逆变器输出滤波电感设计(周洁敏)

《逆变器输出滤波电感设计(周洁敏)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、20132013年年77月月66日上海日上海电源网技术交流电源网技术交流逆变器输出交流滤波电感设计南京航空航天大学周洁敏周洁敏设计磁性元件有很多限制条件设计磁性元件有很多限制条件（（11）最大工作磁密小于磁芯的饱和磁密）最大工作磁密小于磁芯的饱和磁密（（22）磁芯磁密交流分量尽量小，减少铁芯损耗）磁芯磁密交流分量尽量小，减少铁芯损耗（（33）磁性器件线圈导线的直径尽量小，满足）磁性器件线圈导线的直径尽量小，满足铁芯窗口的要求。铁芯窗口的要求。（（44）在满足上述条件下，导线的截面积尽量）在满足上述条件下，导线的截面积尽

2、量大，使直流电阻和铜耗尽量小，还要考虑集肤大，使直流电阻和铜耗尽量小，还要考虑集肤效应和邻近效应的影响。效应和邻近效应的影响。（（55）如果要使磁性器件存储能量，铁芯要）如果要使磁性器件存储能量，铁芯要开气隙或采用分布式气隙的铁芯。开气隙或采用分布式气隙的铁芯。（（66）磁芯如果开有气隙，变压器的励磁）磁芯如果开有气隙，变压器的励磁电流增大，损耗增加。电流增大，损耗增加。设计磁性器件必须知道磁芯的工作方式和设计磁性器件必须知道磁芯的工作方式和状态。要分析磁芯在电路中的工作情况，状态。要分析磁芯在电路中的工作情况，求出磁

3、芯的工作磁密、损耗、直流偏磁等求出磁芯的工作磁密、损耗、直流偏磁等参数。参数。逆变器结构框图逆变器结构框图逆变器主电路逆变器主电路UiS1S2D1D2回路2S1，S3以N2输出电压AB的基波频N1S2、S4以率开关。S3S4SPWMD3回路1互补控制。D4逆变器主电路逆变器主电路推挽式推挽式调制方式有调制方式有22种：种：单极性调制单极性调制和双极性调制和双极性调制单极性调制（桥）单极性调制（桥）双极性调制（推挽）双极性调制（推挽）输出交流滤波电感波形分析输出交流滤波电感波形分析逆变器的输出波形通常是逆变器的输出波形通

4、常是SPWMSPWM波，波，以无输出变压器为例进行分析和说明。以无输出变压器为例进行分析和说明。UiS1S2D1D2回路2N2ABN1S3S4D回路13D4正弦波大于三角波时，比较器输出正，即正弦波大于三角波时，比较器输出正，即高电平，反之输出低电平。产生一系列脉高电平，反之输出低电平。产生一系列脉冲序列。冲序列。定义载波比定义载波比Nf/f1为使输出矩形为使输出矩形波是奇函数，波是奇函数，NN应为偶数。应为偶数。以桥式电路为例用以桥式电路为例用ANSOFTANSOFT软件仿真软件仿真仿真获得电感电流波形仿真获得电

5、感电流波形正弦脉宽调制技术正弦脉宽调制技术SPWMSPWM原理原理UiS1S2D1D2回路2N2ABN1S3S4D回路13D4正弦波大于三角波的部分所产生脉冲的中心位置用表示。k2πkπkNNk1,2N其中ab2π/NU三角波幅值HeU某点正弦波幅值le~msinkΔmUΔm2πU~mcdsin脉冲宽度kkNU当当NN足够大时有足够大时有ππsinNN其中取其中取N18Uπ2kππ~m2sinsin()脉冲宽度脉冲宽度kUNNNΔmU正弦波幅度正弦波幅度U三

6、角波幅度三角波幅度~mΔm当当SPWMSPWM调制波的幅值为调制波的幅值为EE时，其基波时，其基波及高次谐波的幅值表达式为及高次谐波的幅值表达式为4EN/2j1基波表达式基波表达式kUm(1)12coskcosπj124EN/2j1高次谐波表达式高次谐波表达式kUm(n)12coskcosnπj12Uπ2kππ第第kk个脉冲脉宽个脉冲脉宽~m2sinsin()kUNNNΔm调节同相端正弦波电压幅值的大小就可以调调节同相端正弦波电压幅值的大小就可以调节逆变器输出电压

7、的大小。节逆变器输出电压的大小。各次谐波幅值与基波最大值之比各次谐波幅值与基波最大值之比例如对于载波比例如对于载波比N=18N=18的的SPWMSPWM，其高次谐波是，其高次谐波是17,1917,19次谐波。次谐波。正弦波频率为正弦波频率为50Hz50Hz，，三角波频率常为三角波频率常为8~40kHz8~40kHz，所以，采用，所以，采用这种这种SPWMSPWM波的逆变器波的逆变器的输出电压波形的低次的输出电压波形的低次谐波分量少。后级谐波分量少。后级LCLC滤滤载波比：载波比：N=18N=18波器负担较轻。波器负担较

8、轻。定义滤波器截止频率定义滤波器截止频率随着频率升高，使滤随着频率升高，使滤波器的输出下降波器的输出下降3dB3dB的频率为截止频率的频率为截止频率。。1f当当L1/(C)时截止频率为时截止频率为c2πLC设逆变器的输出电压的基波频率为设逆变器的输出电压的基波频率为50Hz50Hz假设截止频率为假设截止频率为fc则要求有则