正弦波逆变器 演示文稿.pptVIP

4.2.3.1电压型正弦波逆变器的基本原理 正弦波逆变器的基本原理 正弦波逆变器的同步调制 正弦波逆变器的异步调制 正弦波逆变器的基本原理 对于要求输出正弦波电压的电压型PWM逆变器，常称为电压型正弦波逆变器。这种电压型正弦波逆变器一般应具备以下特点即: 逆变器的直流电压可采用结构简单的不控整流电路； 利用单一的功率电路及其控制，可同时调整输出频率和输出电压，动态响应快； 由于输出电压的谐波频率主要分布在开关频率及其以上频段，因而输出谐波含量低。 正弦波逆变器的基本原理 进一步观察图4-24a所示的正弦波斩控波形，当斩控频率足够高时，占空比和斩控周期固定而幅值按正弦函数变化的斩波脉冲的面积也近似按正弦函数变化 正弦波逆变器的基本原理 实际上，PWM的基本原理可以由冲量等效原理进行描述即：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其惯性环节的输出基本相同 正弦波逆变器的基本原理 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其惯性环节的输出基本相同 这里所谓的“冲量”是指窄脉冲的面积 而“惯性环节的输出基本相同”是指输出波形的频谱中，低频段基本相同，仅在高频段略有差异。 图4-25依次表示了四种冲量相等而形状不同的脉冲波形，即矩形脉冲、三角波脉冲、正弦半波脉冲以及单位脉冲 正弦波逆变器的基本原理 具体的实例说明“面积等效原理” 正弦波逆变器的基本原理 可见，相同面积不同形状的脉冲加在同一惯性环节上，得到的输出响应基本相同。这是PWM控制的理论基础。 针对直流电压一定的电压型逆变器，可以考虑另一种能使脉冲面积按正弦函数变化的脉冲斩控方案即：在足够高的斩控频率条件下，保持斩控脉冲的幅值不变，只改变脉冲的宽度，并使脉冲的宽度按正弦函数变化。 正弦波逆变器的基本原理 PWM波可等效的各种波形 直流斩波电路 直流波形 SPWM波 正弦波形 等效成其他所需波形，如: 正弦波逆变器的基本原理 如何实现SPWM及其波形发生呢？ 计算法 根据正弦波频率、幅值和半周期脉冲数，准确计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制逆变电路开关器件的通断，就可得到所需PWM波形 繁琐，当输出正弦波的频率、幅值或相位变化时，结果都要变化 调制法 输出波形作调制信号，通过对载波的调制得到期望的PWM波 通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波 等腰三角波应用最多，其任一点水平宽度和高度成线性关系且左右对称 正弦波逆变器的基本原理 如何实现SPWM及其波形发生呢？ 与任一平缓变化的调制信号波相交，在交点控制器件通断，就得宽度正比于信号波幅值的脉冲，符合PWM的要求 调制信号波为正弦波时，得到的就是SPWM波 调制信号不是正弦波，而是其他所需波形时，也能得到等效的PWM波 正弦波逆变器的基本原理 基于载波的对称调制与非对称调制 采用三角载波和锯齿载波的SPWM脉冲序列如图4-27所示。令调制波频率为fr，载波频率为fc，则称N＝fc/ fr为载波比；令调制波幅值为Urm，载波幅值为Ucm，则称M＝Urm/Ucm为调制度。 正弦波逆变器的基本原理 基于载波的对称调制与非对称调制 采用三角载波的SPWM脉冲序列由于三角载波的对称特性，因而属于对称载波调制； 而采用锯齿载波的SPWM脉冲序列由于锯齿载波的非对称特性，因而属于非对称载波调制。 相比之下，锯齿载波的SPWM实现较为简单，由于锯齿载波固有的非对称特性，因而输出波形中含有偶次谐波。而在相同的开关频率以及调制波条件下，三角载波的SPWM其输出波形的谐波含量相对较低。 异步调制 根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制 异步调制 对于任意的调制波频率fr，载波频率fc恒定的脉宽调制称为异步调制。 在异步调制方式中，由于fc保持一定，因而当fr变化时，调制波信号与载波信号不能保持同步，即载波比N与调制波频率fr成反比，因此，异步调制具有以下特点: 由于fc固定，因而逆变器具有固定的开关频率。 由于异步调制时的开关频率固定，所以对于需要设置输出滤波器的正弦波逆变器（如UPS逆变电源）而言，输出滤波器参数的优化设计较为容易。 异步调制 异步调制 一个调制波正、负半个周期中的脉冲数不固定，起始和终止脉冲的相位角也不固定。换言之，一个调制波正、负半个周期以及每半个周期中的前后1/4周期的脉冲波形不具有对称性。 不同fr时的异步调制SPWM波形如图4-28所示。 异步调制 异步调制 当fr较低时，N 较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小 当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大 采用异步调制时，SPWM的低频性能好，而高频性能较差。 因此采用该方式时希望采用较高的fc，即在一