详细逆变电路

1、第4章：无源变频电路，4.1逆变器的性能指标与分类4.2变频电路的工作原理4.3电压型变频电路4.4电流型变频电路4.5负载变频电路，4.1逆变器的性能指标与分类，1 )将变频电路的交流端接至交流网，向同频率的交流电力网反向传输直流电力。 2 )应用：直流电机的可逆调速、绕线型鼠笼式电机的串级调速、高压直流输电和太阳能光伏发电等方面。 1 )定义：逆变器的交流侧不与电力网相连，直接与负载相连，将直流电反向变换为某一频率或可变频率的交流供电负载2 )应用：在交流电机的逆变器调速、感应加热、无供电中断电源等方面应用十分广泛，是构成电力电子技术的重要内容。 1、有源反变换：2、2、2、无源反变换：4

2、.1.1反电流互感器的性能指标、(1)谐波系数HF :谐波成分的有效值与基波分量的有效值之比。 (2)总间谐波系数：总间谐波系数表示实际波形与其基本波的接近程度。 (5)电磁干扰作用(EMI )和电磁兼容性(EMC )，(3)逆变器效率(4)测量单位重量输出功率：逆变器输出功率密度的指标。 4.1.2变频电路的分类、电压类型：输入侧连接有大电容，输入直流电源为恒压源，逆变器将直流电压转换为交流电压。 电流型：输入端与大电感量串联，输入直流电源为恒流源，逆变器将输入的直流电流转换为交流电流后输出。 (1)、根据输入直流电源的特点分类、半桥变频电路全桥变频电路和云推送变频电路及其他形式：单管晶体管

3、变频电路。 (2)根据电路构成特征的分类，4.1.2变频电路的分类，(3)根据换流方式的分类，(4)根据负载特征的分类，非谐振式变频电路谐振式变频电路，负载换流型变频电路脉冲换流型变频电路和自换流型变频电路。 4.1.3逆变电路用途，1，可作为逆变变压器电源(VVVF )，主要用于交流电滚子的调速。 2、能够制作恒定频率恒压电源(CVCF )，其典型代表是无供电中断电源(UPS )、飞机电源、机车照明、通讯等辅助电源也使用CVCF电源。 3 .感应加热电源，例如中频电源、射频波电源等。逆变器的用途非常广泛：4.2变频电路的工作原理、开关T1、T4闭合、开关T2、T3断开： u0=Ud； 开关T

4、1、T4打开，T2、T3关闭： u0=Ud。 如果以频率fS交替切换开关T1、T4和T2、T3，则在电阻r中得到图4.2.4(b )所示的交变电压波形，其周期Ts=1/fS，直流电压e成为交流电压uo。 uo中包含各间谐波，如果想得到正弦波电压，可以通过过滤烟嘴过滤烟嘴得到。 图4.2.1单相桥变频电路的工作原理，1，主要功能：与图4.2.1(a )对应的主电路开关T1T4，实际上是各种半导体开关老虎钳的理想模型。 变频电路中常用的开关解老虎钳是高速晶体闸流管、可关断晶体闸流管(GTO )、大功率晶体管(电力晶体管)、功率增强型场效应晶体管(MOSFET )、绝缘男同性恋晶体管(IGBT )。

5、 将直流电力转换为相反频率或可变频率的交流电力，提供给负载。 2、工作原理：由两个导电臂组成，每个导电臂由一个全电容特罗尔老虎钳和一个反并联二极管组成。 在直流侧连接有两个相互串联连接的一盏茶大小的电容器C1和C2，满足C1=C2。 假设电感性负载连接在a、0两点之间。 在T1和T2之间存在用于避免上下直通的死区，死区内两个晶体闸流管都没有驱动信号。 1 .电压型变频电路半桥变频电路的构成和波形：4.3.1电压型单相半桥变频电路，4.3电压型变频电路，动态视频，输出电压有效值为：傅里叶分析，输出电压瞬时值为：中，输出电压角频率。 当n=1时，该基波分量的有效值为：(4.3.1)、(4.3.2)

6、、(4.3.3)，在一个周期内，功率晶体管T1和T2的基极信号分别为半周正偏置当负载为电阻负载时，在时刻t2在先，T1时驱动信号导通，t2断开时，u0=Ud/2。 在t2时间节点中截止的T1向云同步输出导通信号到t2。 由于电感性负载中的电流I。 由于无法立即改变方向，因此D2导通持续流，u0=Ud /2。 t3时刻。 下降到零，D2截止，T2导通，I。 反方向开始变大，此时也残留u0=Ud /2。 当在t4时刻使T2截止时，向云同步T1输出导通信号，以利用电感性负载中的电流I。 不能马上改变方向，D1先导通续流，此时也有u0=Ud /2的t5时刻I。 下降到零，T1导通，u0=Ud /2；图

7、4.3.1电压型半桥变频电路及其电压电流波形、2、工作原理：缓冲器电感量种子文件反馈的无机能量、缺点：1 )交流电压振幅仅Ud/2 )直流侧必要分压电容器3 )为了使负载电压接近正弦波，通常在输出端连接LC滤波器，输出滤波器LC是逆变器输出电压优点：简单，使用去老虎钳少，应用：数kW以下的小电力逆变电源用，4.3.2电压型单相全桥变频电路，全特罗尔型开关去老虎钳T1和T4构成一对臂，T2和T3构成一对臂，T1和T4接通到云同步，断开T2和T3接通到云同步T1(T)4和T2(T3)的驱动信号是互补的，即，当T1和T4有驱动信号时，T2和T3没有驱动信号，相反，两对臂分别交替导通180。 1、电路

8、工作过程：输出方波电压瞬时值：输出方波电压有效值：基波分量有效值：图4.3.2电压型单相全桥变频电路和电压、电流波形图、(4.3.6)、(4.6 )、1 )在纯电阻负载的情况下，在0tTs4、Ts2t3Ts4之间D1、D4导通，产生负载电流的持续电流作用、图4.3.2电压型单相全桥变频电路和电压电流波形图、2 )感应负载时，开始负载电流峰值为、(4.3.7)、0t期间、T1和T4有驱动信号，电流i0在t期间，i0为正值，T1和T4导通。 在t期间，T2和T3中有驱动信号，电流i0为负值，因此，T2、T3不导通，D2、D3导通，发挥负载电流的持续流动作用，u0=Ud。 在t2期间，t2和T3导通

9、。 3 )电阻负载RL的情况下，图4.3.2电压型单相全桥变频电路和电压电流波形图，图4.3.2(e )表示RL负载时的直流电源输入电流的波形。 图4.3.2(f )表示RL负载时的直流电源输入电流的波形。 4.3.3电压型三相桥变频电路、电压型三相桥变频电路的基本动作方式为180导电型，即各臂的导电角为180，为同相的上下臂交替导电的纵换流方式，各相开始导电的时间依次相差120。 在1个周期内，6个开关管触发器导通的顺序是T1T2 T3 T4 T5T6，依次离开60，在任何时刻3个管都与云同步导通，导通的组合顺序是T1T2T3、T2T3T4、T3T4T5、T4T5T6、T5T6T1、T6T1

10、T2 在00、ug20、ug30中，T1、T2、T3导通， 2、各相的负载相电压和线电压波形：通过同样的思维方法，得到其馀5小时区域的值、线电压、相间电压、图4.3.4，3、负载相电压和线电压振幅分析：利用玻利夫分析，其相电压的瞬时值为，基相电压振幅值(4.3.8)、(4.3.8) 由上式可知，如果是负载相电压，则其线间电压的瞬时值为，线间电压基础振幅值，(4.3.11 )、(4.3.10 )，由上式可知，在负载线间电压中没有3次间谐波，仅包含更高次的奇数次间谐波，n次间谐波振幅值为基础振幅值的1/2表4.3.1三相桥变频电路的动作状态表、4.4.1电流型单相桥变频电路在T1、T4导通、T2、

11、T3截止时，I0=Id。 相反，I0=-Id。 当用频率f交替地切换开关管T1、T4和T2、T3时，在负载获得如图4.4.1(b )所示的电流波形。 输出电流波形为矩形波，与电路负载的性质无关，输出电压波形由负载的性质决定。 在主电路的开关管中采用自截止去老虎钳的情况下，如果不能在其反方向承受高电压，则需要在各开关老虎钳的支路中串联接通二极管。图4.4.1电流型单相桥变频电路及电流波形、1、电路动作过程：防止反相高压、恒流大电感量、4.4电流型变频电路，其中基极乐队宽度值I01m和基波有效值I01分别为(4.4.1)、(4.4.1)2.电流波形残奥计的校正： 图4.4.1电流型单相桥变频电路及

12、电流波形、导电方式为120导通、横换流方式，在任意瞬间仅2个桥臂导通。 导通顺序是1T2T3T4T5T6，按顺序60间隔，各臂120导通。 这样，对于每个时刻，使得上臂组和下臂组分别导通一个臂。 输出电流波形与负载的性质无关。 输出电压波形由负载的性质决定。图4.4.3电流型三相桥式变频电路的原理图及输出电流波形，(4.4.4)、1、运作模式：输出电流的基波有效值I01与直流电流Id的关系式，定义为：4.5负载变频电路4.5.1并联谐振式变频电路1、电路构成2、动作原理3， 电路残奥仪表校正计算4.5.2串联谐振式变频电路1、电路构成2、工作原理、4.5.1并联谐振式变频电路、负载为中频电炉，

13、实际上作为加感线圈的负载功率因数低，因此并联补偿电容器c。 电容器c和电感量l、电阻r构成并联谐振电路，所以将该电路称为并联谐振式变频电路。 由于本电路需要负载换流、即负载电流的超前电压，因此补偿电容使负载过补偿，使负载电路以小电容性的失调动作。图4.6.1并联谐振式变频电路的原理图，电路结构：限制小电感量、晶体闸流管电流的爬升率，由于大滤波器电感量、并联谐振式变频电路为电流型，其交流输出电流波形接近矩形波，包括基波和各间谐波。 由于工作时晶体闸流管交替启动的频率接近负载电路的谐振频率，因此负载对基波呈现高阻抗，对间谐波呈现低阻抗，间谐波在负载电路中几乎不产生电压降，因此负载电压波形为正弦波。

14、 另外，因为基波的频率比负载谐振频率稍大，所以负载电路呈电容性，io超前电压uo为一定角度，达到了自动换流截止男同性恋管的目的。图4.6.3并联谐振式变频电路的原理图及其动作波形，动作原理：图4.6.2并联谐振式变频电路的换流的动作过程，变频电路的换流的动作过程，t2时间节点触发t2、T3，电路开始换流。 当T2、T3导通时，负载的两端电压施加到T1、T4的两端，T1、T4受到负压而截止。 由于反转相位电抗器LT串联连接在各个晶体闸流管上，因此T1和T4不能在t2时刻立即截止，并且t2和T3中的电流也不能立即增加至稳定值。 在换流期间，4个晶体闸流管都导通，时间短，由于大电感量Ld的恒流作用，

15、电源不会短路。 在t=T4的时刻T1、T4电流减少为零而截止，直流侧电流Id全部从T1、T4转移到T2、T3，换流过程结束。 t4-t2=tr称为换流时间。 从T1、T4的电流成为零开始，到恢复正向切断能力需要时间，因此换流结束后，对T1、T4施加逆压时间t来保证可靠的切断。 t=t5t4必须大于关晶体闸流管时间tq。 图4.6.3并联谐振变频电路的原理图及其工作波形，输出电压u0过零之前的t时间节点必须触发器T2、T3，将t称为触发器读取前时间，以保证电路的可靠换流。 为了安全起见，公式中的k设为大于1的安全系数，一般设为23。负载的功率因数角由负载电流和电压的相位差决定，从图3.6.3可知

16、，这里是电路的工作频率。 图4.6.3并联谐振式逆变器动作波形，(4.6.2)、(4.6.1)中，忽略换流过程时，i0为矩形波。 在傅里叶级数上展开的(4.6.4)、(4.6.5)、(4.6.7)基波电流有效值、变频电路的输入功率Pi、变频电路的输出功率Po为Po的电路或为了续流而设置了反并联二极管D1D4。 补偿电容器c和负载电感量线圈构成串联谐振电路。 为了实现负荷换流，要求补偿以后的总负荷呈现电容性。 设图4.6.4串联谐振式变频电路、1、电路构成、4.5.2串联谐振式变频电路、晶体闸流管T1、T4导通，电流从a向b流动，uo左右为负。 因为电流超前电压，所以t=t1时，电流为零。 tt1时，电流相反。 因为