城市軌道交通電氣檢修輔助逆變器組成教學(xué)目標(biāo)?掌握輔助逆變器組成教學(xué)重點(diǎn)?輔助逆變器組成目錄輔助逆變器的組成線路濾波器斬波器中間電路三相逆變器010203040501●輔助逆變器組成輔助逆變器線路濾波器斬波器中間電路三相逆變器02●線路濾波器線路濾波器的作用①濾平輸入電壓②抑制電網(wǎng)側(cè)發(fā)生的過電壓對(duì)逆變器的影響。例如變電所的操作過電壓、雷擊過電壓等。③抑制逆變器因換流引起的尖峰過電壓。④抑制電網(wǎng)側(cè)傳輸?shù)侥孀兤髦绷鳝h(huán)節(jié)的諧波電流，抑制逆變器產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電網(wǎng)的影響。⑤限制變流器的故障電流。03●線路濾波器電抗器和線路濾波電容器電抗器用于直流回路，為保證電感在任何電流值時(shí)均恒定，因此均采用空心線圈結(jié)構(gòu)。對(duì)于網(wǎng)壓為DC1500V的城軌車輛，逆變器容量在1000kVA以上的系統(tǒng)來說，電感量一般為5～8mH。線路濾波電容器是一種非常特殊的直流電容器。從功能上，由于它用于逆變系統(tǒng)的直流環(huán)節(jié)（DCLink），因此稱作“支撐電容器”。從性質(zhì)上，由于要求它能承受很大的諧波電流，因此稱作“直流脈沖電容器”。03●斬波器工作原理基本斬波器的原理電路如圖所示，Q為斬波開關(guān)，R為負(fù)載。斬波開關(guān)可用普通晶閘管、可關(guān)斷晶閘管或自關(guān)斷器件來實(shí)現(xiàn)。若采用普通晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路；采用自關(guān)斷器件，則省去了輔助電路，有利于提高斬波器的頻率，這是斬波開關(guān)發(fā)展的方向。QRi03●斬波器工作原理

可見只要調(diào)節(jié)α就可以調(diào)節(jié)負(fù)載的平均電壓。通常斬波器的工作方式有兩種：●脈寬調(diào)制（PWM）－改變t，維持T不變；●頻率調(diào)制（PFM）－改變T，維持t不變。

其中脈寬調(diào)制工作方式應(yīng)用較普遍。

在地鐵列車輔助逆變器中一般采用降壓式斬波電路和升壓式變換電路03●三相逆變器整流：把交流電能變換成直流電能的過程逆變：把直流電能變換成交流電能的過程有源逆變器：在逆變電路中，把直流電能經(jīng)過直交變換，向交流電源反饋能量的變換電路無源逆變電路：把直流電能變換到交流電能，再直接向非電源負(fù)載供電的電路03●脈寬調(diào)制(PWM)電壓型逆變器的工作原理

隨著全控型高頻率大功率的新型功率器件的不斷出現(xiàn)和成熟以及微機(jī)控制的發(fā)展，為PWM型控制技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，現(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路中多數(shù)都是PWM型逆變電路。如圖1所示，該電路圖就是典型的輔助逆變器中的三相逆變部分，它的控制采用的是雙極性PWM的控制方式。03●脈寬調(diào)制(PWM)電壓型逆變器的工作原理

根據(jù)采樣控制理論，沖量（脈沖面積）相等而形狀不同的窄脈沖（如左圖）分別加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其輸出相應(yīng)波形基本相同，也就是說，盡管脈沖形狀不同，但只要脈沖面積相等，其作用的效果基本相同。這就是PWM控制的重要理論依據(jù)。

03●脈寬調(diào)制(PWM)電壓型逆變器的工作原理如下圖所示，將一個(gè)正弦半波劃分成等寬的6塊面積，然后用一列脈沖列來等效。該脈沖列的幅度相同，但寬度不一，面積與所對(duì)應(yīng)的正弦半波面積相等，其作用效果基本相同；對(duì)于正弦負(fù)半波，用同樣方法可得到PWM波形來取代正弦負(fù)半波。如果要獲得不同的輸出電壓（即正弦波的幅值），只要按同一比例改變脈沖的寬度即可。03●脈寬調(diào)制(PWM)電壓型逆變器的工作原理

單極性PWM控制方式工作原理。按照PWM控制的基本原理，如果給定了正弦波頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確地計(jì)算出來。依據(jù)計(jì)算結(jié)果來控制逆變電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。但是這種計(jì)算很煩瑣，較為實(shí)用的方法是采用調(diào)制控制，如圖2-26所示，把希望輸出的正弦波作為調(diào)制信號(hào)u，把接受調(diào)制的等腰三角形作為載波信號(hào)u。對(duì)逆變橋V～V的控制方法如下：03●脈寬調(diào)制(PWM)電壓型逆變器的工作原理

當(dāng)u正半周時(shí)，讓V一直保持通態(tài)，V保持?jǐn)鄳B(tài)。在u與u正極性三角波交點(diǎn)處控制V的通斷，在u>u各區(qū)間控制V為通態(tài)，輸出負(fù)載電壓u＝U；在u<u各區(qū)間控制V為斷態(tài)，輸出負(fù)載電壓u＝0，此時(shí)負(fù)載電流可以經(jīng)過VD與V續(xù)流。

當(dāng)u負(fù)半周時(shí)，讓V一直保持通態(tài)，V保持?jǐn)鄳B(tài)。在u與u負(fù)極性三角波交點(diǎn)處控制V的通斷，在u<u各區(qū)間控制V為通態(tài)，輸出負(fù)載電壓u＝－U；在u>u各區(qū)間控制V為斷態(tài)，輸出負(fù)載電壓u＝0，此時(shí)負(fù)載電流可以經(jīng)過VD與V續(xù)流。03

雙極性PWM控制的輸出u波形如圖所示，它為兩個(gè)方向變化等幅不等寬的脈沖列。這種控制方式特點(diǎn)是：①同一半橋上下兩個(gè)橋臂晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)極性恰好相反，處于互補(bǔ)工作方式；②電感性負(fù)載時(shí)，若V和V處于通態(tài)，給V和V關(guān)斷信號(hào)，則V和V立即關(guān)斷，而給V和V以導(dǎo)通信號(hào)，由于電感性負(fù)載電流不能突變，電流減小感生的電動(dòng)勢(shì)使V和V不可能立即導(dǎo)通，而是二級(jí)管VD和VD導(dǎo)通續(xù)流，如果續(xù)流能維持到下一次