逆變電路（電力電子技術(shù)課件）

逆變電路基礎(chǔ)學(xué)習(xí)內(nèi)容010203什么是逆變電路基本工作原理?yè)Q流方式分類

第一部分什么是逆變電路PART01概念逆變與變頻主要應(yīng)用逆變電路逆變與變頻概念主要應(yīng)用◆與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電?！艚涣鱾?cè)接電網(wǎng)，為有源逆變?！艚涣鱾?cè)接負(fù)載，為無源逆變。◆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成，后一部分就是逆變?！舾鞣N直流電源，如蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等?！艚涣麟姍C(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。

第二部分逆變電路的基本工作原理PART02基本工作原理◆S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。負(fù)載a)S1S2S3S4iouoUd基本工作原理◆S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。◆當(dāng)開關(guān)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；負(fù)載a)S1S2S3S4iouoUdb)tuo基本工作原理◆S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。◆當(dāng)開關(guān)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；◆當(dāng)開關(guān)S1、S4斷開，S2、S3閉合時(shí)，uo為負(fù)。負(fù)載a)S1S2S3S4iouoUdb)tuo基本工作原理◆S1~S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成?！舢?dāng)開關(guān)S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；◆當(dāng)開關(guān)S1、S4斷開，S2、S3閉合時(shí)，uo為負(fù)。這樣就把直流電變成了交流電?！舾淖儍山M開關(guān)的切換頻率，即可改變輸出交流電的頻率?！綦娮柝?fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同。◆阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于uo，波形也不同。b)tuoio負(fù)載a)S1S2S3S4iouoUd

第三部分換流方式分類PART03換流方式分類◆電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程，稱為換流，也稱為換相。◆研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。換流方式器件換流（DeviceCommutation）電網(wǎng)換流（LineCommutation）負(fù)載換流（LoadCommutation）強(qiáng)迫換流（ForcedCommutation）換流方式分類?利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流。?在采用IGBT、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。器件換流（DeviceCommutation）換流方式分類?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。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。電網(wǎng)換流（LineCommutation）換流方式分類?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(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流，如電容性負(fù)載和同步電動(dòng)機(jī)。?圖a是基本的負(fù)載換流逆變電路，整個(gè)負(fù)載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性，直流側(cè)串大電感，工作過程可認(rèn)為id基本沒有脈動(dòng)?！特?fù)載對(duì)基波的阻抗大而對(duì)諧波的阻抗小，所以u(píng)o接近正弦波?！套⒁庥|發(fā)VT2、VT3的時(shí)刻t1必須在uo過零前并留有足夠的裕量，才能使換流順利完成。負(fù)載換流（LoadCommutation）ωtωtωtωtOOOOiit1b)ouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4負(fù)載換流電路及其工作波形

a)換流方式分類?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強(qiáng)迫換流。?通常利用附加電容上所儲(chǔ)存的能量來實(shí)現(xiàn)，因此也稱為電容換流。?分類√直接耦合式強(qiáng)迫換流：由換流電路內(nèi)電容直接提供換流電壓。

√電感耦合式強(qiáng)迫換流：通過換流電路內(nèi)的電容和電感的耦合來提供換流電壓或換流電流。強(qiáng)迫換流（ForcedCommutation）換流方式分類?直接耦合式強(qiáng)迫換流

√如圖，當(dāng)晶閘管VT處于通態(tài)時(shí)，預(yù)先給電容充電。當(dāng)S合上，就可使VT被施加反壓而關(guān)斷。也叫電壓換流。強(qiáng)迫換流（ForcedCommutation）直接耦合式強(qiáng)迫換流原理圖

電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖?電感耦合式強(qiáng)迫換流√圖a中晶閘管在LC振蕩第一個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷，

圖b中晶閘管在LC振蕩第二個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷，

注意兩圖中電容所充的電壓極性不同?！淘谶@兩種情況下，晶閘管都是在正向電流減至零且二極管開始流過電流時(shí)關(guān)斷，二極管上的管壓降就是加在晶閘管上的反向電壓。也叫電流換流。換流方式分類◆器件換流只適用于全控型器件，其余三種方式主要是針對(duì)晶閘管而言的?！羝骷Q流和強(qiáng)迫換流屬于自換流，電網(wǎng)換流和負(fù)載換流屬于外部換流?！舢?dāng)電流不是從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移，而是在支路內(nèi)部終止流通而變?yōu)榱?，則稱為熄滅。換流方式總結(jié)單相半橋電壓型逆變電路學(xué)習(xí)內(nèi)容0102電壓型逆變電路的特點(diǎn)單相半橋電壓型逆變電路分析

第一部分電壓型逆變電路的特點(diǎn)PART01電壓型逆變特點(diǎn)電壓型逆變電路的特點(diǎn)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，逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管。由于直流電壓源的鉗位作用，輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。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)。電壓型逆變電路舉例（全橋逆變電路）

第二部分單相半橋電壓型逆變電路分析PART02半橋逆變電路◆在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個(gè)電容的聯(lián)結(jié)點(diǎn)便成為直流電源的中點(diǎn)，負(fù)載聯(lián)接在直流電源中點(diǎn)和兩個(gè)橋臂聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間?！艄ぷ髟?設(shè)開關(guān)器件V1和V2的柵極信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)各有半周正偏，半周反偏，且二者互補(bǔ)。?輸出電壓uo為矩形波，其幅值為Um=Ud/2。?電路帶阻感負(fù)載。RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-半橋逆變電路?電路分析等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-半橋逆變電路tOOONoiot1t2V1?電路分析假設(shè)t2時(shí)刻以前V1為通態(tài)。等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-Ut半橋逆變電路tOOONoiot1t2V1?電路分析假設(shè)t2時(shí)刻以前V1為通態(tài)。t2時(shí)刻給V1關(guān)斷信號(hào)，給V2開通信號(hào)，則V1關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流。等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-Ut半橋逆變電路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U?電路分析假設(shè)t2時(shí)刻以前V1為通態(tài)。t2時(shí)刻給V1關(guān)斷信號(hào)，給V2開通信號(hào)，則V1關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t3時(shí)刻io降零時(shí)，VD2截止，V2開通，io開始反向。VD2半橋逆變電路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U?電路分析假設(shè)t2時(shí)刻以前V1為通態(tài)。t2時(shí)刻給V1關(guān)斷信號(hào)，給V2開通信號(hào)，則V1關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t3時(shí)刻io降零時(shí)，VD2截止，V2開通，io開始反向。VD2t3V2半橋逆變電路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U?電路分析同樣，t4時(shí)刻給V2關(guān)斷信號(hào)，給V1開通信號(hào)，則V2關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1導(dǎo)通續(xù)流。VD2t3V2半橋逆變電路ttOOONoiot1t2V1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U?電路分析同樣，t4時(shí)刻給V2關(guān)斷信號(hào)，給V1開通信號(hào)，則V2關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t5時(shí)刻io降零時(shí)，VD1截止，V1開通，io開始正向。VD2t3V2t4VD1半橋逆變電路ttOOONoiot1t2V1RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U?電路分析同樣，t4時(shí)刻給V2關(guān)斷信號(hào)，給V1開通信號(hào)，則V2關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t5時(shí)刻io降零時(shí)，VD1截止，V1開通，io開始正向。VD2t3V2t4VD1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-半橋逆變電路ttOOONoiot1t2V1RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U?電路分析同樣，t4時(shí)刻給V2關(guān)斷信號(hào)，給V1開通信號(hào)，則V2關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1導(dǎo)通續(xù)流。當(dāng)t5時(shí)刻io降零時(shí)，VD1截止，V1開通，io開始正向。VD2t3V2t4VD1等效RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-t5V1t6V2VD1VD2半橋逆變電路ttOOONoiot1t2V1RudLVD1VD2V1V2uoud2ud2io+-U

?V1或V2通時(shí)，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量；VD1或VD2通時(shí)，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋。VD1、VD2稱為反饋二極管,它又起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管。VD2t3V2t4VD1t5V1t6V2VD1VD2單相半橋電壓型逆變電路的優(yōu)缺點(diǎn)：◆優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，使用器件少。◆缺點(diǎn)是輸出交流電壓的幅值Um僅為Ud/2，且直流側(cè)需要兩個(gè)電容器串聯(lián)，工作時(shí)還要控制兩個(gè)電容器電壓的均衡；因此，半橋電路常用于幾kW以下的小功率逆變電源。單相全橋逆變電路(移相調(diào)壓)

復(fù)習(xí)引入復(fù)習(xí)問題單相全橋逆變電路，兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180°時(shí)，要改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓Ud來實(shí)現(xiàn)。能否通過其他方式調(diào)節(jié)逆變電路的輸出電壓？答案移相調(diào)壓全橋逆變電路◆移相調(diào)壓方式?移相調(diào)壓實(shí)際上就是調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度。?在單相全橋逆變電路中，各IGBT的柵極信號(hào)仍為180°正偏，180°反偏，并且V1

和V2的柵極信號(hào)互補(bǔ)，V3和V4的柵極信號(hào)互補(bǔ)。?但是V3的基極信號(hào)比V1落后

（0＜

＜180°）。V3、V4的柵極信號(hào)分別比V2、V1的前移180°-

。輸出電壓是正負(fù)各為

的脈沖。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4OtuG1OwtOwtOtuG2uG3uG4θ等效全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆電路分析

?t2時(shí)刻前V1和V4導(dǎo)通，

uo=Ud。?t1時(shí)刻V4截止，而因負(fù)載電感中的電流io不能突變，V3不能立刻導(dǎo)通，VD3導(dǎo)通續(xù)流，uo=0。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2等效全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆電路分析

?t2時(shí)刻前V1和V4導(dǎo)通，

uo=Ud。?t2時(shí)刻V4截止，而因負(fù)載電感中的電流io不能突變，V3不能立刻導(dǎo)通，VD3導(dǎo)通續(xù)流，uo=0。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆電路分析

?t3時(shí)刻，V1截止，而V2不能立刻導(dǎo)通，VD2導(dǎo)通續(xù)流，和VD3構(gòu)成電流通道，uo=-Ud。?到t4時(shí)刻，負(fù)載電流過零并開始反向時(shí)，VD2和VD3截止，V2和V3開始導(dǎo)通，uo仍為-Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t3全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆電路分析

?t3時(shí)刻，V1截止，而V2不能立刻導(dǎo)通，VD2導(dǎo)通續(xù)流，和VD3構(gòu)成電流通道，uo=-Ud。?到t4時(shí)刻，負(fù)載電流過零并開始反向時(shí)，VD2和VD3截止，V2和V3開始導(dǎo)通，uo仍為-Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t4全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆電路分析?t5時(shí)刻V3截止，而V4不能立刻導(dǎo)通，VD4導(dǎo)通續(xù)流，uo再次為零。?t6時(shí)刻，V2截止，而V1不能立刻導(dǎo)通，VD1導(dǎo)通續(xù)流，和VD4構(gòu)成電流通道，uo=Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3t4等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t5全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆電路分析?t5時(shí)刻V3截止，而V4不能立刻導(dǎo)通，VD4導(dǎo)通續(xù)流，uo再次為零。?t6時(shí)刻，V2截止，而V1不能立刻導(dǎo)通，VD1導(dǎo)通續(xù)流，和VD4構(gòu)成電流通道，uo=Ud。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3t4t5等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t6全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4◆電路分析?到t7時(shí)刻，負(fù)載電流過零并開始正向時(shí)，VD1和VD4截止，V1和V4開始導(dǎo)通，uo仍為Ud。?改變

就可調(diào)節(jié)輸出電壓。OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t3t4t5t6等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4t7t1思考嘗試畫出：?jiǎn)蜗嗳珮蚰孀冸娐穾Ъ冸娮柝?fù)載時(shí)，采用移相調(diào)壓方式，電路的輸出電壓和電流的波形。思考題單相全橋逆變電路全橋逆變電路?電路帶阻感負(fù)載。?共四個(gè)橋臂，可看成兩個(gè)半橋電路組合而成。?兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180°。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4等效全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4?電路分析tOOONoiot1t2V1等效U全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4?電路分析◆假設(shè)t2時(shí)刻以前V1

和V4為通態(tài)。◆t2時(shí)刻給V1和V4關(guān)斷信號(hào)，給V2和V3開通信號(hào)，則V1和V4關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2和VD3導(dǎo)通續(xù)流。tV4tOOONoiot1t2V1等效U全橋逆變電路RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4?電路分析◆假設(shè)t2時(shí)刻以前V1

和V4為通態(tài)?！魌2時(shí)刻給V1和V4關(guān)斷信號(hào)，給V2和V3開通信號(hào)，則V1和V4關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2和VD3導(dǎo)通續(xù)流。tV4ttOOONoiot1t2V1UVD2全橋逆變電路等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4?電路分析◆假設(shè)t2時(shí)刻以前V1

和V4為通態(tài)?！魌2時(shí)刻給V1和V4關(guān)斷信號(hào)，給V2和V3開通信號(hào)，則V1和V4關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2和VD3導(dǎo)通續(xù)流?！舢?dāng)t3時(shí)刻io降零時(shí)，VD2和VD3截止，V2和V3開通，io開始反向。V4VD3ttOOONoiot1t2V1等效UVD2t3V2全橋逆變電路?電路分析◆假設(shè)t2時(shí)刻以前V1

和V4為通態(tài)。◆t2時(shí)刻給V1和V4關(guān)斷信號(hào)，給V2和V3開通信號(hào)，則V1和V4關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD2和VD3導(dǎo)通續(xù)流?！舢?dāng)t3時(shí)刻io降零時(shí)，VD2和VD3截止，V2和V3開通，io開始反向。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4V4VD3V3ttOOONoiot1t2V1等效UVD2t3V2全橋逆變電路?電路分析◆同樣，t4時(shí)刻給V2和V3關(guān)斷信號(hào)，給V1和V4開通信號(hào)，則V2和V3關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1和VD4導(dǎo)通續(xù)流。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4V4VD3V3等效全橋逆變電路?電路分析◆同樣，t4時(shí)刻給V2和V3關(guān)斷信號(hào)，給V1和V4開通信號(hào)，則V2和V3關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1和VD4導(dǎo)通續(xù)流?！舢?dāng)t5時(shí)刻io降零時(shí)，VD1和VD4截止，V1和V4開通，io開始正向。RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4ttOOONoiot1t2V1UVD2t3V2t4VD1RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4V4VD3V3VD4全橋逆變電路?電路分析◆同樣，t4時(shí)刻給V2和V3關(guān)斷信號(hào)，給V1和V4開通信號(hào)，則V2和V3關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1和VD4導(dǎo)通續(xù)流。◆當(dāng)t5時(shí)刻io降零時(shí)，VD1和VD4截止，V1和V4開通，io開始正向。ttOOONoiot1t2V1UVD2t3V2t4VD1等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4全橋逆變電路?電路分析◆同樣，t4時(shí)刻給V2和V3關(guān)斷信號(hào)，給V1和V4開通信號(hào)，則V2和V3關(guān)斷，但感性負(fù)載中的電流io不能立即改變方向，于是VD1和VD4導(dǎo)通續(xù)流。◆當(dāng)t5時(shí)刻io降零時(shí)，VD1和VD4截止，V1和V4開通，io開始正向。等效RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4ttOOONoiot1t2V1UVD2t3V2t4VD1t5V1t6V2VD1VD2RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4VD4V4VD3V3VD4V4VD3V3全橋逆變電路?電路總結(jié)◆兩對(duì)橋臂交替導(dǎo)通180°。

◆輸出電壓和電流波形與半橋電路形狀相同，但幅值高出一倍?！粼谶@種情況下，要改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓Ud來實(shí)現(xiàn)。ttOOONoiot1t2V1UVD2t3V2t4VD1t5V1t6V2VD1VD2RudLVD1VD2V1V2uoCio+-VD3VD4V3V4VD4V4VD3V3VD4V4VD3V3單相電流型逆變電路學(xué)習(xí)內(nèi)容0102電流型逆變電路的特點(diǎn)單相電流型逆變電路的分析

第一部分電流型逆變電路的特點(diǎn)PART01電壓型逆變特點(diǎn)電流型逆變電路的特點(diǎn)直流側(cè)電感起緩沖無功能量的作用，不必給開關(guān)器件反并聯(lián)二極管。交流輸出電流為矩形波，與負(fù)載阻抗角無關(guān)，輸出電壓波形和相位因負(fù)載不同而不同。直流側(cè)串大電感，電流基本無脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源。單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

第二部分單相電流型逆變電路分析PART02電流型逆變電路■電路分析◆由四個(gè)橋臂構(gòu)成，每個(gè)橋臂的晶閘管各串聯(lián)一個(gè)電抗器，用來限制晶閘管開通時(shí)的di/dt。

◆采用負(fù)載換相方式工作的，要求負(fù)載電流略超前于負(fù)載電壓，即負(fù)載略呈容性?！綦娙軨和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路?！糨敵鲭娏鞑ㄐ谓咏匦尾?，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波。單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

電流型逆變電路■工作波形分析◆在交流電流的一個(gè)周期內(nèi)，有兩個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)通階段和兩個(gè)換流階段。◆t1~t2：VT1和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通階段，io=Id，t2時(shí)刻前在C上建立了左正右負(fù)的電壓。單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

電路工作波形

電流型逆變電路■工作波形分析◆在t2時(shí)刻觸發(fā)VT2和VT3開通，開始進(jìn)入換流階段。?由于換流電抗器LT的作用，VT1

和VT4不能立刻關(guān)斷，其電流有一個(gè)減小過程，VT2和VT3的電流也有一個(gè)增大過程。單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

電路工作波形

?4個(gè)晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù)載電容電壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放電回路同時(shí)放電?！桃粋€(gè)回路是經(jīng)LT1、VT1、VT3、LT3回到電容C?！塘硪粋€(gè)回路是經(jīng)LT2、VT2、VT4、LT4回到電容C。電流型逆變電路■工作波形分析◆當(dāng)t=t4時(shí)，VT1、VT4電流減至零而關(guān)斷，直流側(cè)電流Id全部從VT1、VT4轉(zhuǎn)移到VT2、VT3，換流階段結(jié)束。單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

電路工作波形

◆晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向阻斷能力，t4時(shí)刻換流結(jié)束后還要使VT1、VT4承受一段反壓時(shí)間t

，tβ=t5-t4應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq。電流型逆變電路■實(shí)際工作過程中，感應(yīng)線圈參數(shù)隨時(shí)間變化，必須使工作頻率適應(yīng)負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種控制方式稱為自勵(lì)方式。單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路

電路工作波形

◆固定工作頻率的控制方式稱為他勵(lì)方式。

◆自勵(lì)方式存在起動(dòng)問題，解決方法：

?先用他勵(lì)方式，系統(tǒng)開始工作后再轉(zhuǎn)入自勵(lì)方式。

?附加預(yù)充電起動(dòng)電路。PWM控制技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容010203什么是PWM控制PWM控制基本原理計(jì)算法和調(diào)制法

第一部分什么是PWM控制PART01概念主要應(yīng)用逆變電路概念主要應(yīng)用PWM（PulseWidthModulation）控制就是對(duì)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)，即通過對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對(duì)逆變電路的影響也最為深刻，現(xiàn)在大量應(yīng)用的逆變電路中，絕大部分都是PWM型逆變電路。

第二部分PWM控制的基本原理PART02基本原理■面積等效原理

◆是PWM控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。

◆原理內(nèi)容：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。?沖量即指窄脈沖的面積。?效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。?如果把各輸出波形用傅里葉變換分析，則其低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。

◆實(shí)例?將圖1a、b、c、d所示的脈沖作為輸入，加在圖2a所示的R-L電路上，設(shè)其電流i(t)為電路的輸出，圖2b給出了不同窄脈沖時(shí)i(t)的響應(yīng)波形。圖1形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖a)矩形脈沖b)三角形脈沖c)正弦波脈沖d)單位脈沖函數(shù)圖2沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形

a)電路b)響應(yīng)波形基本原理■用PWM波代替正弦半波

◆將正弦半波看成是由N個(gè)彼此相連的脈沖寬度為

/N，但幅值頂部是曲線且大小按正弦規(guī)律變化的脈沖序列組成的。

◆把上述脈沖序列利用相同數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦波部分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)的正弦波部分面積（沖量）相等，這就是PWM波形。

◆對(duì)于正弦波的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形?！裘}沖的寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形，也稱SPWM（SinusoidalPWM）波形。

圖3用PWM波代替正弦半波

a)正弦半波b)序列脈沖基本原理■PWM波形可分為等幅PWM波和不等幅PWM波兩種，由直流電源產(chǎn)生的PWM波通常是等幅PWM波?！龌诘刃娣e原理，PWM波形還可以等效成其他所需要的波形，如等效所需要的非正弦交流波形等。圖3用PWM波代替正弦半波

a)正弦半波b)序列脈沖

第三部分計(jì)算法和調(diào)制法PART03計(jì)算法調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法?根據(jù)逆變電路的正弦波輸出頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)，將PWM波形中各脈沖的寬度和間隔準(zhǔn)確計(jì)算出來，按照計(jì)算結(jié)果控制逆變電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形，這種方法稱之為計(jì)算法。?計(jì)算法是很繁瑣的，當(dāng)需要輸出的正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化。計(jì)算法?把希望輸出的波形作為調(diào)制信號(hào)，把接受調(diào)制的信號(hào)作為載波，通過信號(hào)波的調(diào)制得到所期望的PWM波形。?通常采用等腰三角波或鋸齒波作為載波，其中等腰三角波應(yīng)用最多。?結(jié)合具體電路（單相橋式PWM逆變電路）對(duì)調(diào)制法進(jìn)一步說明。調(diào)制法計(jì)算法和調(diào)制法◆電路工作過程?工作時(shí)V1和V2通斷互補(bǔ)，V3和V4通斷也互補(bǔ)，比如在uo正半周，V1導(dǎo)通，V2關(guān)斷，V3和V4交替通斷。

?負(fù)載電流比電壓滯后，在電壓正半周，電流有一段區(qū)間為正，一段區(qū)間為負(fù)。

√在負(fù)載電流為正的區(qū)間，V1和V4導(dǎo)通時(shí)，uo=Ud。

√V4關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流通過V1和VD3續(xù)流，uo=0。

√在負(fù)載電流為負(fù)的區(qū)間，仍為V1和V4導(dǎo)通時(shí)，因io為負(fù)，故io實(shí)際上從VD1和VD4流過，仍有uo=Ud?！蘓4關(guān)斷，V3開通后，io從V3和VD1續(xù)流，uo=0。單相橋式PWM逆變電路（調(diào)制法）OtuG1OwtOwtuoOwtOtuG2uG3uG4ioθt2t