dcac 現(xiàn)代電源控制

1、第二章 DC-AC 變換器 (Inverter),,§2-1 硬開關(guān)方波逆變電路,§2-2 硬開關(guān)PWM逆變電路,§2-3 SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生方法,§2-4 硬開關(guān)PWM逆變電路的諧波分析,§2-5 改善電壓波形的技術(shù)措施,§2-7 閉鎖時(shí)間對(duì)輸出電壓的影響,§2-6 逆變電路的控制,★ 逆變器的分類：,★ 主要優(yōu)點(diǎn)：,★ 主

2、要指標(biāo)：,1、功率因數(shù)（PF — Power Factor)：,2、畸變—諧波評(píng)價(jià),① 畸變因數(shù) (DF — Distortion factor),② 總諧波因數(shù) (THF — Total Harmonic Distortion factor),③ 諧波因數(shù) (HF — Harmonic factor),④ 最低次諧波 (LOH — Lowest-order Harmonic),3、逆變效率,4、電磁兼容性EMI,5、功率體積（重量）

3、比,§2-1 硬開關(guān)方波逆變電路,,1,單相逆變電路,2,三相逆變電路,方波逆變=PWM逆變的特例,,單相逆變電路,1,★ 半橋逆變電路：,,逆變電路的基本單元！,無(wú)論電流方向如何,S1、S2 50%互補(bǔ)導(dǎo)通,★ 半橋逆變電路工作波形,無(wú)直流、無(wú)余弦、無(wú)偶次諧波,★ 半橋逆變的輸出功率,PDC — 有功功率；PAC— 無(wú)功功率,★ 全橋逆變電路,50%對(duì)角線互補(bǔ)控制,輸出電壓大一倍開關(guān)電流小一倍,波形與半橋類似,特

4、點(diǎn)：,★ 全橋移相式逆變電路,THFmin仍>20%，且LOH=3,,三相方波逆變電路,2,,★ 縱向換流控制方式,k=1,2,3…自然數(shù),,,,★ 橫向換流控制方式,,,,無(wú)直通,§2-2 硬開關(guān)PWM逆變電路,,1,單相橋式SPWM逆變電路,2,三相橋式SPWM逆變電路,§2-2 硬開關(guān)PWM逆變電路,,★ 基本原理,等幅、等距、不等寬方波→正弦波調(diào)壓、調(diào)頻,★ 電路構(gòu)成構(gòu)成,★ 調(diào)制方法,※ 正

5、弦波脈寬調(diào)制——SPWM,,單相橋式SPWM逆變電路,1,★ 單極性調(diào)制：,★ 正接+反接+短接,,單相橋式SPWM逆變電路,1,★ 雙極性調(diào)制：,★ 正接+反接,對(duì)角線互補(bǔ),,三相橋式SPWM逆變電路,2,★ 載波比,★ 異步調(diào)制： m≠整數(shù),★ 同步調(diào)制： m = 整數(shù) 分段同步,☆ 為保證三相對(duì)稱，共用載波應(yīng)與三相調(diào)制波交點(diǎn)相差120°： m = 3n n為正整數(shù),☆

6、為保證輸出無(wú)偶次諧波、無(wú)余弦項(xiàng)，輸出波形應(yīng)1/4對(duì)稱： m = 3n n為正奇數(shù),,★ 輸出波形 (m=3),§2-3 SPWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生方法,,1,自然采樣法,2,低次諧波消去法,3,規(guī)則采樣法,硬件：分立、集成（SA8X系列）軟件：DSP、單片機(jī)編程,,自然采樣法（雙邊調(diào)制）,1,★ 利用硬件原理計(jì)算交點(diǎn)時(shí)刻， 設(shè)：,,規(guī)則采樣法（單/雙邊調(diào)制）,2,★ 鋸齒波調(diào)制（單邊）,★ 三

7、角波調(diào)制（雙邊）,含偶次諧波,,低次諧波消去法,3,★ 以低次諧波=0為目標(biāo)， 計(jì)算開關(guān)時(shí)刻。,,得(m-1)/2個(gè)時(shí)刻消[(m-1)/2]-1種諧波,在1/4T內(nèi)按富氏級(jí)數(shù)公式計(jì)算n次諧波幅值,單相逆變消3、5次諧波,§2-4 改善電壓波形的技術(shù)措施,,1,新型主電路結(jié)構(gòu),2,多重化結(jié)構(gòu),4,優(yōu)化PWM技術(shù),3,附加輸出濾波器,,新型主電路結(jié)構(gòu) （中點(diǎn)鉗位式PWM逆變－－NPC-PWM）,1,★

8、直流中點(diǎn)鉗位（主控器件全關(guān)斷）,★ 全部器件耐壓=Ui/2,★ 單極性調(diào)制（諧波小于雙極性±Ui/2）,,優(yōu)化PWM技術(shù)（倍頻式PWM）,2,fs↑→諧波↓→,倍頻！,,多重化電路結(jié)構(gòu) （三相）,3,,多重化電路結(jié)構(gòu),3,,附加輸出濾波器,4,★ 利用負(fù)載濾波,★ 附加濾波器,§2-5 逆變電路的控制策略,,1,電壓?jiǎn)苇h(huán)反饋控制,2,電壓電流雙環(huán)反饋控制,4,電流單環(huán)反饋控制,3,電壓空間矢量控制,5,直接轉(zhuǎn)

9、矩控制*,,電壓?jiǎn)苇h(huán)反饋控制 （電壓平均值單環(huán)反饋控制方式）,1,★ 單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)連續(xù)；,★ 響應(yīng)速度慢： 主電路濾波、檢測(cè)濾波、 PI大電容；,★ 電壓波形開環(huán)，非線性負(fù)載下，電壓畸變嚴(yán)重；,,電壓?jiǎn)苇h(huán)反饋控制 （電壓瞬時(shí)值單環(huán)反饋控制方式）,1,,電流單環(huán)反饋控制 （電流滯環(huán)跟蹤控制方式）,2,,電流單環(huán)反饋控制,2,初始,★ 滯環(huán)越小，電流諧波越少

10、，但開關(guān)頻率越高；,★ 電流波形調(diào)節(jié)速度快，一周期完成；,★ 一階電路，無(wú)條件穩(wěn)定；,★ 開關(guān)頻率不固定；安秒不平衡，半橋不宜。,★ 每周期iL變化相同， uL伏秒平衡，無(wú)磁偏；,,電流單環(huán)反饋控制 （恒開關(guān)頻率電流控制方式）,2,★ 開關(guān)頻率固定， 同步開關(guān)控制；,★ 高次諧波大于 滯環(huán)跟蹤控制。,,電壓電流雙環(huán)反饋控制,3,★ 外環(huán)：穩(wěn)定低頻輸出正弦電壓；,★ 內(nèi)環(huán)：穩(wěn)定高頻調(diào)制輸

11、出電流，圍繞正弦波動(dòng)；,,電壓電流雙環(huán)反饋控制,3,,電壓空間矢量控制 (SVPWM),4,★ 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),,磁鏈圓,,SVPWM,★ 三相方波逆變（縱向換流）,★ 基本矢量：上臂通－1、下臂通－0,相鄰矢量： 僅差一個(gè)開關(guān)狀態(tài)；相反矢量： 互補(bǔ)全部開關(guān)狀態(tài)。,SVPWM,,★ 組合矢量：,需要零矢量參與組合,¼子扇區(qū),組合周期,SVPWM,,★ 矢量序列：,★ 直流電壓利用率高,★ 開關(guān)損耗小,★ 近似圓形磁場(chǎng)

12、,★ 可用于靜止三相逆變,,直接轉(zhuǎn)矩控制,5,附：陳伯時(shí). 矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用特色 電力電子學(xué)會(huì)第九屆年會(huì) 2004.09,§2-7 閉鎖（死區(qū)）時(shí)間對(duì)輸出電壓的影響,,★ 輸出電壓