第五章 逆變電路

1、第五章第五章 逆變電路逆變電路 本章所要講述的內(nèi)容本章所要講述的內(nèi)容1)1)基本概念基本概念2)2)逆變器基本工作原理逆變器基本工作原理3)3)換流方式換流方式4)4)電壓型逆變電路電壓型逆變電路 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 基本概念、換流方式、單相全橋電壓型無源基本概念、換流方式、單相全橋電壓型無源逆變電路、三相電壓型逆變電路（逆變電路、三相電壓型逆變電路（180180o o導(dǎo)電方式）導(dǎo)電方式）工作原理與波形分析工作原理與波形分析 第第2頁頁n逆變的概念逆變的概念 逆變逆變與整流相對應(yīng)，將直流電變成交流電。與整流相對應(yīng)，將直流電變成交流電。 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

2、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 變頻電路變頻電路：分為：分為交交變頻交交變頻和和交直交變頻交直交變頻兩種。兩種。 交直交變頻由交直變換（交直交變頻由交直變換（整流整流）和直交變換兩部分）和直交變換兩部分組成，后一部分就是組成，后一部分就是逆變逆變。n主要應(yīng)用主要應(yīng)用n各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池向各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池向交流負(fù)載供電等。交流負(fù)載供電等。n交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、不間斷電源、感應(yīng)加熱電交流電機(jī)調(diào)速用變頻器、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源等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路?；靖拍罨?/p>

3、本概念第第3頁頁5.1 換流方式換流方式最基本的工作原理最基本的工作原理 n改變兩組開關(guān)切換頻率，改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率?？筛淖冚敵鼋涣麟婎l率。n改變輸入直流電壓的大小改變輸入直流電壓的大小可改變交流電的幅值。可改變交流電的幅值。 1. 逆變器基本工作原理逆變器基本工作原理tuoiot1t2a)b)圖圖5.1 逆變電路及其工作波形逆變電路及其工作波形負(fù)載S1S2S3S4iouoUd第第4頁頁5.1 換流方式換流方式開通：開通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動信號就可使器件開通。適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動信號就可使器件開通。關(guān)斷：關(guān)斷：v全控型器件可通過門極關(guān)斷。全控型器件可通過門極關(guān)斷。v半控型器件晶閘

4、管，必須利用外部條件才能關(guān)半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷。一般在晶閘管電流過零后施加一定時(shí)間反壓，斷。一般在晶閘管電流過零后施加一定時(shí)間反壓，才能關(guān)斷。才能關(guān)斷。研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。換流換流電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程。2. 換流方式換流方式第第5頁頁5.1 換流方式換流方式總共有四種換流方式總共有四種換流方式1. 器件換流器件換流 電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流負(fù)載換流負(fù)載換流. 強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流第第6頁頁5.1 換流方式換流方式 器件換流（器件換流（Device CommutationDevi

5、ce Commutation）利用全控型器件的自利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。在采用關(guān)斷能力進(jìn)行換流。在采用IGBT 、電力、電力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。等全控型器件的電路中的換流方式是器件換流。 電網(wǎng)換流（電網(wǎng)換流（Line CommutationLine Commutation）電網(wǎng)提供換流電壓的換電網(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。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但關(guān)斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒有交不適用于沒有交流電網(wǎng)的無源

6、逆變電路流電網(wǎng)的無源逆變電路。 負(fù)載換流（負(fù)載換流（Load CommutationLoad Commutation）由負(fù)載提供換流電壓的由負(fù)載提供換流電壓的換流方式。負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場合，都可實(shí)換流方式。負(fù)載電流的相位超前于負(fù)載電壓的場合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流，即電容性負(fù)載都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流?，F(xiàn)負(fù)載換流，即電容性負(fù)載都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。 強(qiáng)迫換流（強(qiáng)迫換流（Forced CommutationForced Commutation）設(shè)置附加的換流電路，設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反壓或反電流的換流方式稱為給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反壓或反電流的換流方式稱為強(qiáng)強(qiáng)迫換流迫換流。

7、 通常利用附加電容上所儲存的能量來實(shí)現(xiàn)，因此也通常利用附加電容上所儲存的能量來實(shí)現(xiàn)，因此也稱為稱為電容換流電容換流。第第7頁頁電壓型逆變電路的特電壓型逆變電路的特點(diǎn)點(diǎn) (1) (1)直流側(cè)為電壓源直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本電壓基本無脈動無脈動。 (2)(2)輸出電壓為矩形輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同?？共煌煌?5.2 電壓型逆變電路電壓型逆變電路圖圖5.2 單相全橋電路單相全橋電路(3)(3)阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率。為了給交流側(cè)向阻感負(fù)載時(shí)需提供無功功率。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并直

8、流側(cè)反饋的無功能量提供通道，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。聯(lián)反饋二極管。第第8頁頁5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路全橋逆變電路全橋逆變電路 共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成。半橋電路組合而成。 兩對橋臂交替導(dǎo)通兩對橋臂交替導(dǎo)通180。 輸出電壓和電流波形與半輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高橋電路形狀相同，幅值高出一倍。出一倍。 改變輸出交流電壓的有效改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓值只能通過改變直流電壓Ud來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。b)a)圖圖5.3 單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式第第9頁頁 阻感負(fù)載時(shí)，可采用

9、移相的方阻感負(fù)載時(shí)，可采用移相的方式來調(diào)節(jié)輸出電壓式來調(diào)節(jié)輸出電壓移相調(diào)壓移相調(diào)壓。 V3的的柵柵極信號比極信號比V1落后落后 （0 180 ）。）。V3、V4的柵極的柵極信號分別比信號分別比V2、V1的超前的超前180o-。輸出電壓是正負(fù)各為。輸出電壓是正負(fù)各為的脈的脈沖。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。5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路tOtOtOtOtOq qb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo第第10頁頁5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路圖圖5.4 三相電壓型橋式逆變電路三相電壓型橋式逆變電路 三個(gè)單相逆變電路可組

10、合成一個(gè)三相逆變電路三個(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應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路第第11頁頁基本工作方式基本工作方式180180導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式 每個(gè)橋臂導(dǎo)電每個(gè)橋臂導(dǎo)電180180，同一相上下兩臂交替導(dǎo)同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角電，各相開始導(dǎo)電的角度相差度相差120 120 。 任一瞬間有三個(gè)橋臂同任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通。時(shí)導(dǎo)通。 每次換流都是在同一相每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為稱為縱向換流縱向換流。5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路圖圖5.4 三相電壓型橋式逆變電路三相電壓型橋式逆變電路第第12頁頁5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路圖圖5.5電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路的工作波形的工作波形第