逆变器尖峰波消除

什么是二极管钳位多电平逆变器

       所谓钳位就是把输入电压变成峰值钳制在某一预定的电平上的输出电压，而不改变信号。

       二极管限幅器，也称为二极管限幅器，是一种波形整形电路，可以输入波形并剪切或切断其上半部分，下半部分或两个一起。输入信号的这种削波产生的输出波形类似于输入的扁平版本。例如半波整流器是一个限幅器电路，因为所有低于零的电压都被消除了。

       但二极管钳位电路可以用于各种应用来修改输入使用信号和肖特基二极管的波形或使用齐纳二极管提供过压保护，以确保输出电压不会超过一定水平，保护电路免受高压尖峰的影响。然后二极管限幅电路可用于限压应用。

扩展资料：

       注意事项：

       1、在使用过程中，电瓶电压开始下降，当转换器DC输入端的电压降到10.4-11V时，报警器发出峰鸣声，此时电脑或其它敏感电器应及时关闭，若忽视报警声，转换器将在电压到9.7-10.3V时，自动关断，这样可以避免电瓶被过量放电，电源保护关断后，红色指示灯亮起。

       2、应及时启动车辆,给电瓶充电,防止电量衰竭,影响汽车启动和电瓶寿命。

       3、尽管转换器没有过压保护功能，输入电压超过16V，仍有可能损坏转换器。

       4、连续使用后，壳体表面温度会上升到60℃，注意气流通畅，易受高温影响的物体应远离。

       百度百科-二极管钳位电路

       百度百科-逆变器

全桥逆变器开关管电压尖峰产生原因

       拓扑结构原因、开关管反馈导致的Oscillation等。

       1、拓扑结构原因：全桥逆变器中有多个开关管，在切换时间上需要后续的开关管才能进行操作，在操作过程中会产生电容的充放电造成电压尖峰。

       2、开关管反馈导致的Oscillation：在高频开关环境下，开关管反馈电感电压和节点电压常常带有高频分量,如振荡。导致开关管的输入和输出端的电压发生瞬时变化，产生电压尖峰。

       3、开关管的参数原因：在逆变器电路设计中选用开关管类型和参数不当，如开关管的额定电流不足、开关管结构失败，这些都会导致开关管电压尖峰的产生。

       4、PCB板的设计和敷设：没有合理的设计导致PCB板上少间隔或敷设路径过长产生电源信号波形的失真，从而引起电压尖峰的产生。

逆变器的工作原理是怎样的？

       PWM 是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM

       信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON） 或断（OFF）

        的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。

       只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM 进行编码。

       如图1 所示，用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N 等分，看成N 个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等;用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。

       SPWM 波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形。

       PWM逆变器

       标准的三相功率级（power

       stage）被用来驱动一个三相无刷直流电机，如图1所示。功率级产生一个电场，为了使电机很好地工作，这个电场必须保持与转子磁场之间的角度接近90°。六步序列控制产生6个定子磁场向量，这些向量必须在一个指定的转子位置下改变。霍尔效应传感器扫描转子的位置。为了向转子提供6个步进电流，功率级利用6个可以按不同的特定序列切换的功率MOSFET。下面解释一个常用的切换模式，可提供6个步进电流。

       MOSFET Q1、Q3和Q5高频（HF）切换，Q2、Q4和Q6低频（LF）切换。当一个低频MOSFET处于开状态，而且一个高频MOSFET 处于切换状态时，就会产生一个功率级。

       步骤1） 功率级同时给两个相位供电，而对第三个相位未供电。假设供电相位为L1、L2，L3未供电。在这种情况下，MOSFET Q1和Q2处于导通状态，电流流经Q1、L1、L2和Q4。

       步骤2）MOSFET Q1关断。因为电感不能突然中断电流，它会产生额外电压，直到体二极管D2被直接偏置，并允许续流电流流过。续流电流的路径为D2、L1、L2和Q4。

       步骤3）Q1打开，体二极管D2突然反偏置。Q1上总的电流为供电电流（如步骤1）与二极管D2上的恢复电流之和。

       显示出其中的体-漏二极管。在步骤2，电流流入到体-漏二极管D2（见图1），该二极管被正向偏置，少数载流子注入到二极管的区和P区。

       当MOSFET Q1导通时，二极管D2被反向偏置，

       N区的少数载流子进入P+体区，反之亦然。这种快速转移导致大量的电流流经二极管，从N-epi到P+区，即从漏极到源极。电感L1对于流经Q2和Q1的尖峰电流表现出高阻抗。Q1表现出额外的电流尖峰，增加了在导通期间的开关损耗。图4a描述了MOSFET的导通过程。

       为改善在这些特殊应用中体二极管的性能，研发人员开发出具有快速体二极管恢复特性MOSFET。当二极管导通后被反向偏置，反向恢复峰值电流Irrm较小。

       结合一种简单的逆变器电路图分析PWM逆变器电路的工作原理

       电阻R2和电容C1套集成电路内部振荡器的频率。预设R1可用于振荡器的频率进行微调。14脚和11脚IC内部驱动晶体管的发射极终端。的驱动晶体管（引脚13和12）的集电极终端连接在一起，并连接到8

        V轨（7808输出）。可在IC的引脚14和15两个180度，淘汰50赫兹脉冲列车。

       这些信号驱动器在随后的晶体管阶段。当14脚的信号为高电平，晶体管Q2接通，就这反过来又使晶体管Q4，Q5，Q6点从目前的+12 V电源（电池）连接流一个通过的上半部分（与标签的标记）变压器（T1）中，小学通过晶体管Q4，Q5和Q6汇到地面。

       因此诱导变压器二次电压（由于电磁感应），这个电压220V输出波形的上半周期。在此期间，11脚低，其成功的阶段将处于非活动状态。当IC引脚11云高的第三季度结果Q7的获取和交换，Q8和Q9将被打开。从+12

       V电源通过变压器的初级下半部和汇到地面通过晶体管的Q7，Q8，Q9，以及由此产生的电压，在T2次级诱导有助于的下半部周期（标签上标明）电流流220V输出波形。

       逆变器输出（T2的输出）挖掘点的标记为B，C，并提供给变压器T2的主。在变压器T2的下降这个高电压的步骤，桥梁D5整流它和这个电压（将逆变器的输出电压成正比）是提供的PIN1通过奥迪R8，R9，R16和（该IC的内部错误放大器的反相输入）这个电压与内部参考电压比较。

       此误差电压成正比的输出电压所需的值和IC调节占空比的驱动信号（引脚14和12）为了使输出电压为所需的值的变化。R9的预设，可用于调节逆变器输出电压，因为它直接控制变频器的输出电压误差放大器部分的反馈量。

       二极管D3和D4续流二极管，保护驱动级晶体管的开关变压器（T2）初选时产生的电压尖峰。R14和R15限制基地的第四季度和Q7。R12和R13为第四季度和Q7防止意外的开关ON下拉电阻。C10和C11是绕过从变频器的输出噪声。C8是一个滤波电容的稳压IC

        7805。R11的限制限制了电流通过LED指示灯D2的。

逆变器的功能或用处

       逆变器（又称反流器、反用换流器；Inverter）是一个利用高频桥式电路将直流电（DC）变换成交流电（AC）的电子器件，其目的与整流器相反（AC转DC）；逆变器（Inverter）及整流器（Rectifier）皆为换流器/逆变器（Converter）的其中一种。

       根据逆变器的电路形式与输出的交流信号，可分为半桥逆变器、全桥逆变器和三相桥式逆变器。

扩展资料

       逆变器在工作时其本身也要消耗一部分电力，因此，它的输入功率要大于它的输出功率。逆变器的效率即是逆变器输出功率与输入功率之比，即逆变器效率为输出功率比上输入功率。如一台逆变器输入了100瓦的直流电，输出了90瓦的交流电，那么，它的效率就是90%。

       逆变器使用范围：

       1、使用办公设备(如：电脑、传真机、打印机、扫描仪等);

       2、使用生活电器(如：游戏机、DVD、音响、摄像机、电风扇、照明灯具等);

       3、或需要给电池(手机、电动剃须刀、数码相机、摄像机等电池)充电时;

       百度百科—逆变器

高频变压器为什么要测共模电压

       一．产生机理

       逆变器输出电压可分解为正序、负序以及零序。正序电压和负序电压为差模电压，将会产生电机的磁通和转矩，而零序电压为共模电压将会产生转矩波动和噪声。较大的差模(即线电压，包括正序和负序)dv/dt会导致长线传输时电机端电压及电缆内电压的加倍升高，对电机绝缘和电缆绝缘构成严重威胁；较大的共模(即零序电压)dv/dt，通过定子和转子间的电容耦合产生较大的电机轴承电流或对地电流，导致电机因轴承电流过大而损坏或对邻近电气设备构成干扰。高频共模电压作用于电机上，电机高频寄生电容会在转轴上耦合出轴电压，轴电压将作用在轴承上，产生轴承电流，这将影响轴承润滑剂绝缘。定子绕组和接地机壳间的耦合电容将会在共模电压下产生漏电流，漏电流将通过接地导体流回电网。

       图1为由逆变器产生的共模与差模电压及对地漏电流路径

       逆变器不同的开关状态，导致逆变器每个时刻三相输出的相电压不平衡，同时死区时间、开关管压降、驱动脉冲延时对共模电压影响不大，如果死区增大，会增大共模电压。

       差模电压存在于逆变器两相输出之间，而共模电压则存在于逆变器输出与参考地之间。任何电压源 PWM 逆变器驱动系统中都存在共模电压，而共模电流的大小取决于系统、电路结构、控制策略和接地器的共模阻抗。由于寄生电容的存在，由共模电压引发的共模电流还会流过负载。

       三相两电平系统PWM逆变器输出的共模电压的值定义为 , ，一般认为 可忽略不计，故三相逆变器的共模电压可表示为:

       其中Va、Vb、Vc为电机定子三相绕组对参考点的相电压。

       也可理解为：共模电压是逆变器输出侧三相星形负载中性点对参考地点的电位差。

       两电平三相逆变器的共模电压为：

       从表可以看出，UNg的幅值存在Ed/6和Ed/2两种状态，且零矢量状态的共模电压幅值为Ed/2，其它矢量状态的共模电压幅值为Ed/6。因此三相交流伺服系统的共模电压是随着开关状态的不断变化，在正负Ed/6和Ed/2两种状态下不断的跳变的。

       对于变频器系统，Vcm_inv、Vcm_rec分别表示功率变换器整流器侧和逆变器侧产生的共模电压; Cp1、Cp分别表示功率变换器整流桥和逆变器与散热器之间的寄生电容。可将传播途径描述为:回路①: 逆变器→电缆→电机→寄生电容→电机地线→系统地线→主电源→整流器→逆变器; 回路②:逆变器→电缆→电机寄生电容→电机地线→散热片地线→散热片→器件寄生电容→逆变器; 回路③: 逆变器→器件寄生电容→散热片→散热片地线→系统地线→主电源→整流器→逆变器。

       电机中性点对地电压为共模电压，通常电机中性点没有引出，用电机相对地电压，或电机三相对地电压之和/3表示对共模电压，严格来讲是对直流中性点的电压为共模电压。

       由于网侧调制以及网侧变压器中性点接地，导致网侧相对地的电压决定了机侧相对地的电压

       机侧三相电流和与机侧地线电流存在差异的问题经分析是由如下问题造成的：

       下图是风机变流器整机系统图：

       如上图所示，变流器机侧三相电流和（即机侧三相对地共模电流）中有部分电流通过发电机对外壳和底座存在的寄生电容到发电机底座再到机舱平台和塔筒回到大地，从而导致机侧地线上返回大地的共模电流减少。

       二．抑制硬件方案

       抑制CMV硬件方案通常是增加滤波器，常见的有RLC滤波器和共模抑制器。

       RLC滤波器常能用来抑制差模干扰，虽然对共模电压幅值和高频干扰也有一定的抑制作用，但抑制效果方面不明显，但将电容中性点与直流中性点连接在一起，对共模电压的 dv/dt 起到抑制作用，消除共模电压的尖峰，消除电机端的过电压。也有机侧采用DUDT滤波器，网侧交流输出端接磁环，磁环对共模电压几乎无影响，但会减小共模电流。

       共模滤波器一般是采用共模电感+电容，并且电容中点应该是接到直流中点的。在逆变器和电动机之间安装共模变压器，共模变压器(Common mode transformer，CMT)是在共模扼流圈的基础上，加入一个次级线圈,并将该线圈通过一个电阻短接。由于共模变压器的四个线圈共用一个环形铁心，因此体积较小。加入共模变压器后可以有效地抑制共模电流.

       三．抑制软件方案

       通过调整逆变器的开关控制信号或调制算法来实现，有对空间矢量调制策略（SVPWM）的改进型，对基于载波调制策略（CBPWM）的改进型，对谐波消除调制策略（SHEPWM）的改进型等。

       无零矢量的调制算法，可以降低CMV主要有NSPWM、AZSPWM，RSPWM、VSVM、相邻四矢量等。

       四．测量方式

       1.三相输出电压对地

       2.三相输出电压之和对地

       3. RC滤波电容中性点对地

       4.直流电压中性点作为参考地

       5.电机中性点对地电压。

       如图：

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