直流輸電PPT 逆變電路(1)

1、逆變的概念逆變的概念 逆變逆變與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電。與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電。交流側(cè)接電網(wǎng)，為交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變有源逆變。交流側(cè)接負(fù)載，為交流側(cè)接負(fù)載，為無源逆變無源逆變。逆變與變頻逆變與變頻變頻電路：分為交交變頻和交直交變頻兩種。變頻電路：分為交交變頻和交直交變頻兩種。交直交變頻由交直變換（整流）和直交變換兩部分組交直交變頻由交直變換（整流）和直交變換兩部分組成，后一部分就是逆變。成，后一部分就是逆變。主要應(yīng)用主要應(yīng)用各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等。各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等。交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源交流電機(jī)調(diào)速用變

2、頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。逆變電路最基本的工作原理逆變電路最基本的工作原理逆變電路最基本的工作原逆變電路最基本的工作原理理 改變兩組開關(guān)切換改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率，可改變輸出交流電頻率頻率。電阻負(fù)載電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流時(shí)，負(fù)載電流i io o和和u uo o的波形相同，相位也的波形相同，相位也相同。相同。阻感負(fù)載阻感負(fù)載時(shí)，時(shí)，i io o相位滯后相位滯后于于u uo o，波形也不同。，波形也不同。a)b)tuoiot1t2換流方式分類換流方式分類1) 1) 器件換流器件換流利用全控型器件的自關(guān)

3、斷能力進(jìn)行換流。利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。在采用在采用IGBT IGBT 、電力、電力MOSFET MOSFET 、GTO GTO 、GTRGTR等全控型器等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。件的電路中的換流方式是器件換流。2) 2) 電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。電網(wǎng)提供換流電壓的換流方式。將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)斷。將負(fù)的電網(wǎng)電壓施加在欲關(guān)斷的晶閘管上即可使其關(guān)斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒有交流電不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒有交流電網(wǎng)的無源逆變電路。網(wǎng)的無源逆變電路。3)3) 負(fù)載換流負(fù)載換流4) 4) 強(qiáng)

4、迫換流強(qiáng)迫換流電壓型逆變電路的特點(diǎn)電壓型逆變電路的特點(diǎn) (1)直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無脈動(dòng)無脈動(dòng)。 (2)輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。 (3)阻感負(fù)載為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。單相電壓逆變電路單相電壓逆變電路 1）半橋逆變電路工作原理V1和V2柵極信號(hào)在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補(bǔ)，輸出電壓uo o為矩形波，幅值為Um=Ud/2。V1或V2通時(shí)，io和uo o同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或VD2通時(shí)，i io o和u uo o反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋。VD1、VD2稱為反饋二極管反饋二極管,

5、 ,它又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管續(xù)流二極管。a)ttOOONb)oUm- -Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2單相電壓逆變電路單相電壓逆變電路 2) 2) 全橋逆變電路全橋逆變電路共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成。橋電路組合而成。兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180180。輸出電壓合電流波形與半橋輸出電壓合電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一電路形狀相同，幅值高出一倍。倍。改變輸出交流電壓的有效值改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓只能通過改變直流電壓U Ud d來來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。tOtOtOtOtO

6、? ?b)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo單相電壓逆變電路單相電壓逆變電路 阻感負(fù)載時(shí)，還可采阻感負(fù)載時(shí)，還可采用移相得方式來調(diào)節(jié)用移相得方式來調(diào)節(jié)輸出電壓輸出電壓移相調(diào)壓移相調(diào)壓。V3V3的基極信號(hào)比的基極信號(hào)比V1V1落后落后q q （0 0 q q 180 180 ）。）。V V3 3、V V4 4的柵極信號(hào)分別比的柵極信號(hào)分別比V V2 2、V V1 1的前移的前移180180q q。輸出輸出電壓是正負(fù)各為電壓是正負(fù)各為q q的脈沖。的脈沖。改變改變q q就可調(diào)節(jié)輸出電壓就可調(diào)節(jié)輸出電壓a)tOtOtOtOtO? ?b)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3i

7、ouo單單相電壓逆變電路相電壓逆變電路 3）帶中心抽頭變壓器的逆變電路交替驅(qū)動(dòng)兩個(gè)交替驅(qū)動(dòng)兩個(gè)IGBT，經(jīng)經(jīng)變壓器耦合給負(fù)載加上矩變壓器耦合給負(fù)載加上矩形波交流電壓。形波交流電壓。兩個(gè)二極管的作用也是提兩個(gè)二極管的作用也是提供無功能量的反饋通道。供無功能量的反饋通道。UdUd和負(fù)載參數(shù)相同，變和負(fù)載參數(shù)相同，變壓器匝比為壓器匝比為1 1：1 1時(shí)，時(shí)，uouo和和ioio波形及幅值與全橋逆波形及幅值與全橋逆變電路完全相同。變電路完全相同。三相電壓逆變電路三相電壓逆變電路三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路三相橋式逆變電路三相電壓逆變電路三相電壓逆變電路 基本工作

8、方式基本工作方式180180導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式每橋臂導(dǎo)電每橋臂導(dǎo)電180180，同一相，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度差始導(dǎo)電的角度差120 120 。任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。通。每次換流都是在同一相上下每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱向縱向換流換流。tOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3三相電壓逆變電路三相電壓逆變電路波形分析波形分析負(fù)載各相到電源中點(diǎn)負(fù)載各相到電源中點(diǎn)NN的電的電壓：壓：U U相

9、，相，1 1通，通，u uUNUN= =U Ud d/2/2，4 4通，通，u uUNUN=-=-U Ud d/2/2。負(fù)載線電壓、相電壓負(fù)載線電壓、相電壓 UNWNWUWNVNVWVNUNUVuuuuuuuuu NN WNWN NN VNVN NN UNUNuuuuuuuuutOtOtOtOtOtOtOtOa)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3三相電壓逆變電路三相電壓逆變電路負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓負(fù)載三相對(duì)稱時(shí)有負(fù)載三相對(duì)稱時(shí)有u uUNUN+ +u uVNVN+ +u uWNWN=0=0，于是，于是負(fù)載已知時(shí)，可由負(fù)載已知時(shí)，可由u uUNUN波形求出波形求出i iU U波形。波形。一相上下兩橋臂間的換流過程和半橋電路相似。一相上下兩橋臂間的換流過程和半橋電路相似。橋臂橋臂1 1、3 3、5 5的電流相加可得直流側(cè)電流的電流相加可得直流側(cè)電流i id d的波形，的波形，i id d每每6060脈動(dòng)一次，直流電壓基本無脈動(dòng)，因此逆變器從交流側(cè)向直流脈動(dòng)一次，直流電壓基本無脈動(dòng)，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，電壓型逆變電路的一個(gè)特點(diǎn)