高壓變頻器
發(fā)布時間：2009-09-22 來源：揚子工具集團 瀏覽次數:40526
圖17 高速時空間電壓矢量合成
定義電壓利用率m 為輸出線電壓峰值與直流母線電壓比值
d
m
E
m U
2
3 = ( 0.5 < m < 1)
所以ri m d V U 3mE
2
= 3 =
ρ
當m=1時，合成空間矢量幅值達到最大值，為3Ed，輸出相電壓峰值為
2 3 d E ，輸出線電壓峰值為d 2E 。
作FE平行OD，在ΔOFE中， 用正弦定律可得：
sin sin1500 sin(300 )
ri
ri
ri
FE V OF
θ −θ
= =
→ ρ →
則d ri FE = 2 3mE sinθ
→
2 3 sin(300 )
d ri OF = mE −θ
→
→
FE 是2 V
ρ
(PCN)在T 時間間隔內作用2 T 時間段形成的， d V 3E 2 =
ρ
所以d E
T
V T
T
FE T 2 3
2
= 2 =
→ ρ
可解得2 V
ρ
的作用時間ri T 2mT sinθ 2 =
→
OF 是1 V
ρ
(PNN)與3 V
ρ
(CNN 或PCC)和零矢量共同作用的結果。
d V 2E 1 =
ρ
， d V = E 3
ρ
當3 OF V
ρ
<
→
即2 3 sin(300 − ) < 1 ri m θ 時，
→
OF 可以由3 V
ρ
(選PCC)與零矢量合成，即
d E
T
V T
T
OF T 3
3
= 3 =
→ ρ
，解得3 V
ρ
矢量作用時間2 3 sin(300 )
3 ri T = mT −θ
零矢量(選CCC)作用時間[1 2 sin(600 )]
0 2 3 ri T = T −T − T = T − m −θ
當3 OF V
ρ
>
→
即2 3 sin(300 − ) > 1 ri m θ 時，
→
OF 可由1 V
ρ
與零矢量合成，也可由1 V
ρ
與3 V
ρ
合成，但相比之下，后者的開關次數更
少，所以選擇1 V
ρ
與3 V
ρ
合成。
d d E
T
T
E
T
V T
T
T
V
T
OF T 1 3
3
3
1
= 1 + = 2 +
→ ρ ρ
又(1 2 sin ) 1 3 2 ri T + T = T − T = T − m θ
解得1 V
ρ
矢量作用時間[2 sin(600 ) 1]
1 = − − ri T T m θ
3 V
ρ
矢量作用時間2 [1 sin( 600 )]
3 = − + ri T T m θ
綜合得，
當2 3 sin(300 − ) < 1 ri m θ ，空間矢量由2 V
ρ
， 3 V
ρ
和零矢量合成，
2 V
ρ
(PCN)作用時間ri T 2mT sinθ 2 =
3 V
ρ
(PCC)作用時間2 3 sin(300 )
3 ri T = mT −θ
零矢量(選CCC)作用時間[1 2 sin(600 )]
0 ri T = T − m −θ
當2 3 sin(300 − ) > 1 ri m θ ，空間矢量由2 V
ρ
， 1 V
ρ
和3 V
ρ
合成，
2 V
ρ
(PCN)作用時間ri T 2mT sinθ 2 =
1 V
ρ
(PNN)作用時間 [2 sin(600 ) 1]
1 = − − ri T T m θ
3 V
ρ
(PCC 或CNN)作用時間 2 [1 sin( 600 )]
3 = − + ri T T m θ
三電平變頻器的中點電位是通過兩組容量較大且相等的濾波電容分壓得到的，在
實際運行過程中，兩組電容電壓很難保證絕對相等，導致中心點電位偏移，這樣會影
響輸出電壓的對稱性，且提高對功率器件耐壓的要求。為此，在控制時要采取措施抑
制中心點電位的偏移，在此由于篇幅所限，不再贅述。
2.3 PWM 整流器
目前，大多數PWM 電壓源型變頻器都采用二極管整流電路，存在較大的輸入諧波
電流，除非采用多重化(比如12 脈沖以上)，否則必須采取諧波濾波器等措施。如果整
流部分也采用由全控型電力電子器件構成PWM 型整流電路，其結構與逆變電路基本對
稱，如圖18 所示，這樣整流器輸出直流電壓連續(xù)可調，輸入電流
諧波失真低，電流波形接近正弦波，輸入功率因數可調，也可等于1，且能量可雙向
流動。但相對于二極管整流電路而言，這種結構比較復雜，成本較高，而且效率也低
于普通二極管整流電路，所以一般只用在軋機，卷揚機等要求四象限運行和較高動態(tài)
性能等二極管整流結構無法實現的場合，取代傳統(tǒng)的交交變頻器。對風機，水泵等普
通負載，還是適合采用多重化的二極管整流電路。
圖18 三電平PWM 整流器
能量可以回饋電網，則系統(tǒng)可以四象限運行。輸入諧波低，可不必使用外加諧波
吸收裝置。功率因數可調，可以調節(jié)到1，節(jié)省無功補償電路，也可調節(jié)成超前的功
率因數，對電網起到部分無功補償的作用。
功率因數cosϕ =ν cosα ，其中ν 為基波因數，是基波電流有效值和總電流有效值
之比，cosα 為位移因數，或基波功率因數，取決于基波電流相對于基波電壓的相移。
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