詳細(xì)逆變電路

1、第第4 4章章: : 無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路 4.1 4.1 逆變器的性能指標(biāo)與分類逆變器的性能指標(biāo)與分類 4.2 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 4.3 4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路 4.4 4.4 電流型逆變電路電流型逆變電路 4.54.5負(fù)載換流式逆變電路負(fù)載換流式逆變電路 4.14.1逆變器的性能指標(biāo)與分類逆變器的性能指標(biāo)與分類 1 1）定義：）定義：將逆變電路的交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率將逆變電路的交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流電反送到電網(wǎng)去。的交流電反送到電網(wǎng)去。2 2）應(yīng)用：）應(yīng)用：直流電機(jī)的可逆調(diào)速、繞線型異步電機(jī)的串級(jí)

2、調(diào)速、高壓直流直流電機(jī)的可逆調(diào)速、繞線型異步電機(jī)的串級(jí)調(diào)速、高壓直流輸電和太陽(yáng)能發(fā)電等方面。輸電和太陽(yáng)能發(fā)電等方面。1 1）定義：）定義：逆變器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而是直接接到負(fù)載，即將直逆變器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而是直接接到負(fù)載，即將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載2 2）應(yīng)用：）應(yīng)用：它在交流電機(jī)變頻調(diào)速、感應(yīng)加熱、不停電電源等方面應(yīng)用它在交流電機(jī)變頻調(diào)速、感應(yīng)加熱、不停電電源等方面應(yīng)用十分廣泛，是構(gòu)成電力電子技術(shù)的重要內(nèi)容。十分廣泛，是構(gòu)成電力電子技術(shù)的重要內(nèi)容。 1 1、有源逆變、有源逆變: :2 2、無(wú)源逆變、無(wú)源逆變：4

3、.1.14.1.1逆變器的性能指標(biāo)逆變器的性能指標(biāo) （1 1）諧波系數(shù)）諧波系數(shù)HFHF：諧波分量有效值同基波分量有致值：諧波分量有效值同基波分量有致值之比。之比。 （2 2）總諧波系數(shù)：總諧波系數(shù)表征了一個(gè)實(shí)際波形）總諧波系數(shù)：總諧波系數(shù)表征了一個(gè)實(shí)際波形同其基波的接近程度。同其基波的接近程度。（5 5）電磁干擾（）電磁干擾（EMIEMI）和電磁兼容性（）和電磁兼容性（EMCEMC）（3 3）逆變效率）逆變效率（4 4）單位重量的輸出功率）單位重量的輸出功率: :衡量逆變器輸出率密度的衡量逆變器輸出率密度的指標(biāo)。指標(biāo)。4.1.2 4.1.2 逆變電路的分類逆變電路的分類 電壓型：電壓型：輸人

4、端并接有大電容，輸入直流電源為恒壓源，逆變器輸人端并接有大電容，輸入直流電源為恒壓源，逆變器將直流電壓變換成交流電壓。將直流電壓變換成交流電壓。 電流型：電流型：輸入端串接有大電感，輸入直流電源為恒流源，逆變器輸入端串接有大電感，輸入直流電源為恒流源，逆變器將輸入的直流電流變換為交流電流輸出。將輸入的直流電流變換為交流電流輸出。（1 1）、根據(jù)輸入直流電源特點(diǎn)分類）、根據(jù)輸入直流電源特點(diǎn)分類 半橋式逆變電路；半橋式逆變電路； 全橋式逆變電路；全橋式逆變電路； 推換式逆變電路；推換式逆變電路； 其他形式：如單管晶體管逆變電路。其他形式：如單管晶體管逆變電路。（2 2）、根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類）、

5、根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類4.1.24.1.2逆變電路的分類逆變電路的分類（3 3）、根據(jù)換流方式分類）、根據(jù)換流方式分類（4 4）、根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)分類）、根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)分類 非諧振式逆變電路非諧振式逆變電路 諧振式逆變電路諧振式逆變電路 負(fù)載換流型逆變電路；負(fù)載換流型逆變電路； 脈沖換流型逆變電路；脈沖換流型逆變電路； 自換流型逆變電路。自換流型逆變電路。4.1.3 4.1.3 逆變電路用途逆變電路用途 1 1、可以做成變頻變壓電源（、可以做成變頻變壓電源（VVVFVVVF），主要用于交），主要用于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。 2 2、可以做成恒頻恒壓電源（、可以做成恒頻恒壓電源（CVCFCVCF

6、），其典型代表為），其典型代表為不間斷電源（不間斷電源（UPSUPS）、航空機(jī)載電源、機(jī)車照明，通信等）、航空機(jī)載電源、機(jī)車照明，通信等輔助電源也要用輔助電源也要用CVCFCVCF電源。電源。 3 3、可以做成感應(yīng)加熱電源，例如中頻電源，、可以做成感應(yīng)加熱電源，例如中頻電源，高頻電源等。高頻電源等。逆變器的用途十分廣泛：逆變器的用途十分廣泛：返回返回4.2 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)T1、T4閉合，閉合，T2、T3斷開(kāi)：斷開(kāi)：u0=Ud； 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)T1、T4斷開(kāi)，斷開(kāi)，T2、T3閉合：閉合：u0=Ud ; 當(dāng)以頻率當(dāng)以頻率fS交替切換開(kāi)關(guān)交替切換開(kāi)關(guān)T1、T4和和T

7、2、T3時(shí)，則在電阻時(shí)，則在電阻R上獲得如圖上獲得如圖4.2.4(b)所示的交變電壓波形，其周期所示的交變電壓波形，其周期Ts=1/fS，這樣，就將直流電壓，這樣，就將直流電壓E變成了變成了交流電壓交流電壓uo。uo含有各次諧波，如果想含有各次諧波，如果想得到正弦波電壓，則可通過(guò)濾波器濾波得到正弦波電壓，則可通過(guò)濾波器濾波獲得。獲得。圖圖4.2.1 單相橋式逆變電路工作原理單相橋式逆變電路工作原理 1、主要功能、主要功能: 圖圖4.2.1(a)中主電路開(kāi)關(guān)中主電路開(kāi)關(guān)T1T4，它實(shí)際是各種半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的，它實(shí)際是各種半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的一種理想模型。逆變電路中常用的開(kāi)關(guān)器件有快速晶閘管、可關(guān)一種

8、理想模型。逆變電路中常用的開(kāi)關(guān)器件有快速晶閘管、可關(guān)斷晶閘管（斷晶閘管（GTO）、功率晶體管（）、功率晶體管（GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣柵晶體管（）、絕緣柵晶體管（IGBT）。）。將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。2、工作原理、工作原理：返回返回 它由兩個(gè)導(dǎo)電臂構(gòu)成，每個(gè)導(dǎo)電臂由一個(gè)全控器件和它由兩個(gè)導(dǎo)電臂構(gòu)成，每個(gè)導(dǎo)電臂由一個(gè)全控器件和一個(gè)反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足一個(gè)反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容夠大的電容C1和和C2，且滿足，且滿足C1

9、=C2。設(shè)感性負(fù)載連接在。設(shè)感性負(fù)載連接在A、0兩點(diǎn)間。兩點(diǎn)間。 T1和和T2之間存在死區(qū)時(shí)間，以避免上、下直通，在死之間存在死區(qū)時(shí)間，以避免上、下直通，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)兩晶閘管均無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。區(qū)時(shí)間內(nèi)兩晶閘管均無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。1.1.電壓型逆變電路電壓型逆變電路半橋逆變電路結(jié)構(gòu)及波形：半橋逆變電路結(jié)構(gòu)及波形：4.3.1 4.3.1 電壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路4.3 4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路 動(dòng)動(dòng)畫(huà)畫(huà) 輸出輸出電壓有效值電壓有效值為為: 由傅里葉分析，輸出由傅里葉分析，輸出電壓瞬時(shí)值電壓瞬時(shí)值為為: 其中，其中， 為輸出電壓角頻率。為輸出電壓角頻率。 當(dāng)當(dāng) n=1時(shí)其時(shí)其基

10、波分量的有效值基波分量的有效值為為: 22122/0dTdSOUdtUTUS tnnUundo sin2, 5 , 3, 1 ddOUUU45. 0221(4.3.1)(4.3.2)(4.3.3)sf 2 在一個(gè)周期內(nèi)，電力晶體管在一個(gè)周期內(nèi)，電力晶體管T1和和T2的基極信號(hào)的基極信號(hào)各有半周正偏，半周反偏，且互補(bǔ)。各有半周正偏，半周反偏，且互補(bǔ)。 若負(fù)載為阻感負(fù)載，設(shè)若負(fù)載為阻感負(fù)載，設(shè)t2時(shí)刻以前，時(shí)刻以前，T1有驅(qū)動(dòng)信有驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通，號(hào)導(dǎo)通，T2截止，則截止，則 u0=Ud/2。 t2時(shí)刻關(guān)斷的時(shí)刻關(guān)斷的T1，同時(shí)給，同時(shí)給T2發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)。由于發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)。由于感性負(fù)載中的電流感性負(fù)載

11、中的電流i。不能立即改變方向，于是。不能立即改變方向，于是D2導(dǎo)導(dǎo)通續(xù)流，通續(xù)流，u0=Ud /2 。 t3時(shí)刻時(shí)刻i。降至零，。降至零，D2截止，截止，T2導(dǎo)通，導(dǎo)通，i。開(kāi)始反。開(kāi)始反向增大，此時(shí)仍然有向增大，此時(shí)仍然有u0=Ud /2 。 在在t4時(shí)刻關(guān)斷時(shí)刻關(guān)斷T2，同時(shí)給，同時(shí)給T1發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)，由于發(fā)出導(dǎo)通信號(hào)，由于感性負(fù)載中的電流感性負(fù)載中的電流i。不能立即改變方向，。不能立即改變方向，D1先導(dǎo)通先導(dǎo)通續(xù)流，此時(shí)仍然有續(xù)流，此時(shí)仍然有u0=Ud /2 ； t5時(shí)刻時(shí)刻 i。降至零，。降至零， T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，u0=Ud /2 ； 圖圖4.3.1 電壓型半橋逆變電路及其電壓電流波形

12、電壓型半橋逆變電路及其電壓電流波形2 2、工作原理：工作原理：緩緩沖沖電電感感反反饋饋的的無(wú)無(wú)功功能能量量缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）交流電壓幅值僅為）交流電壓幅值僅為Ud/2；2）直流側(cè)需分壓電容器；）直流側(cè)需分壓電容器；3 3）為了使負(fù)載電壓接近正弦波通常在輸出端要）為了使負(fù)載電壓接近正弦波通常在輸出端要接接LC濾波器，輸出濾波器濾波器，輸出濾波器LC濾除逆變器輸濾除逆變器輸出電壓中的高次諧波。出電壓中的高次諧波。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，使用器件少；簡(jiǎn)單，使用器件少；應(yīng)用：應(yīng)用：用于幾用于幾kW以下的小功率逆變電源；以下的小功率逆變電源；4.3.2 4.3.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電

13、路 全控型開(kāi)關(guān)器件全控型開(kāi)關(guān)器件T1和和T4構(gòu)成一對(duì)橋臂，構(gòu)成一對(duì)橋臂，T2和和T3構(gòu)成一對(duì)橋臂構(gòu)成一對(duì)橋臂, T1和和T4同時(shí)通、斷；同時(shí)通、斷；T2和和T3同時(shí)通、斷。同時(shí)通、斷。T1(T)4與與T2(T3)的驅(qū)動(dòng)信的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，即號(hào)互補(bǔ)，即T1和和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，T2和和T3無(wú)無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，反之亦然，兩對(duì)橋臂各交替導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)信號(hào)，反之亦然，兩對(duì)橋臂各交替導(dǎo)通180。1、電路工作過(guò)程：、電路工作過(guò)程： 輸出方波電壓瞬時(shí)值：輸出方波電壓瞬時(shí)值： 輸出方波電壓有效值：輸出方波電壓有效值： 基波分量的有效值：基波分量的有效值：圖圖4.3.2 電壓型單相全橋逆變電路和電壓、電流波形圖

14、電壓型單相全橋逆變電路和電壓、電流波形圖(4.3.6)ddOUUU9 . 0241 dTdsOUdtUTUs 22/01tnnUundo sin4,5,3, 1 (4.3.4)(4.3.5) 同單相半橋逆變電路相比，在相同負(fù)載的同單相半橋逆變電路相比，在相同負(fù)載的情況下，其輸出電壓和輸出電流的幅值為單相情況下，其輸出電壓和輸出電流的幅值為單相半橋逆變電路的兩倍。半橋逆變電路的兩倍。1 1）純電阻負(fù)載時(shí)）純電阻負(fù)載時(shí) 0tTs4，T Ts s2t3T2t3Ts s4 4期間，期間，D1、D4導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，在此期間流作用，在此期間T T1 1 T T4 4均不導(dǎo)通。均不導(dǎo)

15、通。圖圖4.3.2 電壓型單相全橋逆變電壓型單相全橋逆變 電路和電壓、電流波形圖電路和電壓、電流波形圖 2 2）電感負(fù)載時(shí)）電感負(fù)載時(shí)22somodTILdtdiLU dsomULTI4 由由可得負(fù)載電流峰值為：可得負(fù)載電流峰值為：(4.3.7) 0t期間，期間，T1和和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流由于電流i0為負(fù)值，為負(fù)值，T1和和T4不導(dǎo)通，不導(dǎo)通，D1、D4導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用， u0=+Ud。 t期間，期間， i0為正值，為正值，T1和和T4才導(dǎo)通。才導(dǎo)通。 t+期間，期間，T2和和T3有驅(qū)動(dòng)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流信號(hào)，由于電流i0為負(fù)值，為負(fù)值，T2、

16、T3不導(dǎo)不導(dǎo)通，通，D2、D3導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用， u0=Ud 。 +t2期間，期間，T2和和T3才導(dǎo)通。才導(dǎo)通。3 3）阻感負(fù)載）阻感負(fù)載RLRL時(shí)時(shí)圖圖4.3.2 電壓型單相全橋逆變電壓型單相全橋逆變 電路和電壓、電流波形圖電路和電壓、電流波形圖 圖圖4.3.2(e)所示是所示是RL負(fù)載時(shí)直流電源輸負(fù)載時(shí)直流電源輸入電流的波形。圖入電流的波形。圖4.3.2(f)所示是所示是RL負(fù)載時(shí)負(fù)載時(shí)直流電源輸入電流的波形。直流電源輸入電流的波形。4.3.3 4.3.3 電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路 電壓型三相橋式逆變電路的基電壓型三相橋式逆變電路的基本工作

17、方式為本工作方式為180180導(dǎo)電型，即每個(gè)導(dǎo)電型，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角為橋臂的導(dǎo)電角為180180，同一相上下，同一相上下橋臂交替導(dǎo)電的縱向換流方式，各橋臂交替導(dǎo)電的縱向換流方式，各相開(kāi)始導(dǎo)電的時(shí)間依次相差相開(kāi)始導(dǎo)電的時(shí)間依次相差120120。 在一個(gè)周期內(nèi)，在一個(gè)周期內(nèi)，6 6個(gè)開(kāi)關(guān)管觸個(gè)開(kāi)關(guān)管觸發(fā)導(dǎo)通的次序?yàn)榘l(fā)導(dǎo)通的次序?yàn)門(mén) T1 1TT2 2 T T3 3 T T4 4 TT5 5TT6 6 ，依次相隔，依次相隔6060，任一時(shí)，任一時(shí)刻均有三個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)通的刻均有三個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)通的組合順序?yàn)榻M合順序?yàn)門(mén) T1 1T T2 2T T3 3，T T2 2T T3 3T T4 4

18、，T T3 3T T4 4T T5 5，T T4 4T T5 5T T6 6，T T5 5T T6 6T T1 1，T T6 6T T1 1T T2 2，每種組合工，每種組合工作作6060。圖圖4.3.3 電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路 1 1、工作過(guò)程：、工作過(guò)程： 將一個(gè)工作周期分成將一個(gè)工作周期分成6個(gè)區(qū)域。個(gè)區(qū)域。 在在00, ug20, ug30，則有，則有T1，T2，T3導(dǎo)通，導(dǎo)通，dcadbcabUuUuu0dcNdbNdaNUuUuUu323131 2 2、各相負(fù)載相電壓和線電壓波形：、各相負(fù)載相電壓和線電壓波形：根據(jù)同樣的思路可得其余根據(jù)同樣的思路可得其余5個(gè)時(shí)

19、域的值個(gè)時(shí)域的值線線電電壓壓相相電電壓壓圖圖4.3.4 4.3.4 電壓型三相橋式逆變電路及其工作波形電壓型三相橋式逆變電路及其工作波形式中式中Ud為逆變器輸入直流電壓。為逆變器輸入直流電壓。 3 3、負(fù)載相電壓和線電壓幅值分析：、負(fù)載相電壓和線電壓幅值分析：利用博里葉分析，其利用博里葉分析，其相電壓的瞬時(shí)值相電壓的瞬時(shí)值為：為： tttttUudBN 13sin13111sin1117sin715sin51sin2 dmBNUU21 相電壓基波幅值相電壓基波幅值 (4.3.8)(4.3.9)由上式可知，負(fù)載相電壓中無(wú)由上式可知，負(fù)載相電壓中無(wú)3次諧波，只含更高階奇次諧波，次諧波，只含更高階奇

20、次諧波，n次諧波次諧波幅值為基波幅值的幅值為基波幅值的1/n。其其線電壓的瞬時(shí)值線電壓的瞬時(shí)值為：為： tttttUudBC 13sin13111sin1117sin715sin51sin32線電壓基波幅值線電壓基波幅值 dmBCUU21 (4.3.11)(4.3.10)由上式可知，負(fù)載由上式可知，負(fù)載線線電壓中無(wú)電壓中無(wú)3次諧波，只含更高階奇次諧波，次諧波，只含更高階奇次諧波，n次諧波次諧波幅值為基波幅值的幅值為基波幅值的1/n。表表4.3.1三相橋式逆變電路的工作狀態(tài)表三相橋式逆變電路的工作狀態(tài)表返回返回4.4.1 4.4.1 電流型單相橋式逆變電路電流型單相橋式逆變電路 當(dāng)當(dāng)T1、T4導(dǎo)

21、通，導(dǎo)通，T2、T3關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷時(shí)，I0=Id ；反之，；反之，I0=-Id 。 當(dāng)以頻率當(dāng)以頻率f交替切換開(kāi)關(guān)管交替切換開(kāi)關(guān)管T1、T4和和T2、T3時(shí)，則在負(fù)載上獲得如圖時(shí)，則在負(fù)載上獲得如圖 4.4.1（b）所示的電流波形。）所示的電流波形。 輸出電流波形為矩形波，與電路負(fù)輸出電流波形為矩形波，與電路負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)，而輸出電壓波形由負(fù)載載性質(zhì)無(wú)關(guān)，而輸出電壓波形由負(fù)載性質(zhì)決定。性質(zhì)決定。 主電路開(kāi)關(guān)管采用自關(guān)斷器件時(shí)，主電路開(kāi)關(guān)管采用自關(guān)斷器件時(shí)，如果其反向不能承受高電壓，則需在如果其反向不能承受高電壓，則需在各開(kāi)關(guān)器件支路各開(kāi)關(guān)器件支路串入二極管串入二極管。圖圖4.4.1 電流型單相橋式

22、電流型單相橋式 逆變電路及電流波形逆變電路及電流波形 1、電路工作過(guò)程：、電路工作過(guò)程：防反相高壓防反相高壓恒流大電感恒流大電感4.4 4.4 電流型逆變電路電流型逆變電路其中基波幅值其中基波幅值I01m和基波有效值和基波有效值I01分別為分別為 (4.4.1) (4.4.2) (4.4.3) )5sin513sin31(sin4 tttIido ddmIII27. 1401 ddIII9 . 02401 將圖將圖4.4.1（b）所示的電流波形所示的電流波形i0展開(kāi)成傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)成傅氏級(jí)數(shù),有有2、電流波形參數(shù)計(jì)算：、電流波形參數(shù)計(jì)算： 圖圖4.4.1 電流型單相橋式電流型單相橋式 逆變電路及

23、電流波形逆變電路及電流波形 導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式為為120導(dǎo)通、橫向換流方式，導(dǎo)通、橫向換流方式，任意瞬間只有兩個(gè)橋臂導(dǎo)通。任意瞬間只有兩個(gè)橋臂導(dǎo)通。 導(dǎo)通順序?qū)樞驗(yàn)闉?T2T3T4T5T6，依，依次間隔次間隔60，每個(gè)橋臂導(dǎo)通，每個(gè)橋臂導(dǎo)通120。這。這樣，每個(gè)時(shí)刻上橋臂組和下橋臂組中都樣，每個(gè)時(shí)刻上橋臂組和下橋臂組中都各有一個(gè)臂導(dǎo)通。各有一個(gè)臂導(dǎo)通。 輸出電流波形輸出電流波形與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)。與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)。 輸出電壓波形輸出電壓波形由負(fù)載的性質(zhì)決定。由負(fù)載的性質(zhì)決定。圖圖4.4.3 電流型三相橋式逆變電路原理圖及輸出電流波形電流型三相橋式逆變電路原理圖及輸出電流波形 (4.4.4) 1、工

24、作方式、工作方式: 輸出電流的基波有效值輸出電流的基波有效值I01和直和直流電流流電流Id的關(guān)系式為：的關(guān)系式為： ddIII78. 0601 返回返回4.5 4.5 負(fù)載換流式逆變電路負(fù)載換流式逆變電路4.5.1 并聯(lián)諧振式逆變電路并聯(lián)諧振式逆變電路 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 2、工作原理、工作原理 3 、電路參數(shù)計(jì)算、電路參數(shù)計(jì)算 4.5.2 串聯(lián)諧振式逆變電路串聯(lián)諧振式逆變電路 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu) 2、工作原理、工作原理 返回返回4.5.1 4.5.1 并聯(lián)諧振式逆變電路并聯(lián)諧振式逆變電路 負(fù)載為中頻電爐，實(shí)際上是一個(gè)感負(fù)載為中頻電爐，實(shí)際上是一個(gè)感應(yīng)線圈，圖中應(yīng)線圈，圖中L L和和R

25、 R串聯(lián)為其等效電路。串聯(lián)為其等效電路。因?yàn)樨?fù)載功率因數(shù)很低，故并聯(lián)補(bǔ)償電因?yàn)樨?fù)載功率因數(shù)很低，故并聯(lián)補(bǔ)償電容器容器C C。電容電容C C和電感和電感L L、電阻電阻R R構(gòu)成并聯(lián)諧振構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，所以稱這種電路為并聯(lián)諧振式逆電路，所以稱這種電路為并聯(lián)諧振式逆變電路。變電路。本電路采用負(fù)載換流，即要求負(fù)載本電路采用負(fù)載換流，即要求負(fù)載電流超前電壓，因此，電流超前電壓，因此，補(bǔ)償電容應(yīng)使負(fù)補(bǔ)償電容應(yīng)使負(fù)載過(guò)補(bǔ)償，使負(fù)載電路工作在容性小失載過(guò)補(bǔ)償，使負(fù)載電路工作在容性小失諧情況下諧情況下。 圖圖4.6.1 并聯(lián)諧振式逆變電路的原理圖并聯(lián)諧振式逆變電路的原理圖 、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu): :小電感，

26、限制晶閘小電感，限制晶閘管電流上升率管電流上升率大濾波電感大濾波電感并聯(lián)諧振式逆變電路屬并聯(lián)諧振式逆變電路屬電流型電流型，故，故其交流輸出電流波形接近矩形波，其中其交流輸出電流波形接近矩形波，其中包含基波和各次諧波。包含基波和各次諧波。工作時(shí)晶閘管交替觸發(fā)的頻率應(yīng)接工作時(shí)晶閘管交替觸發(fā)的頻率應(yīng)接近負(fù)載電路諧振頻率，故負(fù)載對(duì)基波呈近負(fù)載電路諧振頻率，故負(fù)載對(duì)基波呈現(xiàn)現(xiàn)高阻抗高阻抗，而對(duì)諧波呈現(xiàn)，而對(duì)諧波呈現(xiàn)低阻抗低阻抗，諧波，諧波在負(fù)載電路上幾乎不產(chǎn)生壓降，因此，在負(fù)載電路上幾乎不產(chǎn)生壓降，因此，負(fù)載電壓波形為正弦波。又因基波頻率負(fù)載電壓波形為正弦波。又因基波頻率稍大于負(fù)載諧振頻率，負(fù)載電路呈容

27、性，稍大于負(fù)載諧振頻率，負(fù)載電路呈容性，io超前電壓超前電壓uo一定角度，達(dá)到自動(dòng)換流一定角度，達(dá)到自動(dòng)換流關(guān)斷晶閘管的目的。關(guān)斷晶閘管的目的。 圖圖4.6.3 并聯(lián)諧振式逆變電路原理圖及其工作波形并聯(lián)諧振式逆變電路原理圖及其工作波形 、工作原理：、工作原理：圖圖4.6.2 并聯(lián)諧振式逆變電路換流的工作過(guò)程并聯(lián)諧振式逆變電路換流的工作過(guò)程 逆變電路換流的工作過(guò)程逆變電路換流的工作過(guò)程t2時(shí)刻觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)T2，T3 ，電路開(kāi)始換流。由，電路開(kāi)始換流。由于于T2，T3導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載兩端電壓施加到導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載兩端電壓施加到T1，T4的兩端，使的兩端，使T1，T4承受負(fù)壓關(guān)斷。由于每承受負(fù)壓關(guān)斷。由于每

28、個(gè)晶閘管都串有換相電抗器個(gè)晶閘管都串有換相電抗器LT ，故故T1和和T4在在t2時(shí)刻不能立刻關(guān)斷，時(shí)刻不能立刻關(guān)斷，T2，T3中的電流也中的電流也不能立刻增大到穩(wěn)定值。不能立刻增大到穩(wěn)定值。在換流期間，四個(gè)晶閘管都導(dǎo)通，由于在換流期間，四個(gè)晶閘管都導(dǎo)通，由于時(shí)間短和大電感時(shí)間短和大電感Ld的恒流作用，電源不會(huì)短的恒流作用，電源不會(huì)短路。路。當(dāng)當(dāng)t=t4時(shí)刻，時(shí)刻，T1、T4電流減至零而關(guān)斷，電流減至零而關(guān)斷，直流側(cè)電流直流側(cè)電流Id全部從全部從T1、T4轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到T2、T3 ，換流過(guò)程結(jié)束。換流過(guò)程結(jié)束。t4-t2=tr稱為換流時(shí)間。稱為換流時(shí)間。T1、T4中的電流下降到零以后，還需一段時(shí)中

29、的電流下降到零以后，還需一段時(shí)間后才能恢復(fù)正向阻斷能力，因此換流結(jié)束間后才能恢復(fù)正向阻斷能力，因此換流結(jié)束以后，還要使以后，還要使T1、T4承受一段反壓時(shí)間承受一段反壓時(shí)間t才才能保證可靠關(guān)斷。能保證可靠關(guān)斷。t=t5t4應(yīng)大于晶閘管關(guān)應(yīng)大于晶閘管關(guān)斷時(shí)間斷時(shí)間tq。 圖圖4.6.3 并聯(lián)諧振式逆變并聯(lián)諧振式逆變電路原理圖及其工作波形電路原理圖及其工作波形 為了保證電路可靠換流，必須為了保證電路可靠換流，必須在輸出電壓在輸出電壓u0過(guò)零前過(guò)零前t時(shí)刻觸發(fā)時(shí)刻觸發(fā)T2、T3，稱，稱t為觸發(fā)引前時(shí)間。為了安為觸發(fā)引前時(shí)間。為了安全起見(jiàn)，必須使全起見(jiàn)，必須使 式中式中k為大于為大于1的安全系數(shù)，一般取為的安全系數(shù)，一般取為23。負(fù)載的功率因數(shù)角負(fù)載的功率因數(shù)角由負(fù)載電由負(fù)載電流與電壓的相位差決定，從圖流與電壓的相位差決定，從圖3.6.3可知：可知： 其中其中為電路的工作頻率。為電路的工作頻率。圖圖4.6.3 并聯(lián)諧振式逆變并聯(lián)諧振式逆變工作波形工作波形 （4.6.2）（4.6.1）qrfkttt )2( ttr 如果忽略換流過(guò)程，如果忽略換流過(guò)程，i0為矩形波。展開(kāi)成傅氏級(jí)數(shù)得為矩形波。展開(kāi)成傅氏級(jí)數(shù)得 tttIi