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1、黄华芳主讲人：第第5章章变变换换器器交交直直交交5.1 引言引言 v交-直-交变换器就是把工频交流电先通过整流器整流成直流，而后再通过变换器，把直流电逆变成为频率可调的交流电。v交-直-交变频器由交-直变换器和直-交变换器两部分组成，交-直变换器属整流器；直-交变换器就是把直流电变成交流电，称为逆变器。 v逆变v变频交流侧接电网，为有源逆变。交流侧接负载，为无源逆变。交-交变频（直接变频）：不通过中间直流环节而直接把工频交流电变换成不同频率交流电，第3章已讲述。交-直-交变频（间接变频）：中间经过直流环节，其中交-直变换第2章已讲述，本章主要讲述直-交变换部分。v逆变器的基本原理（以单相桥式逆
2、变器为例）v当S1、S4闭合（S2、S3断开）时，负载电压uo为正。v当S2、S3闭合（S1、S4断开）时，负载电压uo为负。v改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。(1)负载为电阻 io与uo形状相同，相位也相同(2)负载为阻感vt1之前：S1,4导通，uo0，iovt1时刻：断开S1,4，合上S2,3，uo0vt1t2：uo0，io，电感能量回馈给电源vt2时刻：uo0，io=0vt2 t3 ：S2,3继续导通， uo0，io0，io反向，电感能量送回电源5.2 电压型与电流型逆变器电压型与电流型逆变器 v逆变器的分类 根据输出相数的不同v单相逆变器v三相逆变器根据直流侧电源性
3、质的不同v电压型逆变器：直流侧是电压源v电流型逆变器：直流侧是电流源5.2.1 电压型逆变器电压型逆变器5.2.1.1 单相电压型单相电压型逆变器逆变器1. 半桥电压型逆变器半桥电压型逆变器v半桥电压型逆变器如右图所示。它有两个桥臂，每个桥臂由一个开关管和一个反并联二极管组成。v在直流侧接有两个相互串联的大电容（设C1,2），两个电容的连接点便成为直流电源的中点。v开关管VT1和VT2的栅极信号在一个周期内各有半周正偏，半周反偏，且二者互补。 t1t2：VT1通态，VT2断态，uo=Ud/2，iot2：开通VT2，关断VT1，io0，VD2续流，t2t3：VD2通态，uo=Ud/2，iot3：
4、uo=Ud/2，io=0t3t4：VT2通态，VT1断态，uo=Ud/2，io反向t4：开通VT1，关断VT2，io0，VD1续流，t4t5：VD1通态，uo=Ud/2，io反向t5：uo=Ud/2，io=0uo=Ud/2uo=Ud/2v工作过程分析v输出电压为矩形波，其幅值为Ud/2v输出电流io波形随负载情况而异v当VT1或VT2为通态时，uo、io同方向，直流侧向负载提供能量。v当VD1或VD2为通态时，uo、io反方向，负载电感中储存的能量向直流侧反馈，即负载电感将其吸收的无功能量反馈回直流侧，直流侧电容起缓冲作用。v把uo展开成傅立叶级数为v其中，基波幅值Uo1m和基波有效值Uo1分
5、别为 v半桥电压型逆变器的特点：v优点：电路简单，使用器件少 v缺点：输出交流电的幅值仅为电源电压的一半，且直流v半桥电压型逆变器常用于几kW以下的小功率逆变电源。侧需要两个电容器串联。2. 全桥电压型逆变器全桥电压型逆变器v全桥电压型逆变器如下图所示。v它共有四个桥臂，可以看成由两个半桥电路组合而成。v把桥臂1和桥臂4作为一对，桥臂2和桥臂3作为另一对，成对的两个桥臂同时导通，两对交替各导通180。v把uo展开成傅立叶级数为v基波幅值Uo1m和基波有效值Uo1为 v在直流电压和负载都相同的情况下，全桥逆变器输出电压/电流的波形均与半桥时形状相同，但其幅值增加一倍。3. 移相调压移相调压v先前
6、分析的均为180导电方式，要改变输出电压有效值只能改变直流电压。v实际上，还可以采用移相方式来调节输出电压有效值，这种方式称为移相调压。每个桥臂的导电角度为180同一相上下两个臂交替导通 (1)全桥电压型逆变器uGE仍为180正偏、180反偏，且uGE1、uGE4互补，uGE2、uGE3互补。uGE4、uGE3比uGE1、uGE2前移了180（0180）。t2之前：VT1、 VT4导通，uo=Ud，iot2t3：VT1、 VD3导通，uo=0，iot3t4：VD2、 VD3导通，uo=Ud，iot4t5：VT2、 VT3导通，uo=Ud，io反向t5t6：VT2、 VD4导通，uo=0，io反
7、向t6t7：VD1、 VD4导通，uo=Ud，io反向t7之后：VT1、 VT4导通，uo=Ud，iov工作过程分析v输出电压uo为正负各宽的交变矩形波，改变即可调节Uo的大小。阶段IIIIIIIVVVI导通管VT1VT4VT1VD3VD2VD3VT2VT3VT2VD4VD1VD4v把uo展开成傅立叶级数为v其中，基波幅值Uo1m和基波有效值Uo1分别为 v在纯电阻负载时，采用移相方法也可得到相同的结果。不同的是，VD14不再导通，不再起续流作用；在uo为零期间，四个桥臂均不导通， io也为零。(2)半桥电压型逆变器v显然，上述移相调压方式并不适用于半桥逆变器。不过在纯电阻负载时，仍可采用改变正负脉宽的方法来调节半桥逆变器的输出电压。v这时，上下两桥臂采用正偏宽度为、反偏宽度为(360)的栅极信号，二者相位差180。v由图知，输出电压uo也是宽度为的交变矩形波。
