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福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,第8章逆變電路,引言8.1無源逆變及基本電路8.2電壓型和電流型逆變器8.3脈寬調(diào)制（PWM）型逆變電路8.4軟開關(guān)技術(shù)本章小節(jié),福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,第8章逆變電路?引言,逆變的概念逆變——與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電。交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變。交流側(cè)接負(fù)載，為無源逆變。逆變與變頻變頻電路：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。主要應(yīng)用各種直流逆變電源，如蓄電池、干電池、太陽能電池等。交流電機(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。,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,8.1無源逆變及基本電路,8.1.1逆變電路的基本工作原理8.1.2逆變電路的換相8.1.3基本逆變電路,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,以單相橋式逆變電路為例說明最基本的工作原理,8.1.1逆變電路基本工作原理,圖8-1逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),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。,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,8.1.1逆變電路基本工作原理,,,,,,,,+-,S1、S4閉合、S2、S3斷開,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,8.1.1逆變電路基本工作原理,,,,,,,,-+,S1、S4斷開、S2、S3閉合,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,逆變電路最基本的工作原理——改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率。,電阻負(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。,8.1.1逆變電路基本工作原理,阻性,阻感性,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,換相——電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過程，也稱為換相。,8.1.2逆變電路的換相,開通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使器件開通。關(guān)斷：全控型器件可通過門極關(guān)斷。半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷。一般在晶閘管電流過零后施加一定時(shí)間反壓，才能關(guān)斷。研究換相主要是研究如何使器件關(guān)斷。,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,1)器件換相（DeviceCommutation）利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換相。在采用IGBT、電力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的電路中的換相方式是器件換相。2)電網(wǎng)換相（LineCommutation）電網(wǎng)提供換相電壓的換相方式。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。,8.1.2逆變電路的換相,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,3)負(fù)載換相（LoadCommutation）由負(fù)載提供換相電壓的換相方式。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)載換相。4)強(qiáng)迫換相（ForcedCommutation）設(shè)置附加的換相電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反壓或反電流的換相方式稱為強(qiáng)迫換相。通常利用附加電容上所儲(chǔ)存的能量來實(shí)現(xiàn)，因此也稱為電容換相。,8.1.2逆變電路的換相,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,換相方式分為外部換相和自換相兩大類，外部換相包括電網(wǎng)換相和負(fù)載換相兩種，自換相包括器件換相和強(qiáng)迫換相兩種。晶閘管時(shí)代十分重要，全控型器件時(shí)代其重要性有所下降。,8.1.2逆變電路的換相,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,8.1.3基本逆變電路,半橋逆變電路全橋逆變電路,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,半橋逆變電路,,,,t1~t2：C1——V1——負(fù)載，輸出電壓右正左負(fù),,-+,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,半橋逆變電路,t2~t3：C2——VD2——負(fù)載，二極管VD2續(xù)流，輸出電壓左正右負(fù),,,,,+-,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,t3~t4：C2——V2——負(fù)載，輸出電壓右正左負(fù),,,,,+-,半橋逆變電路,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,,,,,-+,t4~t5：C1——VD1——負(fù)載，二極管VD1續(xù)流，輸出電壓左負(fù)右正,半橋逆變電路,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,半橋逆變電路,,工作原理V1和V2柵極信號(hào)在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，兩者互補(bǔ)，輸出電壓uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2。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,起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，又稱續(xù)流二極管。,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,半橋逆變電路,優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，使用器件少。缺點(diǎn)：輸出交流電壓幅值為Ud/2，且直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要控制兩者電壓均衡。應(yīng)用：用于幾kW以下的小功率逆變電源。單相全橋、三相橋式都可看成若干個(gè)半橋逆變電路的組合。,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,全橋逆變電路,特點(diǎn)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。輸出電壓合電流波形與半橋電路形狀相同，幅值高出一倍。,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,8.2電壓型和電流型逆變器,1）逆變電路的分類——根據(jù)直流側(cè)電源性質(zhì)的不同,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,8.2電壓型和電流型逆變器,2）電壓型逆變電路的主要特點(diǎn),(1)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)。(2)輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同。(3)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。,電壓型單相橋式逆變電路,福建工程學(xué)院電子信息與電氣工程系《電力電子技術(shù)》,3）電流型逆變電路主要特點(diǎn)(1)直流側(cè)串大電感，電流基本無脈動(dòng)，相當(dāng)于電流源。,電流型三相橋式逆變電路,(2)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。(3)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。電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路仍應(yīng)用較多。換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流。,8.2電壓型和電流型逆變器,