电力电子技术课件第4章逆变电路

第四章逆变电路4.1换流方式4.2电压型逆变电路4.2电流型逆变电路5.4多重逆变电路和多电平逆变电路

本章小结1.逆变的概念

逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。交流侧接电网，为有源逆变。

交流侧接负载，为无源逆变。2.逆变与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。3.主要应用

各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。4.分类按换流方式分：器件换流、电网换流、强迫换流、负载换流。按输出相数分：单向、三相。按直流电源的性质分：电压型、电流性两大类。4.1换流方式

4.1.1逆变电路的基本原理

逆变电路最基本的工作原理

——改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流，也称为换相。4.1.2换流方式分类

⑵电网换流电网提供换流电压的换流方式。⑴器件换流

利用全控型器件的自关断能力进行换流。IGBT、电力MOSFET

、GTO、GTR⑶负载换流由负载提供换流电压的换流方式。t1⑷强迫换流

①设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向压或反向电流的换流方式称为强迫换流。②通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。③分类由换流电路内电容直接提供换流电压直接耦合式强迫换流通过换流电路内的电容和电感的耦合来提供换流电压或换流电流电感耦合式强迫换流图5-3直接耦合式强迫换流原理图直接耦合式强迫换流—电压换流图5-4电感耦合式强迫换流原理图电感耦合式强迫换流—电流换流换流方式总结：器件换流——适用于全控型器件其余三种方式——针对晶闸管器件换流和强迫换流——属于自换流电网换流和负载换流——属于外部换流当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭。逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路直流侧是电压源电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路直流侧是电流源4.2电压型逆变电路

电压型逆变电路的特点:⑴直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本

无脉动。⑵输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。⑶阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。1.半桥逆变电路

VD1、VD2称为反馈二极管

又称续流二极管优点：电路简单，使用器件少。缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。应用：用于几kW以下的小功率逆变电源。单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。2.全桥逆变电路

⑵输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。⑶改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压Ud来实现。⑴共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通180°。②改变q就可调节输出电压。①V3的基极信号比V1落后q

（0＜

q

＜180°）。

V3、V4的栅极信号分别比

V2、V1的前移180°-q。输出电压是正负各为q的脉冲。移相调压⑶带中心抽头变压器的逆变电路

与全桥电路的比较：器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高一倍。比全桥电路少用一半开关器件。必须有一个变压器。4.2.3三相电压型逆变电路

基本工作方式——180°导电方式图5-9三相电压型桥式逆变电路三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路波形分析⑴负载线电压图5-9三相电压型桥式逆变电路⑵负载相电压⑶负载中点和电源中点间电压uNN’负载三相对称时有uUN+uVN+uWN=0，于是图5-9三相电压型桥式逆变电路防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，应采取“先断后通”一是输出电压是方波，其谐波成分大，对交流负载的正常工作不利，同时干扰其它的电器设备，造成电网的电力公害；方波逆变器电压的控制多采用脉冲幅值调制（PAM）控制方式，即电压控制与频率控制分开进行。PAM控制的主要问题：二是由于是通过改变直流电压（或电流）来改变输出的交流电压（或电流）的大小，而中间直流电路中有大电容（或电感），其电压（电流）的改变需要较长的时间，故动态响应特性差；三是由于有两个功率调节环节，所以系统的结构与控制比较复杂，效率低。本章小结与其它章的关系1.本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整。2.下一章的PWM控制技术在逆变电路中应用最多，绝大部分逆