第5章 DC-AC电路的仿真.ppt

第5章 DC-AC电路的仿真 单相方波逆变电路 三相方波逆变电路 单相双极性SPWM逆变电路 三相PWM逆变电路 SPWM逆变电路 考虑死区时间的SPWM逆变电路 5.1 方波逆变电路 5.1.1 单相方波逆变电路 5.1.2 三相方波逆变电路 5.2 单相PWM逆变电路 5.2.1 双极性SPWM 5.3 三相PWM逆变电路 5.3.1 三相SPWM逆变电路 5.3.2 死区时间的影响 5.3.2 死区时间的影响 5.3.2 死区时间的影响 * 第5章 DC-AC电路的仿真  图5-1 单相方波逆变电路及其基本波形 对输出电压u0进行傅里叶展开： 输出电压u0的基波峰值为： 其有效值为： 利用傅里叶分析得a相电压和a、b间线电压瞬时值为： 线电压基波幅值为： 图5-4 三相方波逆变电路 图5-5 三相方波逆变电路波形 例5-2 完成三相方波逆变电路的仿真，开关管选IGBT，直流电源530V，阻感负载，负载有功功率1kW，感性无功功率0.1kvar。 图5-9 单相全桥逆变电路 图5-10 双极性SPWM示意图 调制信号为频率为fs的正弦 载波比为 调制深度m 生成SPWM信号的方法： 当usuc时，功率开关S1、S3导通， S2、S4关断，u0=Ud； 当usuc时，功率开关S2、S4导通， S1、S3关断，u0=-Ud。 工程上，当fcfs且m≤1时，有 通过控制调制信号，可调节逆变器输出电压的频率和幅值。 PWM逆变电路使输出电压、电流较方波逆变电路更接近于正弦波，但由于用载波对调制信号进行调制，必然产生和载波有关的谐波分量。双极性调制方式下输出电压包含的谐波频率为： 各谐波对应的幅值为 PWM波中含有载波频率的整数倍及其附近的谐波。 图5-30 三相PWM逆变电路 三相的PWM控制公用三角波载波uc 三相的调制信号urU、urV和urW依次相差120° 图5-31 三相SPWM逆变电路基本波形 对应a相，当usauc时， S1导通S4关断，当usauc 时，S1导通S4关断。 各相上下桥臂功率器件 导通互补。 载波比应为3的整数倍 且为奇数，这样每相波 形正负半周对称，且三 相波形也对称。 线电压基波幅值为 输出电压的谐波集中分布在 处，其中 载波频率的整数倍处的高次谐波不再存在。 三相的SPWM波的谐波分布有明显的“集簇”性。 值得考虑的最低次谐波为p-2次。 例5-6 建立三相SPWM全桥逆变电路，并仿真分析电路的工 作情况。 图5-35 死区时间对逆变器输出的影响 死区时间内，某相桥臂的工作状态取决于两个续流二极管和该相电流的方向。 图5-35 死区时间对逆变器输出的影响 死区畸变电压定义为 死区畸变电压宽度为td、高度为Ud的窄脉冲，其周期与调制波相同，符号与相电流相反。 桥臂逆变的实际输出电压即为无死区时的理想输出电压再叠加死区畸变电压。 在输出电流滞后于输出电压的情况下，死区时间降低了直流电压的利用率，使实际输出电压的基波相位超前于理想电压基波。 在输出电流滞后角度恒定的情况下，增加死区时间会降低实际输出电压的基波幅值，增加相位超前角。 在死区时间恒定的情况下，增大电流滞后角会减少电压幅值的损失，同时增加相位超前角。 对死区畸变电压进行傅里叶分析，知其包含3次、5次、7次等奇数次谐波，因此死区将低次谐波引入了SPWM逆变器，降低了逆变器的谐波性能。 使输出电流波形失真。 若带电机负载，会引起电机转矩脉动，轻载时易引起电机振荡。 * 第5章 DC-AC电路的仿真 