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电 力 电 子 技 术 Power Electronics 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 使用载波对正弦信号波调制,会产生和载波有关的谐波分量。 谐波频率和幅值是衡量PWM逆变电路性能的重要指标之一。 为了定量评价SPWM输出波形的品质,必须定量研究SPWM谐波及其特征。 SPWM的波形调制包括同步调制和异步调制。 考虑到同步调制是异步调制的特例,因此,这种双重傅立叶级数谐波分析法也同样适用于SPWM的同步调制。 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 单相双极性SPWM谐波及其特征 以载波角频率为基准并采用双重傅立叶级数谐波分析法,可以推导出单相电压型逆变器采用双极性SPWM控制时的输出电压谐波方程 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 单相双极性SPWM谐波及其特征 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 单相单极性SPWM谐波及其特征 以载波角频率为基准并采用双重傅立叶级数谐波分析法,可以推导出单相电压型逆变器采用单极性SPWM控制时的输出电压谐波方程 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 单相单极性SPWM谐波及其特征 载波采用单极性三角波的单极性SPWM波形的谐波含量比载波采用双极性三角波的双极性SPWM波的谐波含量要小得多。 其PWM波形中不含低次谐波,其谐波主要分布在载波角频率?c以及2 ?c 、 3 ?c附近,并以载波角频率?c附近的谐波幅值为最大。 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 当m=1时,对同样的值,单极性SPWM波的谐波幅值,明显比双极性SPWM波的谐波幅值小。 以上分析表明,相对于双极性SPWM而言,单极性SPWM具有更低的输出谐波 。 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 三相SPWM谐波及其特征 对于三相电压型逆变器的SPWM控制,用与上述分析同样的方法可以求出逆变器输出线电压的方程式为 4.2.3.5 SPWM谐波及其特征 三相SPWM谐波及其特征 与上述单相SPWM谐波及其特征相比较,其共同点就是均不含有低次谐波。 所不同的是,三相电压型逆变器SPWM控制时,载波角频率?c及其整数倍谐波全为零。谐波中幅值较高的谐波是?c±2 ?s以及2?c± ?s 。 PWM逆变电路的多重化 PWM多重化逆变电路,一般目的:提高等效开关频率、减少开关损耗、减少和载波有关的谐波分量 PWM逆变电路多重化联结方式有变压器方式和电抗器方式 利用电抗器联接的二重PWM逆变电路 PWM逆变电路的多重化 两个单元的载波信号错开180° 输出端相对于直流电源中点N’的电压uUN’=(uU1N’+uU2N’)/2,已变为单极性PWM波 输出线电压共有0、(±1/2)Ud、±Ud五个电平,比非多重化时谐波有所减少 输出电压所含谐波角频率仍可表示为nωc+kωr,但其中n为奇数时的谐波已全被除去,谐波最低频率在2ωc附近,相当于电路的等效载波频率提高一倍 PWM逆变电路的多重化 移相PWM控制的基本思想是在多重化数为n的组合PWM系统中使用共同的调制波,并将各组中的三角载波相位相互错开2π/n角度,利用PWM波形叠加产生移相PWM波形,从而成倍地提高系统等效开关频率,降低PWM谐波,改善输出波形。 载波fr=7.5kHz,调制度为1时,输出电压波形和对应的谐波频谱 PWM逆变电路的多重化 PWM逆变电路的多重化 PWM逆变电路的多重化 PWM逆变电路的多重化 PWM逆变电路的多重化 4.4 电流型逆变器 电流型逆变器拓扑是逆变器另一类主要的拓扑结构。这类逆变器的直流侧以电感为能量缓冲元件,从而使其直流侧呈现出电流源特性。 电流型逆变器有以下主要特点: 直流侧有足够大的储能电感元件,从而使其直流侧呈现出电流源特性,即稳态时的直流侧电流恒定不变。 逆变器输出的电流波形为方波或方波脉冲,并且该电流波形与负载无关。 逆变器输出的电压波形则取决于负载,且输出电压的相位随负载功率因数的变化而变化。 逆变器输出电流的控制仍可以通过PAM (脉冲幅值调制)和PWM(脉冲宽度调制)两种基本控制方式来实现。 4.4 电流型逆变器 值得注意的是,电流型逆变器与电压型逆变器在结构上具有一定的对偶性,例如: 电压型逆变器直流侧的储能元件为电容, 而电流型逆变器直流侧的储能元件为电感; 另外,电压型逆变器的的功率管旁有反向并联的续流二极管,而电流型逆变器的功率管旁则一般有正向串联的阻断二极管(具有反向阻断能力的功率管除外,例如晶闸管)。 与电压型逆变器类似,依据控制方式和结构的不同,电流型逆变器也可分为方波型、阶梯波型、正弦波型(PWM型)三类。下面主要讨论方波型、阶梯波型电流型逆变器。 4.4.1 电流型方波逆变器 电流型方波逆变器按拓扑结构的不同可分为电流型单相全桥逆变器以及电流型三相桥式
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