1、現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用直交換流器的基本概念直交換流器的基本概念第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 直流可控交流的變換裝置直流可控交流的變換裝置 通常稱為逆變器通常稱為逆變器 無源逆變器：開關切換不依賴于交流側電源無源逆變器：開關切換不依賴于交流側電源 交直交變頻器的主要單元交直交變頻器的主要單元 功率傳輸方向的要求（運行象限）功率傳輸方向的要求（運行象限） 電壓源型與電流源型逆變器電壓源型與電流源型逆變器現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用電壓源型逆變器的用途

2、電壓源型逆變器的用途第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 交流電機（調速）驅動交流電機（調速）驅動 交流不停電電源（交流不停電電源（UPS） 用于電力系統的多種電力電子裝置用于電力系統的多種電力電子裝置 特殊用途電源特殊用途電源 現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用電壓源型逆變器的分類電壓源型逆變器的分類第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 脈寬調制（脈寬調制（PWM）逆變器）逆變器 方波逆變器方波逆變器 單相電壓對消型逆變器單相電壓對消型逆變器 多電平逆變器多電平逆變器 現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器

3、的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為正正TA+閉合，閉合，輸出電流輸出電流為為正正時時現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開

4、關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為正正TA+閉合，閉合，輸出電流輸出電流為為負負時時現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為負負TA- -閉合，閉合，輸出電流輸出電流為為正正時時現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆

5、變器基本單元橋臂（半橋逆變器）A點電點電位為位為負負TA- -閉合，閉合，輸出電流為輸出電流為負負時時現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）逆變器基本單元橋臂（半橋逆變器）現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM基本原理基本原理三角波載波三角波載波控制電壓控制電壓輸出電壓基波分量輸出電壓基波分量輸出電壓輸出電壓現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原

6、理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 PWM基本術語基本術語開關頻率開關頻率 fs 基波頻率基波頻率 f1 幅值調制率幅值調制率 ma 頻率調制率頻率調制率 mf tricaVmV1sffmf現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器控制波形局部放大控制波形局部放大現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM波形的基波分量波形的基波

7、分量tritri 2cdAocvVVvVV1sinccvVt11tri1()sin2sin (1.0) 2cdAodaaVVvtVVmtm現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制：線性調制與過調制控制：線性調制與過調制開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM波形頻譜（基本橋臂單元：線性調制）波形頻譜（基本橋臂單元：線性調制）開關頻率分量開關頻率分量基波分量基波分量二倍開關頻率二

8、倍開關頻率附近分量附近分量現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM波形頻譜（基本橋臂單元：過調制）波形頻譜（基本橋臂單元：過調制）低頻諧波分量低頻諧波分量基波分量基波分量低頻諧波分量低頻諧波分量開關頻率分量開關頻率分量現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM逆變器輸出電壓逆變器輸出電壓基波分量：線性調制基波分量：線性調制與過調制與過調制14()22ddAoVVV現代電力電子技術原理

9、與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制的特點與控制準則控制的特點與控制準則 諧波集中在開關頻率及其倍頻附近（線性調制）諧波集中在開關頻率及其倍頻附近（線性調制） 開關頻率應為基頻的奇數倍（雙電壓極性切換）開關頻率應為基頻的奇數倍（雙電壓極性切換） 同步調制與非同步調制同步調制與非同步調制 線性調制與過調制線性調制與過調制現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器 “調制調制”：來自通信的概念與思路：來自

10、通信的概念與思路 “沖量沖量”：來自力學的概念：來自力學的概念 電壓源與電流（作用于負載）的效應電壓源與電流（作用于負載）的效應 感性負載感性負載 可能的、實用的實現方法可能的、實用的實現方法現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用開關型逆變器的基本原理開關型逆變器的基本原理第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器方波控制方式：方波控制方式：波形與頻譜波形與頻譜現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電路圖電路圖現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器

11、第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：輸出電壓基波分量：輸出電壓基波分量( )( )( )( )( )2( ) BoAooAoBoAovtvtvtvtvtvt -11()sin (1.0) oadavmVtm14()dodVVV現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：輸出電壓頻譜：輸出電壓頻譜現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換

12、雙電壓極性切換PWM：直流側電流：直流側電流具有具有“虛構虛構”濾波器的濾波器的PWM逆變器逆變器現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器11( )2sin( )2sin()oooovtVtitIt-*11( )( )2sin2sin()ddooooVivtitVtIt-雙電壓極性切換雙電壓極性切換PWM：直流側電流：直流側電流*212() cos(2)dddiIIt-現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器雙電壓極性切換雙

13、電壓極性切換PWM：直流側電流：直流側電流輸出電壓輸出電壓輸出電壓輸出電壓基波分量基波分量輸出電流輸出電流直流側電流直流側電流直流側電流直流側電流直流分量直流分量直流側電流直流側電流二倍頻分量二倍頻分量現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：控制方式：控制方式B橋臂控制電壓橋臂控制電壓A橋臂控制電壓橋臂控制電壓TA導通導通tricvvTB導通導通tricvv-現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型

14、直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：輸出電壓波形（線性調制）：輸出電壓波形（線性調制）現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：線性調制與過調制：線性調制與過調制現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：輸出電壓基波分量：輸出電壓基波分量1()oadVmV14()dodVVV現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋

15、逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：輸出電壓頻譜：輸出電壓頻譜基波分量基波分量二倍開關頻率二倍開關頻率附近分量附近分量現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器單電壓極性切換單電壓極性切換PWM：直流側電流：直流側電流現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電壓對消型控制：電壓對消型控制：輸出電壓波形輸出電壓波形單脈沖脈單脈沖脈寬調制寬調制現代電力電子技術原理與應用現代電力電

16、子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電壓對消型控制：輸出電壓各分量幅值電壓對消型控制：輸出電壓各分量幅值4()sin()ohdVVhh現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電壓、電流中的紋波輸出電壓、電流中的紋波現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器ripple1( )( )( )oovtvtvt-rippleripple01( )( )dtitvttkL輸出電壓

17、、電流中的紋波輸出電壓、電流中的紋波現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電壓、電流中的紋波：方波控制方式輸出電壓、電流中的紋波：方波控制方式現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相全橋逆變器單相全橋逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電壓、電流中的紋波：輸出電壓、電流中的紋波：PWM控制方式控制方式現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相推挽式逆變器單相推挽式逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電路圖電路圖 - -現代電力電子技術原理

18、與應用現代電力電子技術原理與應用單相推挽式逆變器單相推挽式逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電路圖電路圖- - 現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用單相推挽式逆變器單相推挽式逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器各種單相逆變器的開關利用率各種單相逆變器的開關利用率0.16 方波控制方式的最大開關利用率：方波控制方式的最大開關利用率：0.125ma PWM控制方式（線性調制）的最大開關利用率：控制方式（線性調制）的最大開關利用率：現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器電

19、路圖電路圖現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓波形控制方式：輸出電壓波形現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓頻譜控制方式：輸出電壓頻譜現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：輸出電壓（線性調制）控制方式：輸出電壓（線性調制）1()2dANaVVm1133()()222LLANadVVmV0.6

20、12現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器PWM控制方式：控制方式：輸出電壓（過調輸出電壓（過調制）制）現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器方波控制方式：方波控制方式：輸出電壓輸出電壓現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器方波控制方式：輸出電壓頻譜方波控制方式：輸出電壓頻譜現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電流中的紋波輸出電流中的紋波現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電流中的紋波（方波逆變器）輸出電流中的紋波（方波逆變器）現代電力電子技術原理與應用現代電力電子技術原理與應用三相逆變器三相逆變器第五章第五章 開關型直交逆變器開關型直交逆變器輸出電流中的紋波（輸出電流中的紋波（PWM逆變器）逆變器）現代電力電子技