無源逆變電路

1、Voltage source inverter (VSI)Current source inverter (CSI)5.1.1 有源逆變電路有源逆變電路 1 單相雙半波有源逆變電路單相雙半波有源逆變電路w1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 圖圖3-1 2、工作原理、工作原理w1）整流狀態(tài)（）整流狀態(tài)（090）w當(dāng)當(dāng)?shù)扔诹銜r(shí)，輸出電壓瞬時(shí)值等于零時(shí)，輸出電壓瞬時(shí)值ud在整個(gè)周期內(nèi)全部為正；在整個(gè)周期內(nèi)全部為正；當(dāng)當(dāng)900時(shí)，時(shí)，ud在整個(gè)周期內(nèi)有正有負(fù)，但正面積總是在整個(gè)周期內(nèi)有正有負(fù)，但正面積總是大于負(fù)面積，故平均值大于負(fù)面積，故平均值Ud為正值，其極性是上正下負(fù)，如為正值，其極性是上正下負(fù)，如上圖上圖a

2、。通常。通常Ud略大于略大于E，此時(shí)電流，此時(shí)電流Id從從Ud的正端流出，從的正端流出，從E的正端流進(jìn)。電機(jī)的正端流進(jìn)。電機(jī)M吸收電能，作電動(dòng)運(yùn)行，電路把從交吸收電能，作電動(dòng)運(yùn)行，電路把從交流電網(wǎng)吸收的電能轉(zhuǎn)變成直流電能輸送給電動(dòng)機(jī)，電路工流電網(wǎng)吸收的電能轉(zhuǎn)變成直流電能輸送給電動(dòng)機(jī)，電路工作在整流狀態(tài)，電機(jī)作在整流狀態(tài)，電機(jī)M工作在電動(dòng)狀態(tài)工作在電動(dòng)狀態(tài)。 w2）逆變狀態(tài)（）逆變狀態(tài)（90180）w逆變是將電機(jī)吸收的直流電能轉(zhuǎn)變成交流反饋回電網(wǎng)。逆變是將電機(jī)吸收的直流電能轉(zhuǎn)變成交流反饋回電網(wǎng)。w由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，?fù)載電流由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，?fù)載電流Id不能改變方向，只有不能改變方向，

3、只有將將E反向，即電機(jī)作發(fā)電運(yùn)行才能回饋電能；為避免反向，即電機(jī)作發(fā)電運(yùn)行才能回饋電能；為避免Ud與與E順接，此時(shí)將順接，此時(shí)將Ud的極性也反過來，如上圖的極性也反過來，如上圖b示。要使示。要使Ud反反向，向，應(yīng)該大于應(yīng)該大于90。w當(dāng)當(dāng)在在90180間變動(dòng)時(shí)，輸出電壓瞬時(shí)值間變動(dòng)時(shí)，輸出電壓瞬時(shí)值ud在整個(gè)在整個(gè)周期內(nèi)有正有負(fù)，但負(fù)面積大于正面積，故平均值周期內(nèi)有正有負(fù)，但負(fù)面積大于正面積，故平均值Ud為負(fù)為負(fù)值，見上圖值，見上圖b所示。此時(shí)所示。此時(shí)E略大于略大于Ud，電流，電流Id的流向是從的流向是從E的的正端流出，從正端流出，從Ud的正端流入，逆變電路吸收從電機(jī)反送來的正端流入，逆變電

4、路吸收從電機(jī)反送來的直流電能，并將其轉(zhuǎn)變成交流電能反饋回電網(wǎng)，這就是的直流電能，并將其轉(zhuǎn)變成交流電能反饋回電網(wǎng)，這就是該電路的有源逆變狀態(tài)。該電路的有源逆變狀態(tài)。 （a）=60的整流狀態(tài)的整流狀態(tài) （b）=120的逆變狀態(tài)的逆變狀態(tài)單相雙半波電路單相雙半波電路=60的整流和的整流和=120的逆變時(shí)的仿真波形的逆變時(shí)的仿真波形w要使整流電路工作在逆變狀態(tài)，必須滿足兩個(gè)條件：要使整流電路工作在逆變狀態(tài)，必須滿足兩個(gè)條件：w1）變流器的輸出）變流器的輸出Ud能夠改變極性（內(nèi)部條件）。由于晶閘能夠改變極性（內(nèi)部條件）。由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，電流管的單向?qū)щ娦?，電流Id不能改變方向，為實(shí)現(xiàn)有源逆變，不

5、能改變方向，為實(shí)現(xiàn)有源逆變，必須改變必須改變Ud的極性。即讓變流器的控制角的極性。即讓變流器的控制角90即可。即可。w2）須有外接的提供直流電能的電源）須有外接的提供直流電能的電源E。E也要能改變極性，也要能改變極性，且有且有 （外部條件）。（外部條件）。dUE 適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使器件開通。適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使器件開通。全控型器件可通過門極關(guān)斷。全控型器件可通過門極關(guān)斷。半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷。半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷。 一般在晶閘管電流過零后施加一定時(shí)間反壓，才一般在晶閘管電流過零后施加一定時(shí)間反壓，才 能關(guān)斷。能關(guān)斷。S1-S4是橋式電路的是

6、橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。輔助電路組成。直流電直流電交流電交流電電阻負(fù)載電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流時(shí)，負(fù)載電流i io o和和u uo o的波形相同，相位也的波形相同，相位也相同。相同。阻感負(fù)載阻感負(fù)載時(shí)，時(shí)，i io o相位滯相位滯后于后于u uo o，波形也不同。，波形也不同。注意電路的功率流向注意電路的功率流向電壓型逆變電路電壓型逆變電路又稱為電壓源型又稱為電壓源型逆變電路逆變電路直流側(cè)是直流側(cè)是電壓源電壓源電流型逆變電路電流型逆變電路又稱為電流源型又稱為電流源型逆變電路逆變電路直流側(cè)是直流側(cè)是電流源電流源由兩個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂由兩個(gè)橋臂組成，每個(gè)

7、橋臂為一個(gè)可控器件和一個(gè)反并為一個(gè)可控器件和一個(gè)反并聯(lián)二極管并聯(lián)。聯(lián)二極管并聯(lián)。直流側(cè)有兩個(gè)串聯(lián)的大電容，直流側(cè)有兩個(gè)串聯(lián)的大電容，兩個(gè)電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)為直流電兩個(gè)電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)為直流電源的中點(diǎn)。源的中點(diǎn)。負(fù)載連接在直流電源中點(diǎn)和負(fù)載連接在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂的聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間。兩個(gè)橋臂的聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間。C容量較大，容量較大，O點(diǎn)電位基本點(diǎn)電位基本不變，不變，A點(diǎn)電位取決于器件點(diǎn)電位取決于器件導(dǎo)通情況。導(dǎo)通情況。VT1和和VT2柵極信號(hào)在一周柵極信號(hào)在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補(bǔ)，輸出電壓兩者互補(bǔ)，輸出電壓uo為矩形為矩形波，幅值為波，幅值為Um=Ud/2。VT1或或VT

8、2通時(shí)，通時(shí)，io和和uo同方同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或或VD2通時(shí)，通時(shí)，io和和uo反向，反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋。電感中貯能向直流側(cè)反饋。VD1、VD2稱為稱為,它又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作它又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，又稱用，又稱VT1，VT2不能同時(shí)導(dǎo)通不能同時(shí)導(dǎo)通。共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成，共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成，直流側(cè)只有一個(gè)電容。直流側(cè)只有一個(gè)電容。兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180180。l輸出電壓和電流波輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。同，幅值高出一倍。l無移相調(diào)

9、壓全橋電無移相調(diào)壓全橋電路中，路中，V1V1和和V2V2，V3V3和和V4V4柵極信號(hào)互補(bǔ)，柵極信號(hào)互補(bǔ)，V3V3比比V1V1落后落后180180。l改變輸出交流電壓改變輸出交流電壓的有效值只能通過的有效值只能通過改變直流電壓改變直流電壓U Ud d來來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。l可采用可采用移相方式調(diào)移相方式調(diào)節(jié)輸出電壓，這種節(jié)輸出電壓，這種方式稱為移相調(diào)壓方式稱為移相調(diào)壓l移相調(diào)壓是調(diào)節(jié)輸移相調(diào)壓是調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度出電壓脈沖的寬度。 假想中點(diǎn)三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路。三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路。三相橋式逆變電路三相橋式逆變電路 基本工作方式是基本工作方式是180導(dǎo)電方

10、式。導(dǎo)電方式。 同一相（即同一半橋）上下兩臂交替導(dǎo)電，橋臂同一相（即同一半橋）上下兩臂交替導(dǎo)電，橋臂1-橋臂橋臂6開始導(dǎo)開始導(dǎo)電的相位依次差電的相位依次差60，任一瞬間有三個(gè)橋臂（兩個(gè)上臂一個(gè)下臂或者，任一瞬間有三個(gè)橋臂（兩個(gè)上臂一個(gè)下臂或者一個(gè)上臂兩個(gè)下臂）同時(shí)導(dǎo)通。一個(gè)上臂兩個(gè)下臂）同時(shí)導(dǎo)通。 每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流。每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向換流。tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62Ud3圖4-10 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形 工作波形

11、 對(duì)于U相輸出來說，當(dāng)橋臂1導(dǎo)通時(shí)，uUN=Ud/2，當(dāng)橋臂4導(dǎo)通時(shí)，uUN=-Ud/2，uUN的波形是幅值為Ud/2的矩形波，V、W兩相的情況和U相類似。 負(fù)載線電壓uUV、uVW、uWU可由下式求出負(fù)載各相的相電壓分別為 (4-4)(4-5)tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62Ud3圖4-10 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形 把上面各式相加并整理可求得設(shè)負(fù)載為三相對(duì)稱負(fù)載，則有uUN+uVN+uWN=0，故可得 負(fù)載參數(shù)已知時(shí)，可以由uUN的波形求出U相電流iU的波形，圖4-10g給出的是阻感

12、負(fù)載下 時(shí)iU的波形。 把橋臂1、3、5的電流加起來，就可得到直流側(cè)電流id的波形，如圖4-10h所示，可以看出id每隔60脈動(dòng)一次。 l注意：為防止同一相上下橋臂開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而注意：為防止同一相上下橋臂開關(guān)器件同時(shí)導(dǎo)通而引起直流側(cè)電源短路，通常采取引起直流側(cè)電源短路，通常采取“先斷后通先斷后通”的方法。的方法。即在器件關(guān)斷后留一定裕量，也稱為死區(qū)時(shí)間，然后即在器件關(guān)斷后留一定裕量，也稱為死區(qū)時(shí)間，然后再給出應(yīng)導(dǎo)通的器件的開通信號(hào)。再給出應(yīng)導(dǎo)通的器件的開通信號(hào)。 直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián) 大電容，直流側(cè)電壓基大電容，直流側(cè)電壓基 本本無脈動(dòng)。無脈動(dòng)。輸出電壓為矩形波，輸輸出

13、電壓為矩形波，輸 出電流因負(fù)載阻抗不同出電流因負(fù)載阻抗不同 而不同。而不同。阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè)阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè) 反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二 極管。因?yàn)檩敵鲭妷簶O性不可改變，交流側(cè)要向直極管。因?yàn)檩敵鲭妷簶O性不可改變，交流側(cè)要向直 流側(cè)反饋無功，只能通過改變電流的方向?qū)崿F(xiàn)，所流側(cè)反饋無功，只能通過改變電流的方向?qū)崿F(xiàn)，所 以需并聯(lián)反饋二極管以提供反向電流通路。以需并聯(lián)反饋二極管以提供反向電流通路。由四個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)由四個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂的晶閘管各串聯(lián)一橋臂的晶閘管各串聯(lián)一個(gè)電

14、抗器，用來限制晶個(gè)電抗器，用來限制晶閘管開通時(shí)的閘管開通時(shí)的di/dt。工作方式為工作方式為負(fù)載換相。負(fù)載換相。電容電容C和和L 、R構(gòu)成并構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。聯(lián)諧振電路。輸出電流波形接近矩形輸出電流波形接近矩形波，多用于中頻加熱電波，多用于中頻加熱電源。源。四個(gè)工作階段：兩個(gè)導(dǎo)通四個(gè)工作階段：兩個(gè)導(dǎo)通階段和兩個(gè)換流階段。階段和兩個(gè)換流階段。t1-t2：VT1和和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通穩(wěn)定導(dǎo)通階段階段，i=Id，t2時(shí)刻前在時(shí)刻前在C上建立左正右負(fù)的電壓。上建立左正右負(fù)的電壓。t2-t4：t2時(shí)觸發(fā)時(shí)觸發(fā)VT2和和VT3開通，因?yàn)閮晒艹惺苷螂婇_通，因?yàn)閮晒艹惺苷螂妷?，所以能夠?qū)?，電路進(jìn)壓，所以能夠

15、導(dǎo)通，電路進(jìn)入入換流階段。換流階段。L LT T使使VTVT1 1、VTVT4 4不能立刻關(guān)斷，電流不能立刻關(guān)斷，電流有一個(gè)減小過程。有一個(gè)減小過程。VTVT2 2、VTVT3 3電流有電流有一個(gè)增大過程。一個(gè)增大過程。4 4個(gè)晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù)載電容電個(gè)晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù)載電容電壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放電回路同時(shí)放壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放電回路同時(shí)放電。電。L LT1T1、VTVT1 1、VTVT3 3、L LT3T3到到C C；另一；另一個(gè)經(jīng)個(gè)經(jīng)L LT2T2、VTVT2 2、VTVT4 4、L LT4T4到到C C。t t= =t t4 4時(shí)，時(shí)，VTVT1 1、VTVT4 4電流減至零而關(guān)斷，電流減至

16、零而關(guān)斷，換流階段結(jié)束。換流階段結(jié)束。t t4 4t t2 2= = t t 稱為稱為換流時(shí)間換流時(shí)間保證晶閘管的可靠關(guān)斷保證晶閘管的可靠關(guān)斷晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向阻斷能力，換流結(jié)束后還要使阻斷能力，換流結(jié)束后還要使VTVT1 1、VTVT4 4承受一段反壓時(shí)間承受一段反壓時(shí)間 = = t t5 5- t- t4 4應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間時(shí)間t tq q i io o在在t t3 3時(shí)刻，即時(shí)刻，即 i iVT1VT1= =i iVT2VT2時(shí)刻過零，時(shí)刻過零， t t3 3時(shí)刻大體位于時(shí)刻大體位于t t2 2 和和t t4 4的中點(diǎn)的中點(diǎn)t

17、ttOtOtOtOIdiViWuUVU圖5-14 電流型三相橋式逆變電路的輸出波形 圖5-11 電流型三相橋式逆變電路n 波形分析波形分析輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，正負(fù)脈沖各正負(fù)脈沖各120120的矩形波的矩形波輸出電流和三相橋整流帶大電輸出電流和三相橋整流帶大電感負(fù)載時(shí)的交流電流波形相同，感負(fù)載時(shí)的交流電流波形相同，諧波分析表達(dá)式也相同諧波分析表達(dá)式也相同輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，大體為正弦波。關(guān)，大體為正弦波。電流型逆變電路主要電流型逆變電路主要特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1)(1) 直流側(cè)串大電感，電流基本無脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源。直流側(cè)串大電

18、感，電流基本無脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源。 (2) (2)交流輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)。輸出電壓波交流輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)。輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同。形和相位因負(fù)載不同而不同。 (3)(3)直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。聯(lián)二極管。電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多。多。換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流。換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流。普通逆變電路的缺點(diǎn)：普通逆變電路的缺點(diǎn)：1 1）輸出波形中含有較多的諧波，對(duì)負(fù)載不利；）輸出波形中含有較

19、多的諧波，對(duì)負(fù)載不利；2 2）輸入電流諧波含量大，功率因數(shù)低；）輸入電流諧波含量大，功率因數(shù)低；3 3）電壓調(diào)節(jié)困難，響應(yīng)較慢。）電壓調(diào)節(jié)困難，響應(yīng)較慢。 實(shí)際的逆變電路基本都采用實(shí)際的逆變電路基本都采用PWMPWM控制方式?？刂品绞?。PWMPWM控制方式也正是由于在逆變電路中的成功應(yīng)用，控制方式也正是由于在逆變電路中的成功應(yīng)用，才在電力電子裝置中得到了廣泛應(yīng)用。才在電力電子裝置中得到了廣泛應(yīng)用。The equal-area theorem 沖量沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同效果基本相同。d)d)單位脈沖函數(shù)單位

20、脈沖函數(shù)f f ( (t t) )d d ( (t t) )t tO Oa)a)矩形脈沖矩形脈沖b)b)三角形脈沖三角形脈沖c)c)正弦半波脈沖正弦半波脈沖t tO Ot tO Ot tO Of f ( (t t) )f f ( (t t) )f f ( (t t) )b)具體的實(shí)例說明具體的實(shí)例說明“面積等效原理面積等效原理”a）u u (t)(t)電壓窄脈沖，電壓窄脈沖，是電路的輸入是電路的輸入 i i (t)(t)輸出電流，輸出電流，是電路的響應(yīng)是電路的響應(yīng) OutSPWM波波Out如何用一系列如何用一系列等幅不等寬的脈沖等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波來代替一個(gè)正弦半波Out若要改變

21、等效輸出正弦若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。變各脈沖寬度即可。SPWM波波Out如何用一系列如何用一系列等幅不等寬的脈沖等幅不等寬的脈沖來代替一個(gè)正弦半波來代替一個(gè)正弦半波OutOutOwtUd-Ud負(fù)半周可采取同樣方法，得到負(fù)半周可采取同樣方法，得到PWMPWM波形：波形：OwtUd-Ud另外一種用得更多的等效方式另外一種用得更多的等效方式直流斬波電路直流斬波電路 直流波形直流波形SPWMSPWM波波 正弦波形正弦波形PWMPWM波可等效的各種波形波可等效的各種波形l 所需波形所需波形 l 等效的等效的PWMPWM波波0s5m s10m s15m

22、 s20m s25m s30m s-20V0V20V等效成其他所需波形，如等效成其他所需波形，如: :根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算準(zhǔn)確計(jì)算PWMPWM波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關(guān)器件的通斷，就可得到所制逆變電路開關(guān)器件的通斷，就可得到所需需PWMPWM波形。波形。本法較繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值本法較繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化?；蛳辔蛔兓瘯r(shí)，結(jié)果都要變化。l基本原理：希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)基本原理：希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)Ur，接收，接收調(diào)制的信號(hào)作為載波信號(hào)調(diào)制的

23、信號(hào)作為載波信號(hào)Uc，通過對(duì)信號(hào)波的調(diào)制，通過對(duì)信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的得到所期望的PWM波。波。l常用等腰三角波作為載波，因?yàn)槠淙我稽c(diǎn)的水平寬常用等腰三角波作為載波，因?yàn)槠淙我稽c(diǎn)的水平寬度和高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱。當(dāng)它與任一平緩變度和高度成線性關(guān)系且左右對(duì)稱。當(dāng)它與任一平緩變化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，就得到脈沖寬度正比于信號(hào)化的調(diào)制信號(hào)波相交時(shí)，就得到脈沖寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，即波幅值的脈沖，即PWM波。當(dāng)調(diào)制信號(hào)波為正弦波波。當(dāng)調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，得到的就是時(shí)，得到的就是SPWM波。波。l可用模擬電路構(gòu)成三角載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，可用模擬電路構(gòu)成三角載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比

24、較器來確定它們的交點(diǎn)，在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)功率開關(guān)用比較器來確定它們的交點(diǎn)，在交點(diǎn)時(shí)刻對(duì)功率開關(guān)器件進(jìn)行控制，從而得到器件進(jìn)行控制，從而得到SPWM波形，不用進(jìn)行大量波形，不用進(jìn)行大量數(shù)學(xué)運(yùn)算。數(shù)學(xué)運(yùn)算。l當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值和相位發(fā)生變化，調(diào)制當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值和相位發(fā)生變化，調(diào)制時(shí)刻隨之改變，控制方便。時(shí)刻隨之改變，控制方便。n單相全單相全橋橋SPWM逆變電路逆變電路控制方式：調(diào)制法。控制方式：調(diào)制法。調(diào)制信號(hào)：正弦波。調(diào)制信號(hào)：正弦波。載波信號(hào)：三角波。載波信號(hào)：三角波。調(diào)制方式：?jiǎn)螛O性調(diào)制，調(diào)制方式：?jiǎn)螛O性調(diào)制，雙極性調(diào)制。雙極性調(diào)制。n單相全單相全橋橋SPWM逆變電路逆變電路單極性

25、調(diào)制單極性調(diào)制 載波（三角波）在調(diào)載波（三角波）在調(diào)制波半個(gè)周期內(nèi)只在一個(gè)制波半個(gè)周期內(nèi)只在一個(gè)方向變化，所得到的方向變化，所得到的PWM波形也只在一個(gè)方波形也只在一個(gè)方向變化，這種控制方式稱向變化，這種控制方式稱為單極性為單極性PWM控制方式。控制方式。 n單相全單相全橋橋SPWM逆變電路逆變電路單極性調(diào)制的控制單極性調(diào)制的控制 逆變器同一橋臂的逆變器同一橋臂的上部開關(guān)器件和下部開上部開關(guān)器件和下部開關(guān)器件在調(diào)制波（輸出關(guān)器件在調(diào)制波（輸出電壓基波）的半周期內(nèi)電壓基波）的半周期內(nèi)僅有一個(gè)器件多次開通僅有一個(gè)器件多次開通和關(guān)斷，另一個(gè)一直處和關(guān)斷，另一個(gè)一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。于導(dǎo)通狀態(tài)。 單極性調(diào)

26、制單極性調(diào)制u ug g正半周正半周，VTVT1 1保持保持通通，VTVT2 2保持保持?jǐn)鄶?。?dāng)當(dāng)u ug g u uc c時(shí)使時(shí)使VTVT4 4通，通，VTVT3 3斷，斷，u uo o= =U Ud d 。當(dāng)當(dāng)u ug g u uc c時(shí)時(shí)，給，給VTVT1 1和和VTVT4 4導(dǎo)通導(dǎo)通信號(hào)，給信號(hào)，給VTVT2 2和和VTVT3 3關(guān)斷信號(hào)。關(guān)斷信號(hào)。如如i io o00，VTVT1 1和和VTVT4 4通，如通，如i io o00，VDVD1 1和和VDVD4 4通，通， u uo o= =U Ud d 。當(dāng)當(dāng)u ug g u uc c時(shí)時(shí)，給，給VTVT和和VTVT3 3導(dǎo)通導(dǎo)通信號(hào)

27、，給信號(hào)，給VTVT1 1和和VTVT4 4關(guān)斷信號(hào)。關(guān)斷信號(hào)。如如i io o000，VDVD2 2和和VDVD3 3通，通，u uo o=-=-U Ud d 。l雙極性調(diào)制雙極性調(diào)制 單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極單相橋式電路既可采取單極性調(diào)制，也可采用雙極性調(diào)制，性調(diào)制，由于對(duì)開關(guān)器件通斷控制的規(guī)律不同，它們的由于對(duì)開關(guān)器件通斷控制的規(guī)律不同，它們的輸出波形也有較大的差別。半橋電路只能采用雙極性調(diào)輸出波形也有較大的差別。半橋電路只能采用雙極性調(diào)制。制。三相的三相的PWMPWM控制公控制公用三角波載波用三角波載波u uc c三相的調(diào)制信號(hào)三相的調(diào)制信號(hào)u ugAgA、u ug

28、BgB和和u ugCgC依次依次相差相差120120l電路結(jié)構(gòu)：與三相電路結(jié)構(gòu)：與三相方波電路相同。方波電路相同。l調(diào)制法調(diào)制法以以A A相為例分析：相為例分析：當(dāng)當(dāng)u ugAgA u uc c時(shí)，給時(shí)，給VTVT1 1導(dǎo)通信號(hào)，給導(dǎo)通信號(hào)，給VTVT4 4關(guān)斷信號(hào)，關(guān)斷信號(hào)，u uOOOO= =U Ud d/2/2。當(dāng)當(dāng)u ugAgA u uc c時(shí)，給時(shí)，給VTVT4 4導(dǎo)通信號(hào)，給導(dǎo)通信號(hào)，給VTVT1 1關(guān)斷信號(hào)，關(guān)斷信號(hào)，u uOOOO=-=-U Ud d/2/2。當(dāng)給當(dāng)給VTVT1 1(VT(VT4 4) )加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是VTVT1 1(VT(VT4 4)

29、 )導(dǎo)通，導(dǎo)通，也可能是也可能是VDVD1 1(VD(VD4 4) )導(dǎo)通。導(dǎo)通。u uOOOO、u uAOAO和和u uCOCO的的PWMPWM波形只有波形只有U Ud d/2/2兩種電平。兩種電平。u uABAB波形可由波形可由u uAOAO- -u uBOBO得出，當(dāng)?shù)贸?，?dāng)1 1和和6 6通時(shí)，通時(shí)，u uABAB= =U Ud d，當(dāng)，當(dāng)3 3和和4 4通時(shí)，通時(shí)，u uABAB= =U Ud d，當(dāng)，當(dāng)1 1和和3 3或或4 4和和6 6通時(shí)，通時(shí)，u uABAB=0=0。根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，根據(jù)載波和信號(hào)波是否同步及載波比的變化情況，PWMPWM調(diào)制方式分為調(diào)制方式分為異步調(diào)制異步調(diào)制和和同步調(diào)制同步調(diào)制。載波比載波比載波頻率載波頻率f fc c與調(diào)制信號(hào)頻率與調(diào)制信號(hào)頻率f fr r之比，之比，N N=