电力电子大学教程第4章--逆变电路m.

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1、 第第4章章 逆变电路逆变电路逆变电路逆变电路将直流电变为交流电将直流电变为交流电实用范围：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 产品特点：产品特点：1、采用进口元器件制造，先进的电路设计，使得逆变器、采用进口元器件制造，先进的电路设计，使得逆变器的转换效率高达的转换效率高达90%，严格生产质量管理体系，现代化流，严格生产质量管理体系，现代化流水生产，保证了产品质量。水生产，

2、保证了产品质量。2、内部保护电路防止了电脉冲或电压波动的影响，能承、内部保护电路防止了电脉冲或电压波动的影响，能承受压缩机、电视显示器等冲击功率较大的用电器安全启动，受压缩机、电视显示器等冲击功率较大的用电器安全启动，电源开关可彻底切断内部电路，断后可保护电瓶不受损失。电源开关可彻底切断内部电路，断后可保护电瓶不受损失。3、自我保护设计，使得当电压低于、自我保护设计，使得当电压低于10V时，就会自动关时，就会自动关闭，保证了蓄电池有足够的电能启动车辆。闭，保证了蓄电池有足够的电能启动车辆。4、过热或过、过热或过载时会自动关闭；恢复正常后又会自动启动。工作时无噪载时会自动关闭；恢复正常后又会自动

3、启动。工作时无噪音，正常使用可运行多年不需维护。音，正常使用可运行多年不需维护。5、输入输出方式多、输入输出方式多样：样：12V输入、输入、24V输入、点烟器输入、电瓶直接输入；输入、点烟器输入、电瓶直接输入；220V交流输出、交流输出、110V交流输出等，完全能满足国内外用交流输出等，完全能满足国内外用户对交流用电的需求。户对交流用电的需求。 本章讲述无源逆变本章讲述无源逆变第第4章章 逆逆变电路变电路 引言引言逆变逆变与整流相对应，直流电变成交流电与整流相对应，直流电变成交流电交流侧接电网，为交流侧接电网，为有源逆变有源逆变。交流侧接负载，为交流侧接负载，为无源逆变无源逆变。逆变与变频逆变

4、与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。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，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。后一部分就是逆变。主要应用主要应用直流电源，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。力电子装置的核心部分都是逆变电路。直流电交流电4.1.1 逆变电路的基本工作原理逆变电路的基本工作原理S1,4闭合闭合，S2,3

5、断开断开时S S1 1S S4 4是桥式电路的是桥式电路的4 4个臂，个臂，由器件及辅助电路组成。由器件及辅助电路组成。改变开关切换频率，可改变开关切换频率，可改变输出交流电频率改变输出交流电频率S1,4断开断开，S2,3闭合闭合时u uo o=-U=-Ud du uo o=U Ud dU Ud du uo oU Ud d-U-Ud dtt开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：关断：全控型器件可通过门极关断。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。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

6、一定时间反压，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。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本章换流及换流方式问题最为全面集中, ,因此安排在因此安排在本章集中讲述。本章集中讲述。 4.1.2 换流方式分类换流方式分类换流换流电流从一个支路向另一个支路转移的过程，电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为也称为换相换相。 4.1.2 换流方式分类换流方式分类1) 器件换流器件换流（Device Commutation）利用全控型器件的自关断能力进行换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用在采用IG

7、BT 、电力、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。件的电路中的换流方式是器件换流。2) 电网换流电网换流（Line Commutation）电网提供换流电压的换流方式。电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。网的无源逆变电路。3) 负载换流负载换流（Load Commutation）4) 强迫换流强迫换流（Forced Commutatio

8、n）负载换流工作波形负载换流工作波形 ?t?t?t?tOOOOiit1b)a)uouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4 4.1.2 换流方式分类换流方式分类由负载提供换流电压的换流方式由负载提供换流电压的换流方式3 3）负载换流）负载换流VT1,4通时，电容上电压：通时，电容上电压：VT2,3承受正向电压承受正向电压此时触发此时触发VT2,3 能通能通VT2,3导通后，导通后， VT1,4承受反压承受反压 实现负载换流实现负载换流什么样的电路能实现负载换流？什么样的电路能实现负载换流？关断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

9、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电容换流。 4.1.2 换流方式分类换流方式分类4)强迫换流强迫换流（Forced Commutation）先使晶闸管电流减为零，然后通过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。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，称为电流在支路内部终止流通而变为零，称为熄灭熄灭。电压型逆变电路电压型逆变

10、电路 Voltage Source Type Inverter-VSTIVoltage Source Type Inverter-VSTI直流侧是直流侧是电压源电压源电流型逆变电路电流型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTICurrent Source Type Inverter-CSTI直流侧是直流侧是电流源电流源4.2 电压型逆变电路电压型逆变电路1）逆变电路的分类 根据直流侧电源性质的不同根据直流侧电源性质的不同2 2）电压型逆变电路的特点电压型逆变电路的特点(1)(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧为电压源或并联大电容， 相当于大电源。相当于大

11、电源。(2)(2)输出电压为矩形波，且与输出电压为矩形波，且与无关无关 输出电流因负载阻抗不同而不同。输出电流因负载阻抗不同而不同。(3)(3)阻感负载时需提供无功功率。为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供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管4.2.1 单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路ttuG1uG2t1t2t3tiouot4t5器件导通情况器件导通情况控制信号控制信号u0i0开开V1,关关V2开开V2,关关V1V1VD2V2VD1VD1+-+-工作原理工作原理1 1）半桥逆变电路半桥逆变电路V1V1和和