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1、福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,第8章 逆变电路,引言 8.1 无源逆变及基本电路 8.2 电压型和电流型逆变器 8.3 脉宽调制（PWM）型逆变电路 8.4 软开关技术 本章小节,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,第8章 逆变电路 引言,逆变的概念 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 各种直流逆变电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热
2、电源等电力电子装置的核心部分都是逆变电路。,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,8.1 无源逆变及基本电路,8.1.1 逆变电路的基本工作原理 8.1.2 逆变电路的换相 8.1.3 基本逆变电路,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理,8.1.1 逆变电路基本工作原理,图8-1 逆变电路拓扑结构,S1S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,8.1.1 逆变电路基本工作原理,+ -,S1、S4闭合、S2、S3断开,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,8.1.1 逆
3、变电路基本工作原理,- +,S1、S4断开、S2、S3闭合,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,逆变电路最基本的工作原理 改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。,电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。,阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。,8.1.1 逆变电路基本工作原理,阻性,阻感性,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,换相电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。,8.1.2 逆变电路的换相,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
4、后施加一定时间反压，才能关断。 研究换相主要是研究如何使器件关断。,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,1) 器件换相（Device Commutation） 利用全控型器件的自关断能力进行换相。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器件的电路中的换相方式是器件换相。 2) 电网换相（Line Commutation） 电网提供换相电压的换相方式。 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，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。,8.1.2 逆变电路的换相,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,3) 负载换相（L
5、oad Commutation） 由负载提供换相电压的换相方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换相。 4) 强迫换相（Forced Commutation） 设置附加的换相电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换相方式称为强迫换相。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换相。,8.1.2 逆变电路的换相,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,换相方式 分为外部换相和自换相两大类，外部换相包括电网换相和负载换相两种，自换相包括器件换相和强迫换相两种。 晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重要性有所下降。,8.1.2 逆变电路的换相,福建工程学院电
6、子信息与电气工程系电力电子技术,8.1.3 基本逆变电路,半桥逆变电路 全桥逆变电路,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,半桥逆变电路,t1t2：C1V1负载，输出电压右正左负,- +,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,半桥逆变电路,t2t3：C2VD2负载，二极管VD2续流，输出电压左正右负,+ -,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,t3t4：C2V2负载，输出电压右正左负,+ -,半桥逆变电路,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,- +,t4t5：C1VD1负载，二极管VD1续流，输出电压左负右正,半桥逆变电路,福建工程学院电子信息与电气工程系电
7、力电子技术,半桥逆变电路,工作原理 V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2。 V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；VD1或VD2通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈。VD1、VD2称为反馈二极管, 起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,半桥逆变电路,优点：电路简单，使用器件少。 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均衡。 应用： 用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路的组合。,
8、福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,全桥逆变电路,特点 共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。 两对桥臂交替导通180。 输出电压合电流波形与半桥电路形状相同，幅值高出一倍。,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,8.2 电压型和电流型逆变器,1）逆变电路的分类 根据直流侧电源性质的不同,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,8.2 电压型和电流型逆变器,2）电压型逆变电路的主要特点,(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。 (2)输出电压为矩形波，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，逆变桥各臂并联反馈二极管。,电压型单相桥式逆变电路,福建工程学院电子信息与电气工程系电力电子技术,3）电流型逆变电路主要特点 (1) 直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。,电流型三相桥式逆变电路,(2) 交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位 因负载不同而不同。 (3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。 电流型逆变电路中，采用半控型器件的电路仍应用较多。 换流方式有负载换流、强迫换流。,8.2 电压型和电流型逆变器,
