電力電子技術(shù)：第4章 逆變電路

1、 4.1 換流方式換流方式 4.2 電壓型逆變電路電壓型逆變電路 4.3 電流型逆變電路電流型逆變電路 4.4 多重逆變電路和多電平逆變電路多重逆變電路和多電平逆變電路 本章小結(jié)本章小結(jié)第第4章章 逆變電路逆變電路2引言引言逆變的概念逆變的概念 與整流相對(duì)應(yīng)，與整流相對(duì)應(yīng)，直流電直流電變成變成交流電交流電。 交流側(cè)接電網(wǎng)，為交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變有源逆變。 交流側(cè)接負(fù)載，為交流側(cè)接負(fù)載，為無(wú)源逆變無(wú)源逆變。逆變與變頻逆變與變頻 變頻電路：分為變頻電路：分為交交變頻交交變頻和和交直交變頻交直交變頻兩種。兩種。 交直交變頻由交直變換（整流）和直交變換兩部分組交直交變頻由交直變換（整流）和直交變換

2、兩部分組成，后一部分就是逆變。成，后一部分就是逆變。逆變電路的逆變電路的主要應(yīng)用主要應(yīng)用 各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等。各種直流電源，如蓄電池、干電池、太陽(yáng)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。等電力電子裝置的核心部分都是逆變電路。34.1 換流方式換流方式 4.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理 4.1.2 換流方式分類換流方式分類44.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理單相橋式逆變電路的工作原理單相橋式逆變電路的工作原理 S1S4是橋式

3、電路的是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。路組成。 負(fù)載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2 當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S4閉合，閉合，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電壓斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電壓uo為正；為正；當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S1、S4斷開(kāi)，斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，閉合時(shí)，uo為負(fù)，這樣就把直為負(fù)，這樣就把直流電變成了交流電。流電變成了交流電。54.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理負(fù)載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2 改變改變兩組開(kāi)關(guān)的切換頻率兩組開(kāi)關(guān)的切換頻率，即可改變輸出，即可改變輸出交流電的頻交流電的頻率率。 電阻

4、負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和和uo的波形相同，相位也相的波形相同，相位也相同。同。 阻感負(fù)載時(shí)，阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于相位滯后于uo，波形也不同。，波形也不同。64.1.2 換流方式分類換流方式分類換流換流 電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程，也稱為電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程，也稱為換相換相。 研究換流方式主要是研究研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷如何使器件關(guān)斷。換流方式換流方式器件換流器件換流電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流利用利用全控型器件的自關(guān)斷能力全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行進(jìn)行換流換流負(fù)載換流負(fù)載換流強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流負(fù)載a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot

5、1t274.1.2 換流方式分類換流方式分類 電網(wǎng)換流（電網(wǎng)換流（Line Commutation） 電網(wǎng)電網(wǎng)提供提供換流電壓換流電壓的換流方式。的換流方式。 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)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(méi)有斷。不需要器件具有門極可關(guān)斷能力，但不適用于沒(méi)有交流電網(wǎng)的無(wú)源逆變電路。交流電網(wǎng)的無(wú)源逆變電路。uuu10ud2010OOIdidUd0時(shí)，時(shí)，V12和和VD1導(dǎo)通；導(dǎo)通； iU0時(shí)，時(shí)，V41和和VD4導(dǎo)通。導(dǎo)通。通過(guò)通過(guò)VD1或或VD4導(dǎo)導(dǎo)通將通將U點(diǎn)電位鉗位點(diǎn)電位鉗位在在O點(diǎn)電位上點(diǎn)電位上53

6、4.4.2 多電平逆變電路多電平逆變電路 線電壓的電平線電壓的電平 相電壓相減得到線電壓。相電壓相減得到線電壓。 兩電平逆變電路的輸出線電壓有兩電平逆變電路的輸出線電壓有Ud和和0三種電平，三電平逆變?nèi)N電平，三電平逆變電路的輸出線電壓有電路的輸出線電壓有Ud、Ud/2和和0五種電平。五種電平。 三電平逆變電路輸出三電平逆變電路輸出電壓諧波電壓諧波可大大少于兩電平逆變電路?？纱蟠笊儆趦呻娖侥孀冸娐贰?三電平逆變電路另一突出優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)主開(kāi)關(guān)器件承受電壓為直三電平逆變電路另一突出優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)主開(kāi)關(guān)器件承受電壓為直流側(cè)電壓的一半。流側(cè)電壓的一半。用與三電平電路類似的方法，還可構(gòu)成五電平、七電平用與三電

7、平電路類似的方法，還可構(gòu)成五電平、七電平等更多電平的電路，三電平及更多電平的逆變電路統(tǒng)稱等更多電平的電路，三電平及更多電平的逆變電路統(tǒng)稱為多電平逆變電路。為多電平逆變電路。54本章小結(jié)本章小結(jié)講述基本的逆變電路的結(jié)構(gòu)及其工作原理講述基本的逆變電路的結(jié)構(gòu)及其工作原理 四大類基本變流電路中，四大類基本變流電路中，AC/DC和和DC/AC兩類電路更兩類電路更為基本、更為重要。為基本、更為重要。換流方式換流方式 分為分為外部換流外部換流和和自換流自換流兩大類，外部換流包括兩大類，外部換流包括電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流和和負(fù)載換流負(fù)載換流兩種，自換流包括兩種，自換流包括器件換流器件換流和和強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流兩種。兩

8、種。 換流概念在晶閘管時(shí)代十分重要，全控型器件時(shí)代其重?fù)Q流概念在晶閘管時(shí)代十分重要，全控型器件時(shí)代其重要性有所下降。要性有所下降。55本章小結(jié)本章小結(jié)逆變電路分類方法逆變電路分類方法 可按可按換流方式換流方式、輸出相數(shù)輸出相數(shù)、直流電源的性質(zhì)或用途直流電源的性質(zhì)或用途等分類。等分類。 本章主要采用按直流側(cè)電源性質(zhì)分類的方法，分為本章主要采用按直流側(cè)電源性質(zhì)分類的方法，分為電壓型電壓型和和電流型電流型兩類。兩類。 電壓型和電流型的概念用于其他電路，會(huì)對(duì)這些電路有更深刻的認(rèn)電壓型和電流型的概念用于其他電路，會(huì)對(duì)這些電路有更深刻的認(rèn)識(shí)，負(fù)載為大電感的整流電路可看為電流型整流電路，電容濾波的識(shí)，負(fù)載為大電感的整流電路可看為電流型整流電路，電容濾波的整流電路可看成為電壓型整流電路。整流電路可看成為電壓型整流電路。與其它章的關(guān)系與其它章的關(guān)系 本章對(duì)逆變電路的講述是很基本的，還遠(yuǎn)不完整，第本章對(duì)逆變電路的講述是很基本的，還遠(yuǎn)不完整，第7章的章的PWM控控制技術(shù)制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最多，絕大部分逆變電路都是在逆變電路中應(yīng)用最多，絕大部分逆變電路都是PWM控制控制的，學(xué)完下一章才能對(duì)逆變電路有一個(gè)較為完整的認(rèn)識(shí)。的，學(xué)完下一章才能對(duì)逆變電路有一個(gè)較為完整的認(rèn)識(shí)。 逆變電路的直流電源往往由整流電路而來(lái)，二都結(jié)合構(gòu)成逆變電路的直流電源往往由整流電路而來(lái)，二都結(jié)合構(gòu)成間接交流間接交流變流電路變流電