1、第五章第五章 逆变电路逆变电路 本章所要讲述的内容本章所要讲述的内容1)1)基本概念基本概念2)2)逆变器基本工作原理逆变器基本工作原理3)3)换流方式换流方式4)4)电压型逆变电路电压型逆变电路 本章重点本章重点 基本概念、换流方式、单相全桥电压型无源基本概念、换流方式、单相全桥电压型无源逆变电路、三相电压型逆变电路（逆变电路、三相电压型逆变电路（180180o o导电方式）导电方式）工作原理与波形分析工作原理与波形分析 第第2页页n逆变的概念逆变的概念 逆变逆变与整流相对应，将直流电变成交流电。与整流相对应，将直流电变成交流电。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
2、，为交流侧接负载，为无源逆变无源逆变。逆变与变频逆变与变频 变频电路变频电路：分为：分为交交变频交交变频和和交直交变频交直交变频两种。两种。交直交变频由交直变换（交直交变频由交直变换（整流整流）和直交变换两部分）和直交变换两部分组成，后一部分就是组成，后一部分就是逆变逆变。n主要应用主要应用n各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池向各种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池向交流负载供电等。交流负载供电等。n交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热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源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。基本概念基本概念第
3、第3页页5.1 换流方式换流方式最基本的工作原理最基本的工作原理 n改变两组开关切换频率，改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。可改变输出交流电频率。n改变输入直流电压的大小改变输入直流电压的大小可改变交流电的幅值。可改变交流电的幅值。1.逆变器基本工作原理逆变器基本工作原理tuoiot1t2a)b)图图5.1 逆变电路及其工作波形逆变电路及其工作波形负载S1S2S3S4iouoUd第第4页页5.1 换流方式换流方式开通：开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断：关断：v全控型器件可通过门极关断。全控型器件可通过门极关断。v半控型器件晶闸管，必须利用
4、外部条件才能关半控型器件晶闸管，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，断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。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。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。2.换流方式换流方式第第5页页5.1 换流方式换流方式总共有四种换流方式总共有四种换流方式1.器件换流器件换流 电网换流电网换流负载换流负载换流.强迫换流强迫换流第第6页页5.1 换流方式换流方式 器件换流（器件换流（Device CommutationDevice Commut
5、ation）利用全控型器件的自利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用关断能力进行换流。在采用IGBT、电力、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。电网换流（电网换流（Line CommutationLine Commutation）电网提供换流电压的换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。不需要器件具有门极可关断能力，但关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交不适用于没有交流电网的无源逆变电路流电网的无源逆变电
6、路。负载换流（负载换流（Load CommutationLoad Commutation）由负载提供换流电压的由负载提供换流电压的换流方式。负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实换流方式。负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流，即电容性负载都可实现负载换流。现负载换流，即电容性负载都可实现负载换流。强迫换流（强迫换流（Forced CommutationForced Commutation）设置附加的换流电路，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的换流方式称为给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换流方式称为强强迫换流迫换流。通常利用附加电容上所储存的能量
7、来实现，因此也通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为称为电容换流电容换流。第第7页页电压型逆变电路的特电压型逆变电路的特点点 (1)(1)直流侧为电压源直流侧为电压源或并联大电容，直流侧或并联大电容，直流侧电压基本电压基本无脉动无脉动。(2)(2)输出电压为矩形输出电压为矩形波，输出电流因负载阻波，输出电流因负载阻抗不同而不同。抗不同而不同。5.2 电压型逆变电路电压型逆变电路图图5.2 单相全桥电路单相全桥电路(3)(3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向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，逆变桥各臂并直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂
8、并联反馈二极管。联反馈二极管。第第8页页5.2.1 单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路全桥逆变电路全桥逆变电路 共四个桥臂，可看成两个共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。半桥电路组合而成。两对桥臂交替导通两对桥臂交替导通180。输出电压和电流波形与半输出电压和电流波形与半桥电路形状相同，幅值高桥电路形状相同，幅值高出一倍。出一倍。改变输出交流电压的有效改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压值只能通过改变直流电压Ud来实现。来实现。b)a)图图5.3 单相全桥逆变电路的移相调压方式单相全桥逆变电路的移相调压方式第第9页页 阻感负载时，可采用移相的方阻感负载时，可采用移相的方式来调节输
9、出电压式来调节输出电压移相调压移相调压。V3的的栅栅极信号比极信号比V1落后落后（0 180）。）。V3、V4的栅极的栅极信号分别比信号分别比V2、V1的超前的超前180o-。输出电压是正负各为。输出电压是正负各为的脉的脉冲。冲。改变改变q q就可调节输出电压。就可调节输出电压。5.2.1 单相电压型逆变电路单相电压型逆变电路tOtOtOtOtOq qb)uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo第第10页页5.2.2 三相电压型逆变电路三相电压型逆变电路图图5.4 三相电压型桥式逆变电路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三个单相逆变电路可组合成一个三相
10、逆变电路 应用最广的是三相桥式逆变电路应用最广的是三相桥式逆变电路第第11页页基本工作方式基本工作方式180180导电方式导电方式 每个桥臂导电每个桥臂导电180180，同一相上下两臂交替导同一相上下两臂交替导电，各相开始导电的角电，各相开始导电的角度相差度相差120 120。任一瞬间有三个桥臂同任一瞬间有三个桥臂同时导通。时导通。每次换流都是在同一相每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也上下两臂之间进行，也称为称为纵向换流纵向换流。5.2.2 三相电压型逆变电路三相电压型逆变电路图图5.4 三相电压型桥式逆变电路三相电压型桥式逆变电路第第12页页5.2.2 三相电压型逆变电路三相电压型逆变电路图图5.5电压型三相桥式逆变电路电压型三相桥式逆变电路的工作波形的工作波形第第13页页 掌握掌握逆变电路的基本概念逆变电路的基本概念 掌握掌握换流方式的类型换流方式的类型 掌握掌握单相电压型全桥无源逆变电路的工作原理单相电压型全桥无源逆变电路的工作原理合波形分析合波形分析 掌握掌握三相电压型逆变电路的工作原理和和波形三相电压型逆变电路的工作原理和和波形5.6 小结小结第第14页页本章结束本章结束
