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大工21春《电力电子技术》在线作业答卷十

电力电子技巧领导材料十

主 题: 第三章 无源逆变电路(第3-4节)

进修时光: 2021年5月31日--6月6日

内 容:

一、本周知识点及重难点分布

表10-1 本周知识点请求控制程度一览表



序号

进修知识点

请求控制程度

本周难点







懂得

熟悉懂得

控制





1

电流型逆变电路





★





2

PWM把持道理





★

☆





PWM把持技巧





★







PWM逆变电路





★







二、知识点详解

【知识点1】电流型逆变电路

1、单相电流型逆变电路

请求:负载电流的相位超前于负载电压。

负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小,濒临正弦波。

换流方法:负载换流,由负载供给换流电压。

负载任务在濒临并联谐振状况而略呈容性。

留神:触发VT2、VT3的时辰必须在过零前并留有充足的裕量,才干使换流顺利实现。

电抗器:限制晶闸管di/dt

一个周期内有:两个导通阶段、两个换流阶段。

可能近似当作矩形波,开展傅里叶级数



基波幅值 

基波有效值 

负载电压有效值跟直流电压的关联

 

(a)电路图 (b)任务波形

图10-1 单相电流型逆变电路的电路图跟任务波形

2、三相电流型逆变电路

(1)全控型器件构成的三相电流型逆变电路



(a)电路图 (b)任务波形

图10-2 三相电流型桥式逆变电路的电路图跟任务波形

基本任务方法:120°导电方法,每个臂一周期内导电120° ,每个时辰高低桥臂组各有一臂导通。换流方法为横向换流。

(2)晶闸管构成的三相电流型逆变电路

串联二极管式利用最广泛



图10-3 串联二极管式电流型逆变电路

串联二极管式电流型逆变电路用于大功率交换电动机调速体系。

关断:C、VD

二极管重要感化:

①为换流电容充电供给通道,并使电容电压得以保持,为晶闸管换流做筹备;

②使电容电压能施加到刚关断的晶闸管上,使晶闸管在关断之后可能承受必准时光的反向电压,确保晶闸管坚固关断,确保晶闸管换流成功。

特点:

①直流侧接大电感,相称于电流源,直流电源基本无脉动,直流回路浮现高阻抗。

②交换侧电流为矩形波,与负载性质有关;交换侧电压波形跟相位因负载阻抗角的差别而差别。

③当交换侧为电感性负载供给无功功率,直流侧电感起缓冲无功能量的感化。因为反应无功能量时直流电流并不反向,所以不必像电压型逆变电路给开关器件反并联二极管。

【知识点2】PWM型逆变电路

☆1、PWM把持道理

PWM(Pulse Width Modulation)把持:经由过程对一系列脉冲宽度停止调制,来等效地获得所须要的波形(含外形跟幅值)。

长处: ①有效地克制谐波;②静态呼应好;③频率、效力有上风。

利用: ①逆变电路;②整流电路;③变频电路;④斩波电路。

 (a)矩形脉冲 (b)三角形脉冲 (c)正弦半波脉冲 (d)单位脉冲函数

图10-4 外形差别而冲量雷同的各种窄脉冲

重要现实基本——面积等效道理:冲量相称而外形差其余窄脉冲加在存在惯性的环节上时,其后果基本相同。

冲量——窄脉冲的面积

后果基本相同——输出呼应波形基本相同

PWM波可分为等幅PWM波跟不等幅PWM波。等幅PWM波:输入电源是恒定直流。不等幅PWM波:输入电源是交换或不是恒定直流。如图10-5所示。

 

(a)等幅PWM波 (b)不等幅PWM波

图10-5 PWM波

2、PWM把持技巧

(1)调制法

打算法:根据正弦波频率、幅值跟半周期脉冲数,正确打算PWM波各脉冲宽度跟间隔;据此把持逆变电路开关器件的通断;可掉掉落所需PWM波形。

毛病: 较繁琐,当输出正弦波的频率、幅值或相位变更时,成果都要变更。

调制法:采取正弦波与等腰三角形订交的办法来断定各矩形脉冲的宽度。

载波比:

1)PWM调制方法分为异步伐制跟同步伐制。

①异步伐制: 载波旌旗灯号跟调制旌旗灯号差别步。

保持牢固稳定,当变更,载波比变更;在旌旗灯号波的半周期内,PWM波的脉冲个数不牢固,相位也不牢固,正负半周期的脉冲错误称,半周期内前后1/4周期的脉冲也错误称。

当较低时,较大,一周期内脉冲数较多,脉冲错误称产生的倒霉影响较小;当增高时,减小,一周期内的脉冲数增加,PWM脉冲错误称的影响变大,产生谐波。

②同步伐制: 载波旌旗灯号跟调制旌旗灯号保持同步,当变频时使载波与旌旗灯号波保持同步,即等于常数。

变更稳定,旌旗灯号波一周期内输出脉冲数牢固。 很低时,也很低,由调制带来的谐波不易滤除;很高时,会过高,使开关器件难以承受。

③分段同步伐制:异步伐制跟同步伐制的综合利用。

把全部范畴分别红多少个频段,每个频段内保持恒定,差别频段的差别。

在高的频段采取较低的,使载波频率不致过高;在低的频段采取较高的,使载波频率不致过低。

2)生成PWM波形的方法

①天然采样法:在正弦波跟三角波的天然交点时辰把持功率开关器件的通断。

②规矩采样法:工程实用方法,后果濒临天然采样法,打算量小得多。

③用微处理器实现:以MC80C196MC为核心的通用PWM把持电路。

(2)跟踪把持技巧:常用的有滞环比较方法跟三角波比较方法。

1)滞环比较方法--电流跟踪把持利用最多

 

(a)电路图 (b)指令电流跟输出电流波形

图10-6 滞环比较方法电流跟踪把持单相半控桥式电路图跟电流波形

V1(或VD1)通时,增大;V2(或VD2)通时,减小。

环宽过宽,开关频率低,跟踪偏差大;环宽过窄,跟踪偏差小,但开关频率过高,开关消耗增大。

L大,的变更率小,跟踪慢;L小,的变更率大,开关频率过高。

2)三角波比较方法。

缩小器A存在比例积分特点或比例特点,其系数直接影响电流跟踪特点。跟滞环比较把持方法比拟,输出电流所含的谐波少。



图10-7 三角波比较方法的电流跟踪型PWM逆变电路

(3)空间矢量PWM把持(SVPWM)

空间矢量SVPWM把持技巧广泛应用于变频器中,驱动交换电机时,使电机的磁链成为圆形的扭转磁场,从而使电机产生恒定的电磁转矩。

采取PWM把持,可能使交换电机的磁通尽管濒临圆形,任务频率越高,磁通就越濒临圆形。

3、PWM逆变电路



图10-8 PWM逆变电路的把持构造

经由过程调理脉冲宽度改变输出电压,改变调制周期达到调频。

(1)单相SPWM逆变电路



图10-9 单相电压型桥式PWM逆变电路

单极性PWM把持方法任务道理:

V1跟V2通断互补,V3跟V4通断互补。以正半周为例:V1通,V2断,V3跟V4交替通断。当时,V4导通,;当时,V4关断,。

双极性PWM把持方法任务道理:

当时,V1、V4导通,V2、V3关断。如,V1、V4通;如,VD1、VD4通,。

 

图10-10 单极性PWM把持方法波形 图10-11双极性PWM把持方法波形

单相桥式电路既可采取单极性调制,也可采取双极性调制。

(2)三相桥式PWM逆变电路

 

(a)电路图 (b)波形

图10-12 三相桥式PWM逆变电路的电路图跟波形

三相的PWM把持公用三角波载波。三相的调制旌旗灯号、跟顺次相差120°。

输出线电压PWM波由跟0三种电平构成;载相电压PWM波由、跟0共5种电平构成。

三、重要现实

1、单相电流型逆变电路(知识点1)

请求:负载电流的相位超前于负载电压。

负载对基波的阻抗大而对谐波的阻抗小,濒临正弦波。

换流方法:负载换流,由负载供给换流电压。

负载任务在濒临并联谐振状况而略呈容性。

2、三相电流型逆变电路(知识点1)

全控型器件构成的三相电流型逆变电路基本任务方法:120°导电方法,每个臂一周期内导电120°,每个时辰高低桥臂组各有一臂导通。换流方法为横向换流。

3、晶闸管构成的三相电流型逆变电路二极管重要感化(知识点1)

①为换流电容充电供给通道,并使电容电压得以保持,为晶闸管换流做筹备;

②使电容电压能施加到刚关断的晶闸管上,使晶闸管在关断之后可能承受必准时光的反向电压,确保晶闸管坚固关断,确保晶闸管换流成功。

4、晶闸管构成的三相电流型逆变电路特点(知识点1)

①直流侧接大电感,相称于电流源,直流电源基本无脉动,直流回路浮现高阻抗。

②交换侧电流为矩形波,与负载性质有关;交换侧电压波形跟相位因负载阻抗角的差别而差别。

③当交换侧为电感性负载供给无功功率,直流侧电感起缓冲无功能量的感化。因为反应无功能量时直流电流并不反向,所以不必像电压型逆变电路给开关器件反并联二极管。

5、PWM把持道理(知识点2)

PWM把持:经由过程对一系列脉冲宽度停止调制,来等效地获得所须要的波形(含外形跟幅值)。

重要现实基本——面积等效道理:冲量相称而外形差其余窄脉冲加在存在惯性的环节上时,其后果基本相同。

PWM波可分为等幅PWM波跟不等幅PWM波。等幅PWM波:输入电源是恒定直流。不等幅PWM波:输入电源是交换或不是恒定直流。

6、PWM把持技巧(知识点2)

(1)调制法

调制法:采取正弦波与等腰三角形订交的办法来断定各矩形脉冲的宽度。

载波比:

1)PWM调制方法分为异步伐制跟同步伐制。

①异步伐制: 载波旌旗灯号跟调制旌旗灯号差别步。

②同步伐制: 载波旌旗灯号跟调制旌旗灯号保持同步,当变频时使载波与旌旗灯号波保持同步,即等于常数。

③分段同步伐制:异步伐制跟同步伐制的综合利用。

2)生成PWM波形的方法

①天然采样法:在正弦波跟三角波的天然交点时辰把持功率开关器件的通断。

②规矩采样法:工程实用方法,后果濒临天然采样法,打算量小得多。

③用微处理器实现

(2)跟踪把持技巧:常用的有滞环比较方法跟三角波比较方法。

1)滞环比较方法--电流跟踪把持利用最多

2)三角波比较方法。

(3)空间矢量PWM把持(SVPWM)

7、PWM逆变电路(知识点2)

经由过程调理脉冲宽度改变输出电压,改变调制周期达到调频。

单相桥式电路既可采取单极性调制,也可采取双极性调制。

三相桥式PWM逆变电路输出线电压PWM波由跟0三种电平构成;载相电压PWM波由、跟0共5种电平构成。

四、课后习题

习题10.1 简答题:采取滞环比较方法的电流跟踪型变流器有何特点?

答:采取滞环比较方法的电流跟踪型变流器的特点:

①硬件电路简单;

②属于及时把持方法,电流呼应快;

③不必载波,输出电压波形中不含特定频率的谐波分量;

④与打算法跟调制法比拟,雷同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多;

⑤采取闭环把持。

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