chp_6.2_三相交流電壓型pwm變頻電源及控制方法

1、,6.2 三相交流電壓型PWM變頻電源及控制方法,6.2.1 變頻電源主電路的基本結(jié)構(gòu) 1 交-交變頻器（直接變頻器） 2 電壓源型和電流源型逆變器 3 用于直-交變換的兩電平和多電平逆變電路6.2.2 直-交逆變電源的輸出波形控制――脈寬調(diào)制 1 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM） 2 空間磁動勢矢量和空間電壓矢量 3 空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM),43-1變頻

2、器的分類,變頻調(diào)速=變頻器+交流電機變頻器就是把CVCF 的交流電轉(zhuǎn)換VVVF的交流電的裝置。,變頻器有許多類型：交-交變頻器，交直交變頻器軟硬開關(guān)式,PWM(脈寬）,PAM（脈幅）兩電平，三電平和多電平高壓變頻器，中壓變頻器，通用(低壓）變頻器交流電機：異步機: 繞線式，鼠籠式同步機: 它激式，自激式，永磁式,6.2.1 變頻器的基本結(jié)構(gòu),43-2變頻器的分類,重點:電壓型, 兩電平, PWM, 空間電壓矢量法,,,,

3、43-3交-交變頻器,,1 交-交變頻器（直接變頻器）,,用于大容量,低速調(diào)速系統(tǒng), 不需減速齒輪箱. 如:軋鋼機,球磨機,水泥回轉(zhuǎn)窯等,43-4直-交變頻器,逆變器分為（按直流側(cè)電源的性質(zhì)分類或儲能元件的性質(zhì)）： (1)電壓源型逆變器（VSI）； (2)電流源型逆變器（CSI）。,2 電壓源型和電流源型逆變器,直-交變頻器主要適用于中小功率、轉(zhuǎn)速較高、負(fù)載較平穩(wěn)的場合。頻率調(diào)節(jié)范圍寬,功率因數(shù)高.,43-5電壓源型和電流源型

4、逆變器特點,,,,,43-6兩電平和多電平逆變電路,,,,3 用于直-交變換的兩電平和多電平逆變電路,用方波去逼近正弦波的方法有兩種：（1）用脈寬調(diào)制的方法（PWM）將一個電平“斬波”成 多個脈沖序列，該脈沖序列中的基波為所需的正弦波。（2）用多個不同寬度的方波電平組合成多電平的波形；,,,,,43-7多電平逆變電路,稱為兩電平逆變電路優(yōu)點：結(jié)構(gòu)和控制比較簡單。存在問題：直流電壓較高時 和 都較高，會

5、帶來電磁污染、電機線圈的絕緣受損等一系列危害。,,,,,,,多電平逆變電路,,,兩種常用的多電平逆變電路:（1）中點嵌位的三電平電壓逆變電路（2）串級多電平逆變電路,43-8中點嵌位的三電平電壓逆變電路,（1）中點嵌位的三電平電壓逆變電路:,,,43-9串級多電平逆變電路:,Ud, Ud/2, 0,施加于各個開關(guān)器件的電壓被鉗位在Ud/2,（2）串級多電平逆變電路:,,43-10串級多電平逆變電路:,H橋,如圖6.2.5，用圖（a）

6、所示的多個H橋型的單相逆變單元，串聯(lián)后可以構(gòu)成圖（b）（圖中為三個串聯(lián)）所示的多電平逆變電路。由于每個單元的電平數(shù)為2，設(shè)串聯(lián)數(shù)為N，串聯(lián)后每個橋臂的電平數(shù)為2N＋1。,,,,43-11脈寬調(diào)制,6.2.2 直-交逆變電源的輸出波形控制――脈寬調(diào)制,本節(jié)以圖6.2.3(a)所示的兩電平VSI為例，討論如何用VSI輸出的一個個方波去逼近所需的正弦波的脈寬調(diào)制方法。,脈寬調(diào)制方法主要分為:正弦波脈寬調(diào)制方法基于空間電壓矢量的調(diào)制方法,內(nèi)

7、容： 正弦波脈寬調(diào)制方法（復(fù)習(xí)） 空間電壓矢量的概念和調(diào)制方法 基于空間電壓矢量的調(diào)制方法重點：空間電壓矢量的概念和調(diào)制方法,43-12脈寬調(diào)制,復(fù)習(xí)PWM原理（西安交大的PPT）,43-1 3SPWM,,為了得到SPWM波形，采用正弦波作為基準(zhǔn)波信號(期望波）與載波信號比較的方法。,1 正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）,(a)主電路示意圖,圖6.2.6 三相逆變電路及SPWM控制下的輸出波形,,三相電壓,輸出線電壓,電動機相電壓,4

8、3-14 SPWM,,（1）調(diào)制方法：,,,,43-15 SPWM,,,,,,,43-16 可輸出的線電壓最大值,（2）可輸出的線電壓最大值：,,43-17同步調(diào)制和異步調(diào)制方式,特點？,,同步調(diào)制：載波比k為3 的倍數(shù), 能保證逆變器輸出波形的正、負(fù)半波對稱，也能保證三相平衡。但低速時,脈沖間隔大.,（3）同步調(diào)制和異步調(diào)制方式：,43-18空間磁動勢矢量和空間電壓矢量,根據(jù)載波頻率與調(diào)制波頻率的關(guān)系，調(diào)制方法又分為：,載波比k =f

9、sw/fout,異步調(diào)制：在變頻器的變頻范圍內(nèi)，載波比N不等于常數(shù)。三相可能不對稱.分段同步調(diào)制：將同步調(diào)制和異步調(diào)制結(jié)合起來，用同步調(diào)制保證輸出波形對稱，用異步調(diào)制改善低速性能。,分段同步調(diào)制,,,,,,,,,,(1) 現(xiàn)代電機控制理論所使用的電機模型,,,,旋轉(zhuǎn)磁場演示程序,2 空間磁動勢矢量和空間電壓矢量,43-19空間磁動勢矢量和空間電流矢量,,,,,,,,,,(2) 空間磁動勢矢量和空間電流矢量,43-20空間磁動勢矢

10、量和空間電流矢量,,,,,,,,,,,,43-21空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量,,,,,,,,,(3) 空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量,43-22空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量,,,,,旋轉(zhuǎn)的空間電壓矢量,43-23空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量,,,,,,,,43-24空間磁鏈?zhǔn)噶亢涂臻g電壓矢量,,,,,,,,43-25空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM),3 空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM),,,,43-26空間電壓矢量調(diào)制 (SVPWM),,(1

11、)基本電壓矢量及用基本矢量表示的空間電壓矢量,,43-27空間電壓矢量調(diào)制,中間6個為非零的基本電壓矢量方向由電機繞組在空間的位置確定,,,,43-28空間電壓矢量調(diào)制,,,,43-29空間電壓矢量調(diào)制,,,,,,,43-30空間電壓矢量調(diào)制,,,,,,,43-31線性調(diào)制方法,,,,,,(2) 線性調(diào)制方法,,43-32線性調(diào)制方法,,,,,,,,有關(guān)SV-PWM的動畫,43-33線性調(diào)制方法,,,,,, 五段法,,,,,43-34

12、線性調(diào)制方法,,43-35線性調(diào)制方法,,,,,,,,,七段法：,43-36線性調(diào)制方法,,,,,空間矢量計算的基本步驟：,,,,,43-37線性調(diào)制方法,,,,(3) 線性調(diào)制方法的特點,,43-38線性調(diào)制方法,,,,,,為何提高了調(diào)制率？附加了一個3次諧波分量,,,43-39線性調(diào)制方法,*（4）空間電壓矢量 的非線性調(diào)制,,43-40線性調(diào)制方法,,,43-41線性調(diào)制方法,（1）復(fù)習(xí)了逆變電源中常用的主電路拓?fù)?。其中兩電平的V

13、SI是目前交流傳動系統(tǒng)中最常用的電路。（2）討論了控制逆變電路開關(guān)器件的PWM方法: 基于“面積等效”用PWM波表示任意波形。,本節(jié)（6.2節(jié)）小結(jié),43-42線性調(diào)制方法,（3）空間電壓矢量（Space Voltage Vector）是一個重要的概念。由此，將產(chǎn)生空間磁動勢矢量的三相電壓采用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示、并將空間電壓的發(fā)生和逆變器的開關(guān)動作聯(lián)系在了一起。實際上，三相電機的各個變量都是多變量，都可以采用矢量來表示。