电力电子技术（第3版）第4章 直流-交流变换电路.ppt

4.6正弦脉宽调制（SPWM）逆变电路4.6.2单极性调制与双极性调制负载电流iO为负时，VT1和VT4都触发时，iO不流过VT1和VT4，而流过VDl和VD4，VT1和VT4均不导通，uO=Ud；当VT4关断，VT3导通后，-iO经VT3和VDl续流，uO=0。这样，输出电压uO总可以得到Ud和零两种电平。同样，在输出电压uO的负半周，让VT2保持通态，VTl保持断态，VT3和VT4交替通断，也有一段区间负载电流为负，一段区间负载电流为正。输出电压uO可以得到-Ud和零两种电平。4.6正弦脉宽调制（SPWM）逆变电路4.6.2单极性调制与双极性调制控制VT3和VT4通断的方法如图4-28所示。ur为正弦波调制信号，uc为三角波载波信号。在ur的正半周为正极性的三角波，在ur的负半周为负极性的三角波。在ur和uc的交点时刻控制开关元件的通断。在ur的正半周，当uruc时使VT4导通，VT3关断，输出电压uO=Ud；当uruc时使VT4关断，VT3导通，uO=0。在ur的负半周，当uruc时使VT3导通，VT4关断，uO=-Ud；当uruc时使VT3关断，VT4导通，uO=0。这样，就得到了SPWM波形uO。图中的虚线uO1表示uO的基波分量。在调制电压ur的半个周期内，三角波载波电压uc只在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM波形也只在单个极性范围内变化。这种半周期内具有单一极性SPWM波形输出的调制方式称为单极性SPWM调制方式。4.4电流型逆变电路4.4.2电流型三相逆变电路电容器上所充电压的规律：共阳极组晶闸管与导通晶闸管和后一相晶闸管相连接的换流电容器，连接导通相的一端极性为正，另一端为负与导通晶闸管和前一相晶闸管相连接的换流电容器，连接导通相的一端极性为负，另一端为正不与导通晶闸管相连接的另一个电容器端电压为零共阴极组晶闸管与共阳极组晶闸管情况类似，只是电容器电压极性相反。在分析换流过程时，常用等效换流电容的概念，例如在分析从晶闸管VT1向VT3换流时，换流电容C13就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容。设C1~C6的电容量均为C，则C13=3C/2。C134.4电流型逆变电路4.4.2电流型三相逆变电路下面分析从VT1向VT3换流的过程。假设换流前U相的VT1和W相的VT2导通，C13电压UC0为左正右负，如图4-16a)所示。换流过程可分为恒流放电和二极管换流两个阶段。4.4电流型逆变电路4.4.2电流型三相逆变电路强迫换流过程各阶段的电流路径强迫换流过程4.4电流型逆变电路4.4.2电流型三相逆变电路在t1时刻给VT3加触发脉冲，由于换流电容C13电压的作用，使VT3导通，VT1被施以反向电压而关断。设t2时刻uC13降到零，如果忽略负载中电阻的压降，二极管VD3受到正向偏置而导通，V相电流iV开始逐渐增加；而VD1流过的充电电流为iU=Id-iV，开始逐渐减小；两只二极管同时导通，进入二极管换流阶段。t2时刻uC13=0以后，在U相负载电感的作用下，开始对换流电容C13反向充电。4.4电流型逆变电路4.4.2电流型三相逆变电路t3时刻充电电流iU减到零，iV=Id，VD1承受反压而关断，二极管换流阶段结束。t3以后，进入VT2、VT3稳定导通阶段，4.4电流型逆变电路4.4.2电流型三相逆变电路图4-17给出了电感负载时uC13、iU和iV的波形图。图中还给出了各换流电容器的电压uC1、uC3和uC5的波形。在换流过程中，uC1从+UC0逐渐到零并反向充电到-UC0。C3和C5是串联后再和C1并联的，故它们的充放电电流是C1的一半，换相过程中电压变化的幅度也是C1的一半。按照规定的电容电压正方向，在换流过程中，uC3从零变到+UC0，uC5从-UC0变到零。这些电压恰好符合相隔120°后从VT3到VT5换流时的要求，为下次换流准备好了条件。4.5多重逆变电路和多电平逆变电路在前面所介绍的逆变电路中，电压型电路输出电压是矩形波，电流型电路输出电流是矩形波，而矩形波中含有较多的低次谐波，对负载会产生不利的影响。如用于交流电机供电，会使电机附加损耗增加，效率降低，运行功率因数恶化，产生谐波转矩，引起噪声与震动等。因此有必要对逆变器输出波形进行改善，减少谐波含量