多重逆变电路和多电平逆变电路ppt
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▪ 分为外部换流和自换流两大类，外部换流包括电网换 流和负载换流两种，自换流包括器件换流和强迫换流 两种
▪ 晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重要性有所 下降
11.05.2020
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本章小结
➢ 逆变电路分类方法
➢ 可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途 等分类
➢ 本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法，分为 电压型和电流型两类
➢ 电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电 路有更深刻的认识
➢ 负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路 ➢ 电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路
11.05.2020
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本章小结
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢ 与其他章的关系
▪ 本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整
为两电平逆变电路
+
➢ 三电平逆变电路 ➢ 图5-25，也称中点钳位型
VD11
+ VD1
VD12
V11 V12
（Neutral Point Clamped）逆变 Ud
U O'
V
电路
VD4 VD41 V41
+
iU
Ls
Rs
W
➢每桥臂由两个全控器件串联构 成，两者中点通过钳位二极管 -
VD42
V42
和直流侧中点相连
➢ 输出波形：两个单相的输出u1和u2是180°矩形波
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1
3.2.1 多重逆变电路
➢ 3次谐波
➢ u1 和 u2 相 位 错 开 j =60° ， 其 中 3 次 谐 波 就 错 开 了
3X60°=180°
➢ 变压器串联合成后，3次谐波互相抵消，总输出电压 中不含3次谐波
➢ uo波形是120°矩形波，含6k±1次谐波，3k次谐波
都被抵消
T1
Ud
u1
j =6 0 °
图5-20 二重单相逆变电路
uo
T2 u2
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图 5-20
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 多 重 逆 变 电 路 有 串 u1
联多重和并联多重 O
两种
u2
▪ 串 联 多 重 —— 把 几
个逆变电路的输出 O
三次谐波
180° 60°
t 三次谐波
t
3.2 多重逆变电路和多电平逆变电路
❖ 电压型——输出电压是矩形波，电流型——输出电流 是矩形波，谐波多
❖ 多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦 ❖ 多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦
3.2.1 多重逆变电路
电压型、电流型都可多重化，以电压型为例 ➢ 单相电压型二重逆变电路
➢ 两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器T1和 T2串联起来
➢ 两个逆变电路均为 180°导通方式
➢ 逆变桥II的相位比逆 变桥I滞后30°
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U VW
Ud Ⅱ
T1 A1
uU 1
B1
C1
uU N T2
A 21
A 22
B22 B21
uU 2
C 22 C 21
N
图5-22 三相电压图 5型-22 二重逆变电路
UU1(UA1) UUN
UU2 UA2 1
➢ n=6k±1
UU11
6Ud
0.78 Ud
(5-24)
➢ n次谐波有效值 UU1n
(5-25)
6Ud
n
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出相电压uUN展开成傅里叶级数，可得其基波有效值 (5-26)
➢
2 n次谐波有效值UUN1
6Ud
1.56Ud
(5-27)
n=12k±1，uUN中U 已U 不N 含n 5次2、n76 次U等d 谐波n 1UUN1
-UB 2 2
图5-23 二次侧图5基-23波电压合成相量图
-
4
3.2.1 多重逆变电路
➢ T1为Δ/ Y联结，线电压变
比为
（一次和 UU1 (U A1 )
二次绕组匝1 :数3相等）
O
➢ T2一次侧Δ联结，二次侧
U A2 1 O
两绕组曲折星形接法，其 -UB22
O
二次电压相对于一次电压 UU2
而 言 ， 比 T1 的 接 法 超 前 O 30°，以抵消逆变桥II比 逆 变 桥 I 滞 后 的 30° 。 这 UUN
串 联 起 来 ， 多 用 于 uo
电压型
120°
▪ 并 联 多 重 —— 把 几 O
t
个逆变电路的输出
并联起来，多用于
电流型
图5-21 二重图逆5-变21电路的工作波形
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 三相电压型二重逆 变电路
➢ 由两个三相桥式逆 变电路构成，输出 通过变压器串联合 成
样，uU2和uU1的基波相位 O 就相同
Ed
1 3
Ed
t
2 3
Ed
t
1 3
Ed
t
t
(1+
1 3
Ed )
(1+
2 3
Ed )
1 3
Ed
t
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图5-24 三相电压图 型5二-24重逆变电路波形图
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出谐波分析
➢ uU1展成傅里叶级数
uU 12 3 U d si n tn 1n( 1 )ksin n t (5-23)
➢ V12和V41导通，V11和V42关断时，UO‘间电位差为0 ➢ V12和V41不能同时导通 ➢ iU>0时，V12和VD1导通 ➢ iU<0时，V41和VD4导通
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 线电压的电平
➢ 相电压相减得到线电压
➢ 两电平逆变电路的输出线电压有±Ud和0三种电平 ➢ 三电平逆变电路的输出线电压有±Ud、±Ud/2和0五种
电平
➢ 三电平逆变电路输出电压谐波可大大少于两电平逆变 电路
➢ 三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受 电压为直流侧电压的一半
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本章小结
➢ 讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理
▪ 四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC两类电路更 为基本、更为重要
➢ 换流方式
➢ 直流侧电流每周期脉动12次，称为12脉波逆变电路
➢ 使m个三相桥逆变电路的相位依次错开/(3m)，连同合成
输出电压并抵消上述相位差的变压器，就可构成6m脉波 逆变电路
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 回顾图5-9三相电压型桥式逆变电路和图5-10的波形 ➢ 以N‘为参考点，输出相电压有Ud/2和-Ud/2两种电平，称
图5-25 三电平图5逆-25 变电路
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ U相工作情况与输出相电压的电平
➢ V11和V12（或VD11和VD12）通，V41和V42断，UO'间电 位差为Ud/2
➢ V41和V42（或VD41和VD42）通，V11和V12断，UO’间电 位差为-Ud/2
▪ 晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重要性有所 下降
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本章小结
➢ 逆变电路分类方法
➢ 可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途 等分类
➢ 本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法，分为 电压型和电流型两类
➢ 电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电 路有更深刻的认识
➢ 负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路 ➢ 电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路
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本章小结
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢ 与其他章的关系
▪ 本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整
为两电平逆变电路
+
➢ 三电平逆变电路 ➢ 图5-25，也称中点钳位型
VD11
+ VD1
VD12
V11 V12
（Neutral Point Clamped）逆变 Ud
U O'
V
电路
VD4 VD41 V41
+
iU
Ls
Rs
W
➢每桥臂由两个全控器件串联构 成，两者中点通过钳位二极管 -
VD42
V42
和直流侧中点相连
➢ 输出波形：两个单相的输出u1和u2是180°矩形波
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 3次谐波
➢ u1 和 u2 相 位 错 开 j =60° ， 其 中 3 次 谐 波 就 错 开 了
3X60°=180°
➢ 变压器串联合成后，3次谐波互相抵消，总输出电压 中不含3次谐波
➢ uo波形是120°矩形波，含6k±1次谐波，3k次谐波
都被抵消
T1
Ud
u1
j =6 0 °
图5-20 二重单相逆变电路
uo
T2 u2
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 多 重 逆 变 电 路 有 串 u1
联多重和并联多重 O
两种
u2
▪ 串 联 多 重 —— 把 几
个逆变电路的输出 O
三次谐波
180° 60°
t 三次谐波
t
3.2 多重逆变电路和多电平逆变电路
❖ 电压型——输出电压是矩形波，电流型——输出电流 是矩形波，谐波多
❖ 多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦 ❖ 多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦
3.2.1 多重逆变电路
电压型、电流型都可多重化，以电压型为例 ➢ 单相电压型二重逆变电路
➢ 两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器T1和 T2串联起来
➢ 两个逆变电路均为 180°导通方式
➢ 逆变桥II的相位比逆 变桥I滞后30°
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Ud Ⅱ
T1 A1
uU 1
B1
C1
uU N T2
A 21
A 22
B22 B21
uU 2
C 22 C 21
N
图5-22 三相电压图 5型-22 二重逆变电路
UU1(UA1) UUN
UU2 UA2 1
➢ n=6k±1
UU11
6Ud
0.78 Ud
(5-24)
➢ n次谐波有效值 UU1n
(5-25)
6Ud
n
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出相电压uUN展开成傅里叶级数，可得其基波有效值 (5-26)
➢
2 n次谐波有效值UUN1
6Ud
1.56Ud
(5-27)
n=12k±1，uUN中U 已U 不N 含n 5次2、n76 次U等d 谐波n 1UUN1
-UB 2 2
图5-23 二次侧图5基-23波电压合成相量图
-
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3.2.1 多重逆变电路
➢ T1为Δ/ Y联结，线电压变
比为
（一次和 UU1 (U A1 )
二次绕组匝1 :数3相等）
O
➢ T2一次侧Δ联结，二次侧
U A2 1 O
两绕组曲折星形接法，其 -UB22
O
二次电压相对于一次电压 UU2
而 言 ， 比 T1 的 接 法 超 前 O 30°，以抵消逆变桥II比 逆 变 桥 I 滞 后 的 30° 。 这 UUN
串 联 起 来 ， 多 用 于 uo
电压型
120°
▪ 并 联 多 重 —— 把 几 O
t
个逆变电路的输出
并联起来，多用于
电流型
图5-21 二重图逆5-变21电路的工作波形
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 三相电压型二重逆 变电路
➢ 由两个三相桥式逆 变电路构成，输出 通过变压器串联合 成
样，uU2和uU1的基波相位 O 就相同
Ed
1 3
Ed
t
2 3
Ed
t
1 3
Ed
t
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(1+
1 3
Ed )
(1+
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Ed )
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图5-24 三相电压图 型5二-24重逆变电路波形图
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出谐波分析
➢ uU1展成傅里叶级数
uU 12 3 U d si n tn 1n( 1 )ksin n t (5-23)
➢ V12和V41导通，V11和V42关断时，UO‘间电位差为0 ➢ V12和V41不能同时导通 ➢ iU>0时，V12和VD1导通 ➢ iU<0时，V41和VD4导通
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 线电压的电平
➢ 相电压相减得到线电压
➢ 两电平逆变电路的输出线电压有±Ud和0三种电平 ➢ 三电平逆变电路的输出线电压有±Ud、±Ud/2和0五种
电平
➢ 三电平逆变电路输出电压谐波可大大少于两电平逆变 电路
➢ 三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受 电压为直流侧电压的一半
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本章小结
➢ 讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理
▪ 四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC两类电路更 为基本、更为重要
➢ 换流方式
➢ 直流侧电流每周期脉动12次，称为12脉波逆变电路
➢ 使m个三相桥逆变电路的相位依次错开/(3m)，连同合成
输出电压并抵消上述相位差的变压器，就可构成6m脉波 逆变电路
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 回顾图5-9三相电压型桥式逆变电路和图5-10的波形 ➢ 以N‘为参考点，输出相电压有Ud/2和-Ud/2两种电平，称
图5-25 三电平图5逆-25 变电路
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ U相工作情况与输出相电压的电平
➢ V11和V12（或VD11和VD12）通，V41和V42断，UO'间电 位差为Ud/2
➢ V41和V42（或VD41和VD42）通，V11和V12断，UO’间电 位差为-Ud/2