環(huán)保節(jié)能型H橋及SPWM直流電源式逆變器

前言

　　21世紀是環(huán)保與節(jié)能的世紀。所謂環(huán)保節(jié)能式逆變器，就是對負載和周圍環(huán)境的諧波污染小，逆變效率高的逆變器。逆變器對負載和環(huán)境造成的污染是由其產(chǎn)生的諧波造成的。逆變器產(chǎn)生的諧波是一種只能對負載和環(huán)境造成污染，而不能像基波那樣在負載中作功的廢能。但廢能也是一種損耗，也會降低逆變器的逆變效率。例如，當它的輸出電壓是180。的方波時，波形中將包含所有的奇次諧波，波形畸變率將高達46％，也就是說在逆變器輸出的電能中，有46％是不能被負載利用作功的廢能，只有54％的基波電能被負載有效利用。這就說明，由諧波造成的損耗比逆變器的歐姆熱損耗、電路的開關(guān)損耗、自用電損耗之和還要大很多倍，是逆變器產(chǎn)生電能損耗的主要根源。從這個意義上來說，諧波將是逆變器環(huán)保與節(jié)能革命的主要對象。此外，逆變器產(chǎn)生的諧波也與逆變電路的形式及開關(guān)管的工作方式有關(guān)，硬開關(guān)產(chǎn)生的諧波及開關(guān)損耗比軟開關(guān)產(chǎn)生的諧波及開關(guān)損耗要大。因此，實現(xiàn)逆變器環(huán)保與節(jié)能的主要方法有兩個：一是選擇合適的逆變電路與逆變方式，以減少逆變器的諧波含量；二是采用軟開關(guān)，以減少逆變器的開關(guān)損耗。

內(nèi)容概要

本書的主要內(nèi)容有兩部分：一是介紹了采用不同開關(guān)器件，不同直流電源電壓的環(huán)保節(jié)能式2H橋、3H橋的各種級聯(lián)疊加方式，以及最多電平數(shù)的級聯(lián)疊加方式；二是介紹了我們最新針對環(huán)保節(jié)能而研發(fā)的，可以節(jié)省大量開關(guān)器件，消諧波能力強、性能優(yōu)越的獨立SPWM直流電源級聯(lián)疊加方式、電容分壓SPWM直流級聯(lián)疊加方式，以及它們的N×N雙級聯(lián)疊加方式。    本書的特點是內(nèi)容新，技術(shù)新，加入了數(shù)學分析。    本書適合自動化與電力電子技術(shù)專業(yè)的大學教師、研究生，以及從事逆變技術(shù)、變頻技術(shù)和UPS技術(shù)研發(fā)的專業(yè)技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

第1章  概述  1.1  定義和研制背景    1.1.1  定義    1.1.2  SPWM多電平逆變器的研制背景  1.2  發(fā)展過程和應(yīng)用領(lǐng)域    1.2.1  SPWM多電平逆變器的發(fā)展過程    1.2.2  SPWM多電平逆變器的應(yīng)用領(lǐng)域  1.3  基本工作原理、分類及特點    1.3.1  傳統(tǒng)SPWM多電平逆變器的工作原理與分類    1.3.2  傳統(tǒng)SPWM多電平逆變器的特點  1.4  SPWM多電平逆變器的基本單元分析法    1.4.1  基本單元    1.4.2  SPWM多電平逆變器的基本單元組成  1.5  SPWM多電平逆變器所用的開關(guān)器件    1.5.1  晶閘管（SCR）    1.5.2  可關(guān)斷晶閘管（GTO）    1.5.3  絕緣柵雙極晶體管（IGBT）    1.5.4  集成門極晶閘管（IGCT）    1.5.5  開關(guān)器件的選擇  1.6  級聯(lián)式多電平逆變器的結(jié)構(gòu)及H橋功率單元    1.6.1  級聯(lián)式多電平逆變器的優(yōu)缺點    1.6.2  基本功率單元H橋的定義及典型級聯(lián)結(jié)構(gòu)第2章  H橋的構(gòu)成及工作原理  2.1  基本單元單相半橋式兩電平逆變器  2.2  2H橋的構(gòu)成及其工作原理    2.2.1  采用兩電平SPWM控制法求解uab?    2.2.2  用單極性載波三角波SPWM控制法求解uab?  2.3  二極管鉗位3H橋的構(gòu)成及其工作原理    2.3.1  二極管鉗位式三電平逆變器    2.3.2  二極管鉗位式三電平逆變器的輸出電壓表示式    2.3.3  采用層疊式SPWM控制法求解uAO?    2.3.4  二極管鉗位3H橋逆變器  2.4  電容鉗位3H橋的構(gòu)成及其工作原理    2.4.1  電容鉗位式三電平逆變器    2.4.2  電容鉗位3H橋逆變器  2.5  混合鉗位3H橋的構(gòu)成及其工作原理    2.5.1  混合鉗位式三電平逆變器的結(jié)構(gòu)原理    2.5.2  混合鉗位3H橋逆變器  2.6  2H橋與3H橋的內(nèi)在關(guān)系與應(yīng)用比較    2.6.1  2H橋與鉗位式三電平逆變器的輸出電壓    2.6.2  3H橋、2×2H橋與鉗位式五電平逆變器的輸出電壓    2.6.3  2H橋、鉗位式多電平逆變器及3H橋的對比第3章  H橋的SPWM級聯(lián)疊加  3.1  H橋級聯(lián)SPWM多電平逆變器的結(jié)構(gòu)與特點  3.2  H橋級聯(lián)的條件及級聯(lián)的種類    3.2.1  H橋級聯(lián)疊加的條件    3.2.2  H橋級聯(lián)疊加的種類  3.3  IGBT2H橋級聯(lián)疊加SPWM多電平逆變器    3.3.1  SPWM2H橋的串聯(lián)級聯(lián)疊加    3.3.2  SPWM2H橋的并聯(lián)級聯(lián)疊加    3.3.3  SPWM2H橋的串-并聯(lián)級聯(lián)疊加    3.3.4  SPWM2H橋串-并聯(lián)級聯(lián)疊加的控制電路  3.4  IGBT-3H橋級聯(lián)疊加SPWM多電平逆變器    3.4.1  采用反相層疊SPWM控制的3H橋逆變器    3.4.2  IGBT3H橋的串聯(lián)級聯(lián)疊加    3.4.3  IGBT3H橋的并聯(lián)級聯(lián)疊加    3.4.4  IGBT3H橋的串-并聯(lián)級聯(lián)疊加    3.4.5  IGBT3H橋串-并聯(lián)級聯(lián)疊加的控制電路  3.5  IGBT-2H橋與3H橋的混合級聯(lián)疊加逆變器    3.5.1  一個2H橋與一個鉗位式三電平逆變器的級聯(lián)疊加    3.5.2  一個2H橋與一個3H橋的混合級聯(lián)疊加  3.6  不同開關(guān)器件、不同直流電壓的2H橋的級聯(lián)疊加    3.6.1  用GTO與IGBT做開關(guān)的兩級2H橋串聯(lián)級聯(lián)疊加    3.6.2  用GTO與IGBT做開關(guān)的三級2H橋串聯(lián)級聯(lián)疊加    3.6.3  采用不同開關(guān)器件、不同直流電壓的其他2H橋的級聯(lián)疊加方式  3.7  不同開關(guān)器件、不同直流電壓的2H橋與3H橋的混合級聯(lián)疊加    3.7.1  2H橋與3H橋的混合級聯(lián)疊加    3.7.2  2H橋與不對稱3H橋的混合級聯(lián)疊加  3.8  2H橋的三進制（3N-1）級聯(lián)疊加    3.8.1  兩個2H橋3N-1級聯(lián)疊加式九電平逆變器    3.8.2  三個2H橋?3N-1級聯(lián)疊加式二十七電平逆變器  3.9  公用一個橋臂的2H橋二進制（2N-1）級聯(lián)疊加　……第4章  H橋SPWM級聯(lián)疊加的控制方法第5章  獨立SPWM直流電源級聯(lián)式多電平逆變器第6章  直流電容分壓SPWM直流電源級聯(lián)式多電平逆變器第7章  H橋的多重疊加第8章  電流型H橋及TPWM直流電流源級聯(lián)式逆變器第9章  應(yīng)用舉例參考文獻

章節(jié)摘錄

　　③降低開關(guān)損耗的優(yōu)化。當SPWM控制的開關(guān)頻率升高時，開關(guān)損耗將成比例地增大。當在正弦調(diào)制波中加入零序諧波或3次諧波后，會使調(diào)制波的峰頂變平。而當調(diào)制度M=1時，可以使開關(guān)在相電壓的最大值附近不動作，這樣就減少了開關(guān)在最大電流處的開關(guān)次數(shù)，可以減少開關(guān)損耗。另外，由于調(diào)制波峰頂變平，可以使開關(guān)轉(zhuǎn)換的位置向邊緣移動，減少了開關(guān)轉(zhuǎn)換時的電流，從而也減少了開關(guān)損耗。　　實際上，這種在正弦調(diào)制波中加入零序諧波的方法，在本質(zhì)上與電壓空間相量法是一致的，它相當于零相量在半開關(guān)周期的始末兩端均勻分布的空間電壓相量法。因此，開關(guān)頻率優(yōu)化技術(shù)也可以看成是兩電平逆變器空間電壓相量控制技術(shù)在多電平逆變技術(shù)中的推廣應(yīng)用?！　τ?.1.2 節(jié)中的2給出的H橋級聯(lián)疊加的控制方法，只要在其正弦調(diào)制波中加入零序或3次諧波，都可以變成開關(guān)頻率優(yōu)化的SPWM控制法。例如，對于基本單元兩電平SP-WM控制法、載波三角波移相SPWM控制法、載波三角波層疊式SPWM控制法、載波三角波分段層疊SPWM控制法，在其正弦調(diào)制波中加入3次諧波后，都可以變成相應(yīng)的開關(guān)頻率優(yōu)化SPWM控制法。

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