逆变电路课件

第5章逆变电路5.1换流方式5.2电压型逆变电路5.3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节逆变电路将直流电变为交流电实用范围：办公设备：笔记本电脑、移动电话、打印机、显示器家用电器：录象机、音响、DVD、VCD及电冰箱郊外旅游：野外照明、微波炉、烹饪等户外作业：电动工具，车辆求援，抢险救灾，商业促销等休闲娱乐：手机、PDA、数码摄象机、数码相机、电池充电及GPS卫星导航等本章讲述无源逆变第5章逆变电路•引言逆变—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。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。主要应用直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等带交流负载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。直流电交流电5.1.1

逆变电路的基本工作原理S1,4闭合，S2,3断开时S1~S4是桥式电路的4个臂，由器件及辅助电路组成。改变开关切换频率，可改变输出交流电频率。S1,4断开，S2,3闭合时uo=-Uduo=UdUduoUd-Udtt开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断研究换流方式主要是研究如何使器件关断。本章换流及换流方式问题最为全面集中,因此安排在本章集中讲述。5.1.2换流方式分类换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。负载换流工作波形

?t?t?t?tOOOOiit1b)a)uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT45.1.2换流方式分类由负载提供换流电压的换流方式3）负载换流VT1,4通时，电容上电压：VT2,3承受正向电压此时触发VT2,3能通VT2,3导通后，VT1,4承受反压实现负载换流什么样的电路能实现负载换流？关断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设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流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。5.1.2换流方式分类4)强迫换流（ForcedCommutation）先使晶闸管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加上反向电压。电流在支路内部终止流通而变为零，称为熄灭。电压型逆变电路VoltageSourceTypeInverter-VSTI直流侧是电压源电流型逆变电路CurrentSourceTypeInverter-VSTI直流侧是电流源5.2电压型逆变电路1）逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同2）电压型逆变电路的特点(1)直流侧为电压源或并联大电容，相当于大电源。(2)输出电压为矩形波，且与φ无关输出电流因负载阻抗不同而不同。(3)阻感负载时需提供无功功率。为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四个桥臂，可看成两个半桥组合而成两对桥臂交替导通180°输出电压和电流波形同半桥电路形状改变U0只能通过改变Ud来实现5.2.1单相电压型逆变电路2)全桥逆变电路ttuG1,4uG2,3t1t2t3tiouot4t5器件导通情况控制信号u0i0V1,4导通，u0=UdVD2,3导通，u0=-UdV2,3导通，u0=-UdVD1,4导通，u0=Ud开V1,4,关V2,3开V2,3,关V1,4开V1,4,关V2,3V1,4VD2,3V2,3VD1,4VD1,4-Ud-UdUdUdUd+-+--tuG1tuG2tuG3tuG4t1t2iotuo调q调输出电压5.2.1单相电压型逆变电路阻感负载时，可移相调压t3t4t5t6t7t8V1,4V2,3VD2器件导通情况V1V2V1,4VD4VD3VD3VD1VD4UdtuUN'5.2.2三相电压型逆变电路波形分析负载对称时uUN+uVN+uWN=0Ud6uVN'tuWN'tuUVtuNNtuUNtiUtidt2Ud3Ud3负载已知时，可由uUN波形求出iU波形。uVNtuWNt基本工作方式—180°导电方式每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相差120°。任一瞬间有三个桥臂同时导通每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为纵向换流。应用最广主要用于中大功率交流电动机调速系统。是电流型三相桥式逆变电路。各桥臂的晶闸管和二极管串联使用。120°导电工作方式，输出波形和图5-14的波形大体相同。强迫换流方式，电容C1~C6为换流电容。5.3.2三相电流型逆变电路串联二极管式晶闸管逆变电路-+UVW+-UVWa)+-UVWb)-+UVWc)d)VT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdiViViU=Id-iV换流过程分析等效换流电容概念：分析从VT1向VT3换流时，C13就是C3与C5串联后再与C1并联的等效电容5.3.2三相电流型逆变电路5.4多重逆变电路和多电平逆变电路电压型逆变电路——输出电压是矩形波，电流型逆变电路——输出电流是矩形波，含有较多谐波。多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦。多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦。三电平逆变电路5.4.2多电平逆变电路也称中点钳位型逆变电路电路构成特点每桥臂由两个全控器件串联构成，两者中点通过钳位二极管和直流侧中点相连以U相为例分析工作情况V11和V12（或VD11和VD12）通，V41和V42断，UO'间电位差为Ud/2。V41和V42（或VD41和VD42）通，V11和V12断，UO’间电位差为-Ud/2。V12和V41导通，V11和V42关断时，UO‘间电位差为0。V12和V41不能同时导通。iU>0时，V12和VD1导通。iU<0时，V41和VD4导通。线电压的电平相电压相减得到线电压。输出线电压有±Ud、±Ud/2和0五种电平比两电平逆变电路多两种电平。输出电压谐波少于两电平逆变电路突出优点：主开关器件承受电压为Ud/2回顾三相电压型桥式逆变电路,相电压有Ud/2两种电平,称为两电平逆变电路+-小结第5章逆变电路•小结讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC更为基本、更为重要换流方式分为外部换流和自换流两大类外部换流：电网换流和负载换流；自换流：器件换流和强迫换流晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重要性有所下降。逆变电路分类方法按直流侧电源性质分类，分为电压型和电流型两类。电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电路有更深刻的认识负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路。电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路。无换相器电动机的基本电路5.3.2三相电流型逆变电路实例：无换向器电动机电流型三相桥式逆变器驱动同步电动机，负载换流。工作特性和调速方式和直流电动机相似，但无换向器，因此称为无换向器电动机。wtuuuuOOOOOwtwtwtOwtwtVT4导通UVWiViWiUudMVT1导通VT3导通VT6导通VT5导通VT2导通uVT1BQ——转子位置检测器，检测磁极位置以决定什么时候给哪个晶闸管发出触发脉冲。无换相器电动机电路工作波形无换相器电动机的基本电路5.3.2三相电流型逆变电路itOtOtOtOIdiViWuUVU1)电路分析基本工作方式是120°导电方式－每个臂一周期内导电120°，每个时刻上下桥臂组各有一个臂导通，换流方式为横向换流。5.3.2三相电流型逆变电路2)波形分析输出电流波形和负载性质无关，正负脉冲各120°的矩形波。输出电流和三相桥整流带大电感负载时的交流电流波形相同，谐波分析表达式也相同。输出线电压波形和负载性质有关，大体为正弦波。输出交流电流的基波有效值。ttOuOiUCOuC13uC5uC3-UCOIdiUiVt1t2t3串联二极管晶闸管逆变电路换流过程波形5.3.2三相电流型逆变电路波形分析电感负载时，uC13、iU、iV及uC1、uC3、uC5波形。uC1的波形和uC13完全相同，从UC0降为－UC0。C3和C5是串联后再和C1并联的，电压变化的幅度是C1的一半。uC3从零变到-UC0，uC5从UC0变到零。这些电压恰好符合相隔120°后从VT3到VT5换流时的要求。

1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？

2．换流方式各有那几种？各有什么特点？

3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。

4．电压型逆变电路中反馈二极管的作用是