内容发布更新时间 : 2024/6/3 17:53:07星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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一、三相电压源变换器的结构

1.1 自励式三相电压源变换器的原理图

图1 自励式三相电压源变换器的原理结构图

1.1.1 原理结构图（如图1所示） 1.1.2 各元件的作用与选择：

交流侧连接电感L：滤波，减小高次谐波电压造成的脉动，同时起到将变换器和交流电网隔离的作用。

直流侧的电容C：整流时,保持输出直流电压稳定,并滤出输出电压的低次谐波成分；逆变时，为逆变的正常工作提供电压支撑，相当于电压源，保证电压基本无脉动；当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，直流电容起到缓冲无功能量的作用，反并联的二极管，起到将交流侧到直流侧反馈的无功能量提供通道的作用。往往该二极管选择快速关断二极管。 1.1.3 何谓自励与他励？自励时直流电压如何建立或控制的？

自励：不借助于外部其他辅助电路的激励，由该电路自身的特点，完成对直流侧电压的建立。

自励时直流侧电压建立过程如下：

在第一阶段,关断所有的IGBT器件,利用反向并联的二极管对直流电容进行充电, 这时相当于三相全桥整流。一般而言, 经过第一阶段的充电,直流侧电压可达520V 左右。待直流电压稳定后,进行第二阶段的充电,即斩波升压。任选一支IGBT ,在适当时刻进行开关操作。如图1所示,以系统线电压UAB作为同步参考信号,当UAB为负时,开通VT1,这时有电流流经VT1和VD3经过一段时间后,La和Lb中积聚了一定的能量,关断VT1,该回路电流突变,于是电感La和Lb中的磁场能转化为电场能而产生过电压。该过电压与系统电压一起通过二极管对直流电容充电,这时还是相当于三相全桥整流,只不过三相电压幅值更高而已。重复上述操作，直至直流电压满足要求。采用这种方法可以做到直流侧电压升压无超调。直流侧电压达到要求之后,打开所有PWM 脉冲，变换器即并入电网。

他励：就是借助于外部辅助电路，一般为整流器,来为逆变器建立直流侧电压的过程。充电达到并网的条件即可并网。

逆变器输出电压如何与电网电压实现同步，这是并网变换器的共性问题。采用锁相技术可实现。

1.2 自励式三相电压源变换器的工作原理

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期望输出为与电网电压同步的正弦波。

通过连接电抗器，与电网实现连接。因为变换器出来的是PWM波，在这里电抗器起到滤波和将变换器和电网隔离的作用。

1.2.3 三相电压源变换器交流侧的实际波形 交流侧实际输出为PWM波，经过电感后近似为基波。 1.2.4 变换器开始工作前和工作后IGBT器件两端的电压波形

工作前所有的IGBT都处于关断装态，一个桥臂所承受的电压为Udc,视IGBT为理想器件，每个IGBT所承受的电压为

Udc,变换器工作后，IGBT两端电压为：Udc，因为工作后，2由于上下桥臂互补，每个时刻，一个桥臂只有一个开关管开通。变换器开始工作前和工作后IGBT器件两端的电压波形如图2所示。

1.3自励式三相电压源变换器的PWM控制

1.3.1 PWM控制的基本概念

? 单极性调制与双极性调制

在信号波Ur半个周期内载波(一般指三角波载波)只在正极性或负极性一种极性范围内变化，所得到的PWM波形也只在单个极性范围变化的控制方式称为单极性PWM控制方式。和单极性PWM控制方式相对应的是双极性PWM控制方式。在信号波Ur的半个周期内，载波不再是单极性的，而是有正有负的，所得的PWM波也是有正有负的。在Ur的一个周期内，输出的PWM波只有±Ud两种电平，而不像单极性控制时还有零电平。

? 载波、调制波与电网电压的基波

载波：把接受调制的信号作为载波。调制波:把希望输出的波形作为调制波。电网电压的基波：电网电压进行傅里叶变换，得到的一次谐波成分即为基波成分。

? 基波频率、载波频率与载波比

基波频率：基波在单位时间内的变化次数。载波频率。载波在单位时间内的变化次数。 载波比:载波频率与调制波频率的比值。

? 调制深度与控制角?

调制深度：信号波幅值与载波幅值的比值。控制角?：三相式电压源变换器交流侧输出电压相角也电网侧电压相角的差值。

? SPWM、三次谐波注入PWM与SVPWM

SPWM：调制波信号为正弦波的PWM调制方式。三次谐波注入

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PWM：在正弦波中加入一定比例的三次谐波为调制波信号的PWM调制方式。SVPWM：电压空间矢量技术，其原理是，当用三相平衡的正弦电压向交流电动机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转磁场。

? 死区，为什么要设置死区？死区对逆变输出有何影响？

在电压型逆变电路的PWM控制中，同一相上下两个臂的驱动信号都是互补的。但实际上，功率开关器件都有一定的开通时间和关断时间，为了防止上下两个桥臂直通而造成短路，在上下两个桥臂通断切换时要留一小段上下桥臂都施加关断信号的死区时间。死区对逆变器输出的影响：使逆变器输出的PWM波形产生畸变。比如，当PWM波为窄脉冲时，设置的死区时间可能会使边缘部分脉冲丢失，引起畸变。

? 何谓直流电压利用率？SPWM，三次谐波注入PWM与SVPWM的直流电压利用率分别

是多少？

直流电压利用率是指逆变电路所能输出的交流电压基波最大幅值Um和直流电压Udc之比。SPWM的利用率：

3UdcUdc3UdcUdc/?0.866，其中为线电压峰值， 为直2222流电压幅值；在三次谐波注入法中，逆变电路输出的相电压中包含三次谐波，在合成线电压时，各相电压的三次相互抵消，线电压最大输出幅值为Udc，因此其线电压基波分量最大值为Udc，直流侧电压利用率为1；在SVPWM调制方法中Uo?2Udc，合成空间矢量3Ur?333Uo，所以Ur?Udc，相电压基波幅值为Udc此时线电压最大幅值为233Udc，直流电压利用率为1.

? 写出PWM调制方式下逆变器输出电压基波分量与直流电压，调制深度和控制角δ

的关系方程？

交流侧电源：

us?Uosin?t (1) 逆变器交流侧输出电压：

uvsi?Usin（?t?δ） （2）

逆变器交流侧输出幅值：

U??Udck （3）

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