计算机仿真技术-Chapter8

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1、第八章 三相电压型逆变器仿真 1 电路拓扑 (1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动无脉动。 (2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。 (3)为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。 电压型三相逆变电路电压型三相逆变电路180导电导电波形波形各阶段的等值电路及电压值电压型三相桥式逆变电路电压型三相桥式逆变电路180导电导电相电压波形相电压波形电压表达式 相电压表达式 线电压表达式.)11sin1117sin715sin51(sin2ttttUudan.)11sin1117sin715sin51(sin32ttttUudab 相电压基波幅

2、值： 线电压基波幅值： 谐波次数及其幅值：ddUU637.0216 knddUU1.132特点： 只能调频，直流电压恒定时不能调压。 谐波较大 直流电压利用率高1）重要理论基础面积等效原理面积等效原理冲量冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同效果基本相同。冲量冲量窄脉冲的面积效果基本相同效果基本相同环节的输出响应波形基本相同 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f (t)d (t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf (t)f (t)f (t) 2 SPWM原理面积等效原理i(t )e(t) 实例实例电路输入：e(t)电路输出：i(t

3、)OutSPWM波Out如何用一系列等幅不等宽的脉冲等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波OutOu t若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。OutSPWM波Out如何用一系列等幅不等宽的脉冲等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波OutOtUd-Ud 对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：OtUd-Ud 根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。2）双极性PWM控制方式（三相桥逆变）（三相桥逆变）图6-7 三相桥式PWM型逆变电路 三相的PWM控制公用三角波载波uc 三相的调制信号ur

4、U、urV和urW依次相差120ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32 Ud下面以U相为例分析控制规律控制规律： 当urUuc时，给V1导通信号，给V4关断信号，uUN=Ud/2。 当urUuc时，给V4导通信号，给V1关断信号，uUN=-Ud/2。 当给V1(V4)加导通信号时，可能是V1(V4)导通，也可能是VD1(VD4)导通。 uUN、uVN和uWN的PWM波形只有Ud/2两种电平。 uUV波形可由uUN-uVN得出，当1和6通时，uUV=Ud，当3和4通时，uUV=Ud，当1和3

5、或4和6通时，uUV=0。ucurUurVurWuuUNuVNuWNuUNuUVUd-UdO?tOOOOO?t?t?t?t?t2Ud?2Ud2Ud?2Ud2Ud3Ud32 Ud下面以U相为例分析控制规律控制规律：输出线电压PWM波由Ud和0三种电平构成负载相电压PWM波由(2/3)Ud、(1/3)Ud和0共5种电平组成。防直通的死区时间 同一相上下两臂的驱动信号互补，为防止上下臂直通而造成短路，留一小段上下臂都施加关断信号的死区时间。 死区时间的长短主要由开关器件的关断时间决定。 死区时间会给输出的PWM波带来影响，使其稍稍偏离正弦波。3）谐波分析 输出线电压中的谐波角频率为rckn式中，n=

6、1,3,5,时，k=3(2m1)1，m=1,2,； n=2,4,6,时，。,2,116,1 ,016mmmmkl 图6-14，不同调制度a时三相桥式PWM逆变电路输出电压频谱。 公用载波信号时的情况。1002+-1234+-02+-4+-01+-3+-5+-0.20.40.60.81.01.2kna=1.0a=0.8a=0.5a=0角频率(nc +kr)图6-14 三相桥式PWM逆变电路输出线电压频谱图谐波振幅4）直流电压利用率l 直流电压利用率指逆变电路所能输出的交流电压基波幅值和直流电压之比。 调制度为1时，SPWM方法输出线电压的基波幅值为 ，直流电压利用率为0.866。dU2/3l 提