《电力电子装置设计与应用》 第二讲 逆变电路输出

7、逆变电路输出电压(滤波电路输入端电压, 无变压器) 逆变电路 L' RI UO 115 空载时 L 26012(4) C4.4210 L L 26012×0.6032=15690 115-15690=99.310 u 1这说明空载时输出电路是升压的

7、逆变电路输出电压（滤波电路输入端电压， 无变压器） 逆 变 电 路 Ui L C L’ R 空载时 Uo uL  C I  uL  ui  O u  IL (A) Z u I C o L 26.012 4.4210 115 = = =   u I Z (V ) L = L  L = 26.0120.6032 =15.690   u u u (V )  i =  o −  L =115−15.690 = 99.310 这说明空载时输出电路是升压的

额定负载时cos=1.0 L 0=tan 1/=an =tan1.3225 44210=16654° 6 L L +12=√(1513225+(1544210)=90764(4 in2=Z1·i1=0.6032×90.764=54749(7) 152+547492-2xcos(90-16654)×115×5749 2613.616=112310(V 这说明c$φ=1.0时,即使满载,输出电路也是升压的。 其实即使在过载150%的情况下,输出电路降压也是有限 的。计算可得: i4=126699

额定负载时 cos = 1.0 C I  R I  uo  uL  uL  ui  L I   o C C Z R R Z 16.654 4.4210 1.3225 tan tan 1 1 tan 1 1 1  = = =      = − − −  I I I ( ) ( ) (A) L R C 115 1.3225 115 4.4210 90.764 2 2 2 2 = + = + = u Z I (V )  L = L   L = 0.603290.764 = 54.749 ( ) (V ) ui 12613.616 112.310 115 54.749 2 cos 90 16.654 115 54.749 2 2 = =  = + −  −   这说明 时，即使满载，输出电路也是升压的。 其实即使在过载150%的情况下，输出电路降压也是有限 的。计算可得：cos = 1.0 u (V )  i =126.699

cosp=0.8时 =11515 115 115 26.161( ZZc2204244210 0=tan126.161 20.608° 1151.653 R I =√69.5702+261612=74.32 6( L i1=Z·i4=06032×74326=44833) i=√112+44833-2Xc0s590+20608)×115×44.833=137348( 可见此时输出电路降压 为求输出电压o为额定值时,逆变电路所需 输出的电压t1,应在负载最重、功率因数最低的 情况下计算

cos = 0.8 L C I I  −   L I   时 C I  R I  uo  uL  uL  ui  L I   (A) Z Z I I L C L C 26.161 4.4210 115 2.2042 115 115 115 − = − = − =     o 20.608 115 1.653 26.161 tan 1 = = −  ( ) ( ) u Z I (V ) I I I I A L L L L R L C 0.6032 74.326 44.833 69.570 26.161 74.326 2 2 2 ' 2 =  =  = = + − = + =       u ( ) (V ) i 115 44.833 2 cos 90 20.608 115 44.833 137.348 2 2  = + −  +   = 可见此时输出电路降压 为求输出电压 为额定值时，逆变电路所需 输出的电压 ，应在负载最重、功率因数最低的 情况下计算。 uO  ui 

本例中负载最重为过载150%时,功率因数最低 为0.8,此时: 151151.5×115115 1.5 52247( 2.20424.4210 52.247 0=tan 26.595° 5×115/1.653 V(.5×69.570)+52.2472=116704(4) i2=Z2·i1=06032×116704=70.396) 152+70.3962-2×c090+26.595)×115×70396=159465(7) 可见输出电路此时降压严重

本例中负载最重为过载150%时，功率因数最低 为0.8，此时： (A) Z Z I I L C L C 52.247 4.4210 115 2.2042 115 115 1.5 115 1.5 − =  − =  − =     o 26.595 1.5 115 1.653 52.247 tan 1 =  = −  ( ) ( ) ( ) u Z I (V ) I I I I A L L L L R L C 0.6032 116.704 70.396 1.5 69.570 52.247 116.704 2 2 2 ' 2 =  =  = = + − =  + =       u ( ) (V ) i 115 70.396 2 cos 90 26.595 115 70.396 159.465 2 2  = + −  +   = 可见输出电路此时降压严重

连续工作状态的参数和短期过载状态时的参数 有较大区别,互相之间有较大的矛盾,必要时应采 用其它措施。如:采用基波零阻抗滤波电路 C L 逆变电路 C L RI Uo

连续工作状态的参数和短期过载状态时的参数 有较大区别，互相之间有较大的矛盾，必要时应采 用其它措施。如：采用基波零阻抗滤波电路。 逆 变 电 路 Ui L C L’ R Uo IL C’

8、逆变电路输出正弦电压 理论上半桥电路输出电压为: E R E A0 2√2 T 全桥电路输出电压为: E 2 71。k7okT 三相桥式电路输出线电压为 E B 740k76okT2 BE LAB =UBC =uCA =0.612E 2√2

8、逆变电路输出正弦电压 E 2 1 E 2 1 R T1 T2 理论上半桥电路输出电压为： 2 2 E uAO = 全桥电路输出电压为： 2 E uAO = 三相桥式电路输出线电压为： T1 T4 T3 T6 T5 T2 E A B C E E uAB uBC uCA 0.612 2 2 3 = = = =

实际上由于桥臂上下管互补通断时要保留“死区”间隔, 开关器件导通时有压降,因此,输出电压达不到0.612E,而 只能达到: 0.612KlE-_\cE(set) m为同一电流通路中的开关器件数,本例中为2。 K为“死区”间隔引起的压降系数 T-△T K T T △T 为开关频率 本例中:fk=9600(HZ) T =520833(S) 2×9600

实际上由于桥臂上下管互补通断时要保留“死区”间隔， 开关器件导通时有压降，因此，输出电压达不到0.612E,而 只能达到： ( ) ( ) 612K E − mVCE set 0. T T K为“死区”间隔引起的压降系数 T T T K −  = K f T 2 1 = K f 为开关频率 本例中： f (HZ ) K = 9600 T 52.0833(S) 2 9600 1 =  = m为同一电流通路中的开关器件数，本例中为2

若取“死区”间△T=35() 52.0833-3.5 0.9328 52.0833 开关器件饱和压降VCE(c)根据器件参数,通 过查手册得到,一般为2~5V。本例取为3V 因此,UB=LBC=l=0612×09328×(E-3×2) E要按有可能出现的最低电压取值 若取E=380×90%×1.35=4617() 考虑整流滤波电路的压降后,实际取为:450(V) 则三相逆变电路输出线电压为: l41=lmC=l1=0612×0.9328×(450-3×2)=253468) 实际取为:AC250(V)

若取“死区”间 隔为 T = 3.5(S) 0.9328 52.0833 52.0833 3.5 = − K = VCE (set) 则： 开关器件饱和压降 根据器件参数，通 过查手册得到，一般为2~5V。本例取为3V。 因此， u = u = u = 0.6120.9328(E − 32) AB BC CA E要按有可能出现的最低电压取值 若取 E = 38090%1.35 = 461.7(V) 考虑整流滤波电路的压降后，实际取为：450（V） 则三相逆变电路输出线电压为： u u u ( ) (V ) AB = BC = CA = 0.6120.9328 450 − 32 = 253.468 实际取为：AC250（V）

9、逆变电路和输出电路之间的电压匹配 根据7、中算出的输出电路输入端最高电压a=1594650) 和8、中算出的逆变电路输出线电压uB=BC=un=250(7) 可知:为使逆变电路和输出电路之间的电压匹配,需在 两者之间加入电源变压器,用PWM方式降低逆变电路 输出电压的方式是不妥的,这会严重降低开关器件及输 入电压利用率 C R Uo KT,oK T oK lu E AB C L' R Uo 0KT0↓。kT2 N:1

9、逆变电路和输出电路之间的电压匹配 u (V )  i =159.465 u u u (V ) AB = BC = CA = 250 T1 T4 T3 T6 T5 T2 A E B C Um L1 C L’ R Uo IO 根据7、中算出的输出电路输入端最高电压 和8、中算出的逆变电路输出线电压 可知：为使逆变电路和输出电路之间的电压匹配，需在 两者之间加入电源变压器，用PWM方式降低逆变电路 输出电压的方式是不妥的，这会严重降低开关器件及输 入电压利用率。 N:1 IL1 AB u Ui L C L’ R Uo IO

设变压器变比为N:1,画出原副方各参数的矢量图。 以付方输出电压Uo为基准矢 AB =N 量,变压器原方电压 Umn Uo,付 N 方电流l如图示(滞后),原方电 流L1=|o/N 根据: L1= N-L L=ONL uI=OLIL=ON2LILI=ONL(O/N)=NOLlo=Nu, 根据矢量图可得 un= nu AB N AB 250 =1.567742 159465

设变压器变比为N:1，画出原副方各参数的矢量图。 以付方输出电压UO为基准矢 量，变压器原方电压Um=N UO,付 方电流IO如图示（滞后），原方电 流IL1= IO/N。 根据： 2 2 1 1 2 1 2 1 L LIO L I = N L I I L L L O 2 2 1 1 =         = L N L 2  1 = ( ) L L L O N N LIO N uL u = L I = N LI = N L I =  = 2 1 2 1 1 1 根据矢量图可得： uAB = Nui 1.567742 159.465 250 = = = i A B u u N O u um = NuO O I L1 I uL1 uL1 = NuL uAB = Nui L u L u i u