文档介绍：第5章 PWM逆变器
六拍控制逆变器存在的主要问题:
主电路两个变流器(整流器和逆变器)需要协调控制,即必须采用二级控制;
交流输入侧功率因数差;
逆变器输出谐波成分大。
解决途径:
生产专用电机(变频电动机)。
采用逆变器多重化联接。
应用动力滤波器。
应用PWM控制技术。
即逆变器一个工作周期中,其开关元件根据目标函数要求按一定规律作多次开关工作,称为基于PWM控制技术的逆变器。
目标函数: PWM技术:
电压正弦波 SPWM
电流正弦波 CHBPWM
圆形旋转磁场 SVPWM
消除制定次数谐波 SHEPWM
第1节 PWM逆变器的基本工作原理
一、PWM逆变器与普通型6拍控制逆变器的区别:
(1)逆变桥上的开关电力元件的选择不同。
PWM逆变器-----开关元器件应具有可控开、关特性,且开关频率很高。如GTR、MOSFET、GTO、IGBT器件。不需要强迫换流电路。
6拍控制逆变器----开关元器件使用可控开不可控关特性,且开关频率要求不高。如晶闸管SCR。必需附有强迫换流电路。
(2)逆变器触发控制脉冲形成方式不同
PWM逆变器-----采用高频载波信号与参考信号(即期望目标)比较形成触发控制脉冲。逆变器上每个开关元件在一个控制周期内多次通断。
普通型6拍逆变器-----按每隔600(对应1/6f1)定时产生时序触发控制脉冲。逆变器上每个开关元件在一个控制周期内仅一次通断。
(3)变压变频的方式不同
脉宽调制型变频器----使用了现代全控型电力电子器件构成逆变器,接电网侧采用了二极管整流器,功率因数很高。调压调频在逆变器侧单级控制。
6拍控制变频器----电压频率协调控制一般采用整流器调压,交流输入侧功率因数低。逆变器调频,必须是两级控制。
(4)逆变器输出谐波成分及幅度不同
PWM逆变器----输出电压(或电流)波形有明显改善,谐波成分及幅度减少。
6拍控制逆变器----输出电压(或电流)为矩形波,谐波含量大。
二、单相PWM逆变器工作原理
PWM逆变器中,功率开关元器件要求使用开关频率高的电力元件,且电力开关元件可控开断。因此普通晶闸管不具备上述要求,GTO、GTR、IGBT、MOSFET等电力元件均符合上述要求。
说明:逆变器脉宽调制信号设计注意两点
(1)尽量减少开关损耗;
(2)续流阶段必须保证同桥臂上下开关元件工作状态相反。
逆变器桥各开关元件PWM触发信号设计原理如下
单相逆变器主电路
Vg1
Vg2
Vg3
Vg4
脉宽调制方式有:
按载波信号和调制信号的极性划分----(1)单极性调制;(2)双极性调制。
按载波信号和调制信号频率关系(载波比N=fc/fr)划分为:
(1)同步调制
载波比N等于常数时称同步调制方式。
优点:在逆变器输出频率变化的整个范围内,皆可保持输出波形的正、负半波完全对称,只有奇次谐波存在。而且能严格保证逆变器输出三相波形之间具有120°相位移的对称关系。
缺点:当逆变器输出频率很低时,每个周期内的PWM脉冲数过少,低频谐波分量较大,使负载电动机产生转矩脉动和噪声。