄脉冲的面积窄脉冲的面积效果基本相同效果基本相同环节的输出响应波形基本相同环节的输出响应波形基本相同图图4.12 4.12 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲形状不同而冲量相同的各种窄脉冲(p119,(p119,图图4.24)4.24)d)d)单位脉冲函数单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)a)矩形脉冲矩形脉冲b)b)三角形脉冲三
24、角形脉冲c)c)正弦半波脉冲正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)e e）输出波形）输出波形第20页/共35页第二十一页，共35页。第第2222页页控制控制(kngzh)的基本原理的基本原理 用一系列等幅不等宽的脉冲用一系列等幅不等宽的脉冲(michng)(michng)来代替一个正弦半波。来代替一个正弦半波。根据面积等效原理，根据面积等效原理，PWMPWM波形和正弦半波是等效的。像这种脉冲波形和正弦半波是等效的。像这种脉冲(michng)(michng)的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWMPWM波形，也称波形，也称SPWMSPWM（Sinu
25、soidal PWMSinusoidal PWM）波形。）波形。要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按照同一比例系数改变上述各脉冲(michng)(michng)的宽度即可。的宽度即可。PWMPWM逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实际应用的逆变电路也可分为电压型和电流型两种，目前实际应用的PWMPWM逆变电路几乎都是电压型电路。逆变电路几乎都是电压型电路。图图4.13（P119，图，图4.25)第21页/共35页第二十二页，共35页。第第2323页页逆变电路逆变电路(dinl)及控制方法及控制方法图图4.14(P120,图图
26、4.26)产生产生SPWMSPWM波形波形(b xn)(b xn)的常用方法的常用方法计算法、调制法和跟踪控制法计算法、调制法和跟踪控制法 调制法调制法:结合结合IGBTIGBT单相桥式电压型逆变电路进行说明单相桥式电压型逆变电路进行说明工作时工作时V1V1和和V2V2通断互补通断互补(h b)(h b)，V3V3和和V4V4通断也互补通断也互补(h b)(h b)。以以uouo正半周为例，正半周为例，V1V1通，通，V2V2断，断，V3V3和和V4V4交替通断。交替通断。负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，一段区间为负。负载电流比电压滞后，在电压正半周，电流有一段区间为正，
27、一段区间为负。负载电流为正的区间，负载电流为正的区间，V1V1和和V4V4导通时，导通时，uouo等于等于Ud Ud。第22页/共35页第二十三页，共35页。第第2424页页逆变电路及控制逆变电路及控制(kngzh)方法方法V4V4关断关断V3V3开通后，开通后，ioio从从V3V3和和VD1VD1续流，续流，uo=0uo=0。uouo总可得到总可得到UdUd和零两种电平。和零两种电平。uouo负半周，让负半周，让V2V2保持保持(boch)(boch)通，通，V1V1保持保持(boch)(boch)断，断，V3V3和和V4V4交替通断，交替通断，uouo可得可得-UdUd和零两种电平。和零两
28、种电平。V4V4关断时，负载电流通过关断时，负载电流通过(tnggu)V1(tnggu)V1和和VD3VD3续流，续流，uo=0uo=0负载电流为负的区间，负载电流为负的区间，V1 V1和和V4V4仍导通，仍导通，ioio为负，实际上为负，实际上ioio从从VD1VD1和和VD4VD4流过，仍有流过，仍有uo=Ud uo=Ud。第23页/共35页第二十四页，共35页。第第2525页页 调制信号调制信号 urur为正弦波，载波为正弦波，载波 ucuc在在urur的正半的正半周为正极性的三角波，在周为正极性的三角波，在 urur的负半周为负极的负半周为负极性的三角波。在性的三角波。在 urur和和
29、ucuc的交点时刻的交点时刻(shk)(shk)控 制控 制 I GBTI GBT的通断。在的通断。在 urur的正半周，的正半周，V1V1保持通保持通态，态，V2V2保持断态，当保持断态，当 ururucuc时，使时，使 V4V4导通，导通，V3V3关断，关断，uo=Uduo=Ud；当；当 ururucuc时，使时，使 V4V4关断，关断，V3V3导通，导通，uo=0uo=0。在。在 urur的负半周，的负半周，V1V1保持断态，保持断态，V2V2保持通态，当保持通态，当 ururucuc时，使时，使 V3V3导通，导通，V4V4关关断，断，uouo-U d-U d；当；当 ururucuc
30、时，使时，使 V3V3关断，关断，V4V4导通，导通，uo=0uo=0。这样，就得到了。这样，就得到了 S P WMS P WM 波 形波 形 uouo。逆变电路逆变电路(dinl)及控制方法及控制方法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud表示表示u uo o的基波分量的基波分量图图4.15 单极性单极性PWM控制方式控制方式(fngsh)波形（波形（p121,图图4.27）单极性单极性PWM控制方式（单相桥逆变）控制方式（单相桥逆变）第24页/共35页第二十五页，共35页。第第2626页页双极性双极性PWMPWM控制方式控制方式(fngsh)(fngsh)（单相桥逆变）（单相桥逆变）
31、逆变电路逆变电路(dinl)及控制方法及控制方法图图4.16 双极性双极性PWM控制控制(kngzh)方式波形方式波形 （p121,图图4.27）urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud在在ur的半个周期内，三角波载波有正有负，所得的半个周期内，三角波载波有正有负，所得PWMPWM波也有正有负，其幅值只有波也有正有负，其幅值只有UUd d两种电平。两种电平。同样在调制信号同样在调制信号ur和载波信号和载波信号uc的交点时刻控制的交点时刻控制器件的通断。器件的通断。ur正负半周，对各开关器件的控制规律相同。正负半周，对各开关器件的控制规律相同。v当当u ur r u uc c时时，给，给V
32、 V1 1和和V V4 4导通信号，给导通信号，给V V2 2和和V V3 3关断信号。关断信号。v如如i io o00，V V1 1和和V V4 4通，如通，如i io o00，VDVD1 1和和VDVD4 4通，通，u uo o=U Ud d。v当当u ur r u uc c时时，给，给V V2 2和和V V3 3导通信号，给导通信号，给V V1 1和和V V4 4关断信号。关断信号。v如如i io o000，VDVD2 2和和VDVD3 3通，通，u uo o=-=-U Ud d。在在u ur r和和u uc c的交点时刻控制的交点时刻控制IGBTIGBT的通断。的通断。第25页/共35
33、页第二十六页，共35页。第第2727页页三相三相SPWMSPWM逆变电路和逆变电路和PWMPWM控制控制(kngzh)(kngzh)方式方式逆变电路逆变电路(dinl)及控制方法及控制方法图图4.17 三相桥式三相桥式PWM型逆变型逆变(n bin)电路（电路（p121，图，图4.28）三相的三相的PWMPWM控制公控制公用三角波载波用三角波载波u uc c三相的调制信号三相的调制信号u urUrU、u urVrV和和u urWrW依次依次相差相差120120第26页/共35页第二十七页，共35页。第第2828页页ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd-UdO?tOOOOO
34、?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32 Ud图图4.19 三相桥式三相桥式PWM型逆变型逆变(n bin)电电路路 图图4.18 三相桥式三相桥式PWM逆变电路逆变电路(dinl)波形波形 以以U U相为例分析控制相为例分析控制(kngzh)(kngzh)规律：规律：当当u urUrUuuc c时，给时，给V V1 1导通信号，给导通信号，给V V4 4关断信号，关断信号，u uUNUN=U=Ud d/2/2。当当u urUrUuuc c时，给时，给V V4 4导通信号，给导通信号，给V V1 1关断信号，关断信号，u uUNUN=-U=-Ud d/2/2。当给当给V
35、 V1 1(V(V4 4)加导通信号时，可能是加导通信号时，可能是V V1 1(V(V4 4)导通，也可能是导通，也可能是VDVD1 1(VD(VD4 4)导通。导通。u uUNUN、u uVNVN和和u uWNWN的的PWMPWM波形只有波形只有UUd d/2/2两种电平。两种电平。u uUVUV波形可由波形可由u uUNUN-u-uVNVN得出，当得出，当1 1和和6 6通时，通时，u uUVUV=U=Ud d，当，当3 3和和4 4通时，通时，u uUVUV=U Ud d，当，当1 1和和3 3或或4 4和和6 6通时，通时，u uUVUV=0=0。逆变电路及控制方法逆变电路及控制方法第
36、27页/共35页第二十八页，共35页。第第2929页页输出线电压输出线电压PWMPWM波由波由UdUd和和0 0三种电平构成三种电平构成负载相电压负载相电压PWMPWM波由波由(2/3)Ud(2/3)Ud、(1/3)Ud(1/3)Ud和和0 0共共5 5种电平组成。种电平组成。防直通的死区时间防直通的死区时间同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定(judn
37、g)(judng)。死区时间会给输出的死区时间会给输出的PWMPWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32 Ud图图4.19 三相桥式三相桥式PWM型逆变型逆变(n bin)电路电路 图图4.18三相桥式三相桥式PWM逆变逆变(n bin)电路波形电路波形 逆变电路及控制方法逆变电路及控制方法第28页/共35页第二十九页，共35页。第第3030页页调制调制(tiozh)方式及实现方法方式及实现方法根据根据(gnj)(gnj)载
38、波和信号波是否同步及载波比的变化情况，载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWMPWM调制方式分为异步调制和同步调制。调制方式分为异步调制和同步调制。通常保持通常保持fc固定不变，当固定不变，当fr变化时，载波比变化时，载波比N是变化的是变化的在信号波的半周期内，在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称周期的脉冲也不对称当当fr较低时，较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利(bl
39、)影响都较小影响都较小当当fr增高时，增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影脉冲不对称的影响就变大响就变大载波比载波比载波频率载波频率fc与调制信号频率与调制信号频率fr之比，之比，N=fc/fr1）异步调制异步调制载波信号和调制信号不同步的调制方式载波信号和调制信号不同步的调制方式第29页/共35页第三十页，共35页。第第3131页页ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud-2Ud图图4.20同步调制三相同步调制三相PWM波形波形（p124，图，图4.31）基本同步调制方式，基本同步调制方式，frfr变化变化时时N N不
40、变，信号波一周期内输不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。出脉冲数固定。三相电路中公用一个三角波三相电路中公用一个三角波载波，且取载波，且取N N为为3 3的整数倍，的整数倍，使三相输出对称。使三相输出对称。为使一相的为使一相的PWMPWM波正负半周镜波正负半周镜对称，对称，N N应取奇数应取奇数(j sh)(j sh)。frfr很低时，很低时，fcfc也很低，由调也很低，由调制带来的谐波不易滤除。制带来的谐波不易滤除。frfr很高时，很高时，fcfc会过高，使开会过高，使开关器件难以承受。关器件难以承受。2）同步同步(tngb)调制调制载波信号和调制信号保持载波信号和调制信号保持(boch)同
41、步的调制方式，当变频时使载波与信号波保持同步的调制方式，当变频时使载波与信号波保持(boch)同步，即同步，即N等于常数。等于常数。调制方式及实现方法调制方式及实现方法第30页/共35页第三十一页，共35页。第第3232页页3 3）分段同步调制）分段同步调制(tiozh)(tiozh)异步调制异步调制(tiozh)(tiozh)和同步调制和同步调制(tiozh)(tiozh)的综合应用。的综合应用。把整个把整个fr范围划分成若干个频段范围划分成若干个频段(pn dun)，每个频段，每个频段(pn dun)内保持内保持N恒定，不同频段恒定，不同频段(pn dun)的的N不同。不同。在在fr高的频
42、段高的频段(pn dun)采用较低采用较低的的N，使载波频率不致过高；在，使载波频率不致过高；在fr低的频段低的频段(pn dun)采用较高的采用较高的N，使载波频率不致过低。，使载波频率不致过低。为防止为防止fc在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法。在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法。同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现(shxin)。可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来，和分段同步方式效果接近。这样把两者的优点结合
43、起来，和分段同步方式效果接近。调制方式及实现方法调制方式及实现方法图图4.21 分段同步调制分段同步调制 （p124，图，图4.32）第31页/共35页第三十二页，共35页。第第3333页页讲述基本的逆变电路的结构讲述基本的逆变电路的结构(jigu)(jigu)及其工作原理及其工作原理四四大大类类基基本本变变流流电电路路中中，AC/DCAC/DC和和DC/ACDC/AC两两类类电电路路更更为为基本、更为重要基本、更为重要换流方式换流方式分分为为外外部部换换流流和和自自换换流流两两大大类类，外外部部换换流流包包括括电电网网换换流流和和负负载载换换流流两两种种，自自换换流流包包括括器器件件换换流流
44、和和强强迫迫换换流流两种。两种。晶晶闸闸管管时时代代十十分分重重要要，全全控控型型器器件件时时代代其其重重要要性性有有所所下降。下降。4.6 小结小结(xioji)第32页/共35页第三十三页，共35页。第第3434页页逆变电路分类方法逆变电路分类方法可可按按换换流流方方式式、输输出出相相数数、直直流流电电源源的的性性质质或或用用途途(yngt)(yngt)等分类。等分类。本本章章主主要要采采用用按按直直流流侧侧电电源源性性质质分分类类的的方方法法，分分为为电电压压型和电流型两类。型和电流型两类。电电压压型型和和电电流流型型的的概概念念用用于于其其他他电电路路，会会对对这这些些电电路路有有更深刻的认识。更深刻的认识。负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路。负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路。电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路。电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路。4.6 小结小结(xioji)第33页/共35页第三十四页，共35页。第第3535页页本章(bn zhn)结束第34页/共35页第三十五页，共35页。