三相四桥臂逆变器的工作原理分析与控制

三相四桥臂逆变器的工作原理分析与控制三相四桥臂逆变器的工作原理分析与控制在傅统的三相全桥逆变器的基础」匕话加'T桥禅构成的］［柑四桥轉逆变器可以产生：.个独立的输出电压・H过所増加的第四桥再产生一6自由度来控判中性点电氐可以使逆变嚣具有带不平櫛负載的能力.本直对采用正強脉宽谓制技术©FWM3的三相半桥逆变器和三相四桥臂逆变器进仃了分析比较，重点分折了正強浊调制和三決谐液注入的FWM控制的三相四桥臂逆变器「•作原理•并进存了罚寄卜匕较*21三相半桥逆变器的工件原理分析2.1.1三相半桥逆变器愉岀级波供析巧逆变器的TT关瓠率远犬丁谕出倾率时.逆变器谕出电爪.匸要包含调制频率民其皆波、JT关颤率及苴谐独的边频带鬥、在SPWM逆变器中幵关频率远大于输出频率，因此高祝谐波詳远稱竝披.经过滤滅后谐迪得到了抑制.逆变霜谕出基本上只剩下基迪电!！<■本节利用平均值機型凹】，将输出电压在一个开关周期内的平均值近愎为输出电压基誠分撬的瞬时直来分折电感电褫和输出电压上的纹滅*^12.1〔柑丫桥逆变器「电州^2.2单相半桥逆变器图2L所示育三相半桥逆变嚣主电路圈「三相半桥逆变嚣粵相的工作方式与单村半桥村同,苴中一村的电路第拘圈如圈2?所示・仁-个开关周期内有：'E1-,oA!<(,22三相四桥臂逆变器的工作原理分析2.2.1三相四桥臂逆变器输出纹波分析三村四桥臂的無相桥供与第四桥臂构成•个全桥逆变器.但毎相的工作方式与单相逆变器有所不同。本节分析了这种悄况:逆变电路的一个桥臂采用SPWM控制.第四个桥皆以囤定的692.5三相四桥宵一相电路的工作棋态假设开关频率远大丁•输出基波频率•一・个JF关周期内的输出电压帕值不变。阳王5示LU了四个开关管驱动信号之间的相位关系,由此看岀三相四桥臂毎和桥臂控制信号的分布井不是随3亿叩(c)[*-1.-•P1Q-ELQ二(叭W/■VVVS]|11J图2.6三柑四桥磚中单相电蹄模态图［UQ八2开通•如图2.6(a)所示.A、N两点何输出电压为風电感电流地加.电源向负载提供能迪电感上电流变化显为:E-U3(2.18)［f.-h］百时刻•Q关断.。导通•如图26®所示，A、N两点间输出电压为零■电感电流经过@续流.此时电感上电流变化竝为::(2.19)UB时刻•@关断.Q导通.如图2.6©所示，A、N两点间输出电压为£■电感I：电流变化吐为?(2.20)也七］打时刻•Q关断,Q导通.如图26©所示•电感电流处于续流状态.A.N两点间输出电压为零•电感上电流变化城为?-UW=弋比(2.21)由以上分析可以看出・逆变器在个开关周期内有两个电平输出状态.•个开关周期内A.N两点间输出电JI河表示为:SyOf4-^t.r-2”/3)+rf,si.i<^t+0,n4-2^/3)+rfusin(Bf0)dc=d.血帥+耳.+2丹/3)+asin(Qf+q.尺一2井/3)+竝衣仄加+色d)£=久曲3+&$°)Jtfrd&=pm®为齐序分晁对应的占空比函数，8心住分山0）为丼序分晁对应的占空比悔数初始角.AxB两相桥臂间输出电压的表达式为;同理可得％•相.的农达式。当逆变器三相负戦不平衡时・各桥俾输出电流的卷达式为:L=人+2+占衣“2.）+4氓曲+£.□）il£=Zr十0户一2齐/3）十厶sin（旗十Q“十2药/3）十I,sin（旗十0」）iu.=J.sii^t+d+2^/3）+I、曲欧曲+8.、・2刀/3）+I（1sin（a+0。）°引）（v=-3/0811<^^+（9.0）■英中・厶（―卩山0）为备学分鈕对应的电涼雌值•&」（H为各序分绘对应的电流初始角b直流侧输入电流为:由式（2.29）和（2•引）代入式：（232）可以得到输入电流瞬时值的表达式为:L=扌cos(®°-e.r)+dnIncos(0,“G-33)则输入电流的交流分蚩为:Q.34)-Of)=芥d丄52曲+乞"斗0»・&£35(2处4<“+氛)]逆变器输入电爪打输入电涼的关系为:则输入电压的二次谐波电压为:u(2切0=—-—[dIsii/2(yf+^,+0)+dIsii/2^t+^,十8)1n"e、<4qC1■户代、&_.cnp、a/_代丿」Ct\A相带2Q憨，B、C相空伐时有r=/.=|/,根抑工(2.30可以得到轲入电容用满足;(2-37)cJ"+么)"6coLu由式(230)可以得到输岀线电用的峰值心满足：听以由以I:分析可以得到输入电容的収值范出为:12泌陽(2-38)(2-39)(2-40)由以上分析可以看出•同样功率等级的三相四桥曙逆变器所需的输入滤波电容远小于三相半桥逆变器•所以与三相半桥逆变器相比.三相四桥祥逆变器体枳和重址得到了减小。在第四桥眸固妃占空比的三相四桥碎逆变器中，英输出电爪、输出电爪纹波瑕人值和电憊电流纹波址大值与三相半桥逆变器相冋.所以这种控制撲式下的三相四桥件逆变器实际上等同于三制半桥逆变器，如然三相之何独芷输出，但直流电压利川率低.为了克服这i缺点，可以適过在调制波中登加釀波的谐液汲形捷至「角波、方液以及町編程的波形來捉商直沆电爪利川率何。2.3采用三次谐波注入法的三相四桥臂逆变器2.3.1三次谐波注入法原理为了便于分析，假设直流电滤E-分为二中间电包为S如图28所示.四个桥臂的中间点电JK分别为U4xuBxucvuxt电感电流分别为iLAxil3xiu.t三郴输出电JK分别为耳八地八％・输岀电流为-八爲、—高频三角波的频率为力且远大于调制信号频率，滤波器Lt=L—、6=5=6=C・且L.C很大。为了便于分析，祈时忽略L上的低频电压分蚩和（7上的低频电流分竝；逆变桥的上下管为互补导通，凋制倍号与三角波交截所御的脉冲信号控制上管，其互补信号控制下管。设四个桥臂的调制信号分别为虬、%、%、%。三相四桥臀中,+和m.山叫、幻、妝和第四桥背的中间点电位叫共同决定％、%由第四桥將的调制信号u.y决定•-与％、叫0、叫＜•无关。假设兀=S血砂'%=6祖幺/一120"）（2.41）現丈=U、240“〉忽£字、丄李小的低频分蛰.有dtdrdt山@）一冷@）=纯』S（Q）7.、（Q）=%Q42）“3-心3=%为了障低电源电压,提高电压利用率,可以遹过改变调制电压.使“八I如、坨的幅值降低。宙式（2.42）可以看出.吆八町、匕£为逆变器输岀三相电1E输出,在逆变器输出电压幅值恒定时.只能通过改变叫才能改变叫、勺、%。用三次谐波注入的正弦波调制时,如图2.9所示。调制波气八%、%、气J为二sme.p十上si门3血0如廉加=1.0.14方案

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