電力電子電路第4章 直流-交流變換電路

1、第第4章章 直流直流-交流變換電路交流變換電路 將直流電變成交流電，即將直流電變成交流電，即DC-AC變換稱為逆變，它是將變換稱為逆變，它是將交流電變換成直流電交流電變換成直流電(AC-DC變換變換)的逆過程。的逆過程。 根據(jù)逆變后交流電能使用方式，逆變又分成兩類：根據(jù)逆變后交流電能使用方式，逆變又分成兩類： 將直流電逆變成與電網(wǎng)同頻率的恒頻交流，并輸送回電網(wǎng)，將直流電逆變成與電網(wǎng)同頻率的恒頻交流，并輸送回電網(wǎng)，稱為有源逆變，可控整流器在滿足逆變條件下即可運行在有源稱為有源逆變，可控整流器在滿足逆變條件下即可運行在有源逆變狀態(tài)；逆變狀態(tài)； 將直流電逆變成頻率可變的交流電，并直接供給交流負載，將

2、直流電逆變成頻率可變的交流電，并直接供給交流負載，稱為無源逆變。不加說明時，逆變電路一般多指無源逆變電路，稱為無源逆變。不加說明時，逆變電路一般多指無源逆變電路，本章講述的就是無源逆變電路。本章講述的就是無源逆變電路。 逆變經(jīng)常和變頻的概念聯(lián)系在一起。只有無源逆變能實現(xiàn)逆變經(jīng)常和變頻的概念聯(lián)系在一起。只有無源逆變能實現(xiàn)變頻，但無源逆變不等于變頻。逆變與變頻在概念上既有聯(lián)系，變頻，但無源逆變不等于變頻。逆變與變頻在概念上既有聯(lián)系，又有區(qū)別。又有區(qū)別。 變頻是指將一種頻率的交流電變換成另一種頻率的交流電變頻是指將一種頻率的交流電變換成另一種頻率的交流電的過程。的過程。 變頻也有兩種變換形式：變頻也

3、有兩種變換形式： 一種是把某個頻率的交流先經(jīng)整流變換成直流，再經(jīng)無源一種是把某個頻率的交流先經(jīng)整流變換成直流，再經(jīng)無源逆變變換成可變頻率的交流，稱為交逆變變換成可變頻率的交流，稱為交-直直-交變換（交變換（AC-DC-AC變變換），它由交換），它由交-直變換電路和直直變換電路和直-交變換電路兩部分組成，前一部交變換電路兩部分組成，前一部分是整流電路，后一部分就是本章所要講述的無源逆變電路。分是整流電路，后一部分就是本章所要講述的無源逆變電路。 另一種是把某個頻率的交流直接變換成另一種可變頻率的另一種是把某個頻率的交流直接變換成另一種可變頻率的交流，稱為交交流，稱為交-交變換（交變換（AC-AC

4、變換），也稱交變換），也稱交-交直接變頻，交直接變頻，這部分內(nèi)容將在第這部分內(nèi)容將在第5章討論。章討論。 逆變電路的應用非常廣泛。在已有的各種電源中，蓄電逆變電路的應用非常廣泛。在已有的各種電源中，蓄電池、干電池、太陽能電池等都是直流電源，當需要這些電源池、干電池、太陽能電池等都是直流電源，當需要這些電源向交流負載供電時，就需要逆變電路。另外，交流電機調(diào)速向交流負載供電時，就需要逆變電路。另外，交流電機調(diào)速用變頻器、不間斷電源等電力電子裝置使用非常廣泛，其電用變頻器、不間斷電源等電力電子裝置使用非常廣泛，其電路的核心部分都是逆變電路。所以路的核心部分都是逆變電路。所以DC-AC變換技術(shù)是電力電

5、變換技術(shù)是電力電子電路中最為重要的變換技術(shù)。子電路中最為重要的變換技術(shù)。 逆變電路可以從不同的角度進行分類。如按換流方式可逆變電路可以從不同的角度進行分類。如按換流方式可分為電網(wǎng)換流、負載諧振式換流和強迫換流；按輸出相數(shù)可分為電網(wǎng)換流、負載諧振式換流和強迫換流；按輸出相數(shù)可分為單相逆變電路和三相逆變電路；按直流電源的性質(zhì)可分分為單相逆變電路和三相逆變電路；按直流電源的性質(zhì)可分為電壓源型逆變電路和電流源型逆變電路兩大類。為電壓源型逆變電路和電流源型逆變電路兩大類。 在在DC-AC變換中有兩個問題值得關注。一個是換流問題，變換中有兩個問題值得關注。一個是換流問題，另一個是輸出電能質(zhì)量控制問題。另一

6、個是輸出電能質(zhì)量控制問題。 電流從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移的過程稱為換流，也電流從一個支路向另一個支路轉(zhuǎn)移的過程稱為換流，也常被稱為換相，換流的過程伴隨著器件的導通與關斷過程。常被稱為換相，換流的過程伴隨著器件的導通與關斷過程。從斷態(tài)向通態(tài)轉(zhuǎn)移時，無論支路是由全控型還是由半控型電從斷態(tài)向通態(tài)轉(zhuǎn)移時，無論支路是由全控型還是由半控型電力電子器件組成，只要給門極適當?shù)尿?qū)動信號，就可以使其力電子器件組成，只要給門極適當?shù)尿?qū)動信號，就可以使其開通。但從通態(tài)向斷態(tài)轉(zhuǎn)移的情況就不同，對于全控型器件開通。但從通態(tài)向斷態(tài)轉(zhuǎn)移的情況就不同，對于全控型器件而言，可以采用控制信號來控制器件的通斷，而對于半控型而言，可

7、以采用控制信號來控制器件的通斷，而對于半控型器件的晶閘管就存在如何關斷問題，特別是工作在電壓極性器件的晶閘管就存在如何關斷問題，特別是工作在電壓極性不變的直流電源條件下的晶閘管逆變電路，必須利用外部條不變的直流電源條件下的晶閘管逆變電路，必須利用外部條件或采用其他措施才能使其關斷。件或采用其他措施才能使其關斷。4.1 逆變電路的基本原理及換流方式逆變電路的基本原理及換流方式4.2 逆變電路的類型逆變電路的類型4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路4.4 電流型逆變電路電流型逆變電路4.5 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4.6 正弦脈寬調(diào)制（正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變電

8、路）逆變電路 VT1、VT4與與VT2、VT3成對導通。成對導通。VT1、VT4導通時，輸導通時，輸出電壓出電壓uO為左正右負；為左正右負；VT2、VT3導通時，輸出電壓導通時，輸出電壓uO為左負為左負右正。這兩對晶閘管輪流切換導通，就把直流電變成了交流電，右正。這兩對晶閘管輪流切換導通，就把直流電變成了交流電，則負載上便可得到交流電壓則負載上便可得到交流電壓uO，如圖，如圖c所示。所示。 控制兩對晶閘管的切換導通頻率就可調(diào)節(jié)輸出交流頻率，控制兩對晶閘管的切換導通頻率就可調(diào)節(jié)輸出交流頻率，改變直流電壓改變直流電壓E的大小就可調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值。這就是逆變的大小就可調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值。這就是逆變

9、電路最基本的工作原理。電路最基本的工作原理。單相橋式逆變電路單相橋式逆變電路 要使逆變電路穩(wěn)定工作，必須解決導通晶閘管的關斷問題，要使逆變電路穩(wěn)定工作，必須解決導通晶閘管的關斷問題，即換流問題。即換流問題。 關斷已導通的晶閘管有兩種方法：關斷已導通的晶閘管有兩種方法： 一是在晶閘管陽極電路中串入大電阻，使其陽極電流降至一是在晶閘管陽極電路中串入大電阻，使其陽極電流降至維持電流以下而關斷；維持電流以下而關斷； 二是使晶閘管承受陽極反壓并維持一定的時間二是使晶閘管承受陽極反壓并維持一定的時間t0，且，且t0應應大于晶閘管的關斷時間大于晶閘管的關斷時間tq。在。在DC-AC變換器中，晶閘管工作在變換

10、器中，晶閘管工作在恒定不變的陽極電壓下，因此，正確可靠換流的關鍵是解決如恒定不變的陽極電壓下，因此，正確可靠換流的關鍵是解決如何施加反向陽極電壓使功率器件關斷的技術(shù)問題。何施加反向陽極電壓使功率器件關斷的技術(shù)問題。 利用電網(wǎng)交流電壓自動過零變負的特點，在換流時，利用電網(wǎng)交流電壓自動過零變負的特點，在換流時，把負的電網(wǎng)電壓施加在欲關斷的晶閘管上，使晶閘管承受把負的電網(wǎng)電壓施加在欲關斷的晶閘管上，使晶閘管承受反向陽極電壓而關斷。此方法簡單，無需附加換流電路，反向陽極電壓而關斷。此方法簡單，無需附加換流電路，稱為自然換流，常用于可控整流電路、有源逆變電路、交稱為自然換流，常用于可控整流電路、有源逆變

11、電路、交流調(diào)壓和相控交流調(diào)壓和相控交-交變頻電路。交變頻電路。 這種換流方式不需要器件具有門極可關斷能力，也不這種換流方式不需要器件具有門極可關斷能力，也不需要為換流附加任何元件，但是不適用于沒有交流電網(wǎng)的需要為換流附加任何元件，但是不適用于沒有交流電網(wǎng)的無源逆變電路。無源逆變電路。常用的晶閘管換流方法有常用的晶閘管換流方法有3種：種：4.1.1 電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流、負載諧振式換流、強迫換流。電網(wǎng)換流、負載諧振式換流、強迫換流。4.1.2 負載諧振式換流負載諧振式換流 由負載提供換流電壓稱為負載換流由負載提供換流電壓稱為負載換流（Load Commutation）。）。 凡是負載電流的相

12、位超前于負載電壓的場合，都可以凡是負載電流的相位超前于負載電壓的場合，都可以實現(xiàn)負載換流。實現(xiàn)負載換流。 當負載為電容性負載時，即可實現(xiàn)負載換流。當負載為電容性負載時，即可實現(xiàn)負載換流。 當負載為同步電動機時，由于可以控制勵磁電流使負當負載為同步電動機時，由于可以控制勵磁電流使負載呈現(xiàn)為容性，因而也可以實現(xiàn)負載換流。載呈現(xiàn)為容性，因而也可以實現(xiàn)負載換流。4.1.2 負載諧振式換流負載諧振式換流 4.1.2 負載諧振式換流負載諧振式換流 負載換流逆變電路負載換流逆變電路4個橋臂均個橋臂均由晶閘管組成。其負載是電阻電感由晶閘管組成。其負載是電阻電感串聯(lián)后再和電容并聯(lián)，整個負載工串聯(lián)后再和電容并聯(lián)，

13、整個負載工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性。作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性。 在直流側(cè)串入了一個很大的電在直流側(cè)串入了一個很大的電感感Ld，直流電流近似為恒值，負載，直流電流近似為恒值，負載電流是交變矩形波。電流是交變矩形波。 負載工作在對基波電流接近并負載工作在對基波電流接近并聯(lián)諧振的狀態(tài)，故對基波的阻抗很聯(lián)諧振的狀態(tài)，故對基波的阻抗很大，而對諧波的阻抗很小，因此負大，而對諧波的阻抗很小，因此負載電壓載電壓uO波形接近正弦波。波形接近正弦波。4.1.2 負載諧振式換流負載諧振式換流 觸發(fā)觸發(fā)VT2、VT3的時刻的時刻t1必須在必須在uO過零過零前，并留有足夠的裕量，才能使換流順利完前，并留有足

14、夠的裕量，才能使換流順利完成。從成。從VT3、VT2到到VT1、VT4的換流過程與的換流過程與上述情況類似。上述情況類似。 設在設在t1時刻前時刻前VT1、VT4為通態(tài)，為通態(tài)，VT2、VT3為斷態(tài)，為斷態(tài)，uO、iO均為正，均為正，VT2、VT3上施上施加的電壓即為加的電壓即為uO。 在在t1時刻觸發(fā)時刻觸發(fā)VT2、VT3使其開通，負載使其開通，負載電壓電壓uO就通過就通過VT3、VT2分別加到分別加到VT1、VT4上，使上，使VT1、VT4因承受反向電壓而關斷，因承受反向電壓而關斷，電流從電流從VT1、VT4轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到VT3、VT2。4.1.3 強迫換流強迫換流 電網(wǎng)換流和負載諧振式換流

15、不能使變流器在任意時刻進電網(wǎng)換流和負載諧振式換流不能使變流器在任意時刻進行換流，具有很大的局限性。行換流，具有很大的局限性。 在電路中設置附加的換流電路，給欲關斷的晶閘管強迫在電路中設置附加的換流電路，給欲關斷的晶閘管強迫施加反向電壓或反向電流，這種換流方式稱為強迫換流施加反向電壓或反向電流，這種換流方式稱為強迫換流（Forced Commutation）。）。 強迫換流又可分為強迫換流又可分為直接耦合式強迫換流直接耦合式強迫換流和和電感耦合式強電感耦合式強迫換流迫換流。4.1.3 強迫換流強迫換流 圖圖4-3 4-3 直接耦合式強迫換流直接耦合式強迫換流 4.1.3 強迫換流強迫換流 直接耦

16、合式強迫換流直接耦合式強迫換流通常利用附加電容上所儲存的通常利用附加電容上所儲存的能量來實現(xiàn)，因此也稱為電容能量來實現(xiàn)，因此也稱為電容強迫換流。是由換流電容直接強迫換流。是由換流電容直接提供極性正確的反向電壓使原提供極性正確的反向電壓使原來導通的晶閘管關斷。來導通的晶閘管關斷。 晶閘管晶閘管VT1觸發(fā)導通后，電容觸發(fā)導通后，電容C被充至被充至uC=E，極性為左負右正，如圖，極性為左負右正，如圖4-3 a）所示。換流時，觸發(fā)導通輔助晶閘管）所示。換流時，觸發(fā)導通輔助晶閘管VT2，此時，此時VT1、VT2都導通，都導通，兩管進行換流，如圖兩管進行換流，如圖4-3 ）所示。在）所示。在VT1-C-V

17、T2回路中，由于回路中，由于VT2導通導通使左負右正的電容電壓使左負右正的電容電壓uC加于加于VT1上，使其承受反向陽極電壓而關斷。電上，使其承受反向陽極電壓而關斷。電源通過負載電阻源通過負載電阻R和導通的和導通的VT2對電容對電容C反向充電，如圖反向充電，如圖4-3 c）所示。電）所示。電容電壓容電壓uC由由-E上升過零直至上升過零直至+E，如圖，如圖4-3 d）所示，其中）所示，其中uC= -E至至uC=0的的時間時間t0即為即為VT1承受反壓的時間，這段時間必須大于晶閘管關斷時間承受反壓的時間，這段時間必須大于晶閘管關斷時間tq，以，以確保原來導通的晶閘管確保原來導通的晶閘管VT1可靠關

18、斷?？煽筷P斷。4.1.3 強迫換流強迫換流 電感耦合式強迫換流電感耦合式強迫換流如果通過換流電路內(nèi)的電容和電感的耦合來提供換流電壓或如果通過換流電路內(nèi)的電容和電感的耦合來提供換流電壓或換流電流，則稱為電感耦合式強迫換流，如圖換流電流，則稱為電感耦合式強迫換流，如圖4-4所示。圖所示。圖4-4 a) 和圖和圖4-4b)是兩種不同的是兩種不同的電感耦合式強迫換流電感耦合式強迫換流原理圖。原理圖。圖圖4-4 4-4 電感耦合式強迫換流電感耦合式強迫換流 4.1.3 強迫換流強迫換流 在晶閘管導通期間，圖在晶閘管導通期間，圖4-4 a）和圖）和圖4-4b）中換流）中換流電容上所充的電壓電容上所充的電壓

19、uC極性不同，導致產(chǎn)生出兩種不極性不同，導致產(chǎn)生出兩種不同的換流過程。同的換流過程。 圖圖4-4 a) 中晶閘管在中晶閘管在LC振蕩前半個周期內(nèi)關斷；振蕩前半個周期內(nèi)關斷；圖圖4-4 b) 中晶閘管在中晶閘管在LC振蕩后半個周期內(nèi)關斷。振蕩后半個周期內(nèi)關斷。 在圖在圖4-4 a）中，當接通開關）中，當接通開關S后，后，LC振蕩電流將振蕩電流將反向流過反向流過VT，促使其電流減小，在，促使其電流減小，在LC振蕩的前半個振蕩的前半個周期內(nèi)就可使周期內(nèi)就可使VT中的陽極電流減小至零而關斷，殘中的陽極電流減小至零而關斷，殘余電流經(jīng)余電流經(jīng)VD繼續(xù)流動，導通的繼續(xù)流動，導通的VD管壓降構(gòu)成了對管壓降構(gòu)成

20、了對VT的反向偏壓。的反向偏壓。 在圖在圖4-4 b）中，當接通開關）中，當接通開關S后，后，LC振蕩電流先振蕩電流先正向流經(jīng)正向流經(jīng)VT，并和，并和VT中原有的負載電流疊加，經(jīng)過中原有的負載電流疊加，經(jīng)過半個振蕩周期后，振蕩電流反向流過半個振蕩周期后，振蕩電流反向流過VT，使，使VT中合中合成正向電流衰減至零而關斷，殘余電流經(jīng)成正向電流衰減至零而關斷，殘余電流經(jīng)VD繼續(xù)流繼續(xù)流動，動，VD上的管壓降構(gòu)成對上的管壓降構(gòu)成對VT的反向偏壓，確保其可的反向偏壓，確保其可靠關斷?？筷P斷。電感耦合式強迫換流電感耦合式強迫換流 逆變器的交流負載中包含有電感、電容等無源元件，它們逆變器的交流負載中包含有電

21、感、電容等無源元件，它們與外電路間存在著無功能量的交換。由于逆變器的直流輸入與與外電路間存在著無功能量的交換。由于逆變器的直流輸入與交流輸出間有無功功率的流動，所以必須在直流輸入端設置儲交流輸出間有無功功率的流動，所以必須在直流輸入端設置儲能元件來緩沖無功功率。在直流能元件來緩沖無功功率。在直流-交流逆變電路中，直流環(huán)節(jié)的交流逆變電路中，直流環(huán)節(jié)的儲能元件往往被當作濾波元件來看待，但它更有向交流負載提儲能元件往往被當作濾波元件來看待，但它更有向交流負載提供無功功率的重要作用。供無功功率的重要作用。 由于直流環(huán)節(jié)儲能元件的類型不同，因而逆變電路直流側(cè)由于直流環(huán)節(jié)儲能元件的類型不同，因而逆變電路直

22、流側(cè)電源的性質(zhì)也分為兩種不同類型：電源的性質(zhì)也分為兩種不同類型： 直流側(cè)是電壓源的稱為直流側(cè)是電壓源的稱為電壓型逆變電路電壓型逆變電路，也稱電壓源型逆，也稱電壓源型逆變電路（變電路（Voltage Source InverterVSI）；）； 直流側(cè)是電流源的稱為直流側(cè)是電流源的稱為電流型逆變電路電流型逆變電路，也稱電流源型逆，也稱電流源型逆變電路（變電路（Current Source InverterCSI）。）。 電壓源型逆變電路電壓源型逆變電路采用電容作儲能元件，圖采用電容作儲能元件，圖4-5為電壓源為電壓源型單相橋式逆變電路。型單相橋式逆變電路。 電壓源型逆變電路具有如下特點：電壓源型

23、逆變電路具有如下特點： 1) 直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)大電容直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)大電容C作為無功功率緩沖環(huán)作為無功功率緩沖環(huán)節(jié)（濾波環(huán)節(jié)），直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低節(jié)（濾波環(huán)節(jié)），直流側(cè)電壓基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)低阻抗，相當于電壓源。阻抗，相當于電壓源。 2) 由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并且該波形與負載阻抗角無關。而交流側(cè)輸出電流矩形波，并且該波形與負載阻抗角無關。而交流側(cè)輸出電流波形和相位則與負載有關，因負載阻抗情況的不同而不同。波形和相位則與負載有關，因負載阻抗情況的不同而不同。 3) 當交流側(cè)為阻感性

24、負載時，需要提供無功功率，直流當交流側(cè)為阻感性負載時，需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。由于直流側(cè)電壓極性不允許側(cè)電容起緩沖無功能量的作用。由于直流側(cè)電壓極性不允許改變，當無功功率從交流側(cè)向直流側(cè)回饋時，只能靠改變電改變，當無功功率從交流側(cè)向直流側(cè)回饋時，只能靠改變電流方向來實現(xiàn)，為此在各功率開關元件旁要反并聯(lián)續(xù)流二極流方向來實現(xiàn)，為此在各功率開關元件旁要反并聯(lián)續(xù)流二極管，為感性負載電流提供回饋無功能量至直流側(cè)的通路。管，為感性負載電流提供回饋無功能量至直流側(cè)的通路。 電流源型逆變電路電流源型逆變電路采用電感作儲能元件，圖采用電感作儲能元件，圖4-6為電流源為電流源型單相橋式逆

25、變電路原理圖，圖中未繪出晶閘管換流電路。型單相橋式逆變電路原理圖，圖中未繪出晶閘管換流電路。 電流源型逆變電路有如下特點：電流源型逆變電路有如下特點： 1) 直流回路串一大電感直流回路串一大電感Ld作為無功功率緩沖環(huán)節(jié)（濾波作為無功功率緩沖環(huán)節(jié)（濾波環(huán)節(jié)），直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗，相環(huán)節(jié)），直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗，相當于電流源。當于電流源。 2) 由于直流電流源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電流波形為由于直流電流源的鉗位作用，交流側(cè)輸出電流波形為矩形波，并且與負載阻抗角無關。交流側(cè)輸出電壓波形和相矩形波，并且與負載阻抗角無關。交流側(cè)輸出電壓波形和相位則與負載有關，因

26、負載阻抗情況的不同而不同。位則與負載有關，因負載阻抗情況的不同而不同。 3) 由于直流環(huán)節(jié)電流由于直流環(huán)節(jié)電流Id不能反向，當無功功率從交流側(cè)不能反向，當無功功率從交流側(cè)向直流側(cè)回饋時，只有改變逆變電路兩端電壓的極性來改變向直流側(cè)回饋時，只有改變逆變電路兩端電壓的極性來改變能量流動方向。因為此電路直流側(cè)電流不能反向，所以開關能量流動方向。因為此電路直流側(cè)電流不能反向，所以開關器件兩端無需設置反并聯(lián)續(xù)流二極管。器件兩端無需設置反并聯(lián)續(xù)流二極管。 兩類逆變電路的比較兩類逆變電路的比較 1) 電壓源型逆變電路采用大電容作為儲能（濾波）元件，逆變電路呈現(xiàn)電壓源型逆變電路采用大電容作為儲能（濾波）元件，

27、逆變電路呈現(xiàn)低內(nèi)阻特性，直流電壓大小和極性不能改變，適合穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源、不可逆電低內(nèi)阻特性，直流電壓大小和極性不能改變，適合穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源、不可逆電力拖動系統(tǒng)、多臺電機協(xié)同調(diào)速和快速性要求不高的應用場合。力拖動系統(tǒng)、多臺電機協(xié)同調(diào)速和快速性要求不高的應用場合。 電流源型逆變電路電流方向不變，可通過逆變電路和整流電路的工作狀電流源型逆變電路電流方向不變，可通過逆變電路和整流電路的工作狀態(tài)變化，實現(xiàn)能量流向改變，實現(xiàn)電力拖動系統(tǒng)的電動、制動運行，故可應態(tài)變化，實現(xiàn)能量流向改變，實現(xiàn)電力拖動系統(tǒng)的電動、制動運行，故可應用于快速頻繁加、減速及正、反轉(zhuǎn)的單機拖動系統(tǒng)。用于快速頻繁加、減速及正、反轉(zhuǎn)的單機拖動

28、系統(tǒng)。 2) 電流源型逆變電路因采用大電感儲能（濾波），主電路抗電流沖擊能電流源型逆變電路因采用大電感儲能（濾波），主電路抗電流沖擊能力強，能有效抑制電流突變、過電流保護容易。電壓源型逆變電路輸出電壓力強，能有效抑制電流突變、過電流保護容易。電壓源型逆變電路輸出電壓穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)短路，電流上升極快，過電流保護困難。穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)短路，電流上升極快，過電流保護困難。 3) 采用晶閘管元件的電流源型逆變電路依靠電容與負載電感的諧振來實采用晶閘管元件的電流源型逆變電路依靠電容與負載電感的諧振來實現(xiàn)換流，負載構(gòu)成換流回路的一部分，若不接入負載，則系統(tǒng)不能運行。現(xiàn)換流，負載構(gòu)成換流回路的一部分，若不接入

29、負載，則系統(tǒng)不能運行。 4) 電壓源型逆變電路必須設置反饋二極管為負載提供感性無功電流通路，電壓源型逆變電路必須設置反饋二極管為負載提供感性無功電流通路，主電路結(jié)構(gòu)較電流源型逆變電路復雜。電流源型逆變電路的無功功率由濾波主電路結(jié)構(gòu)較電流源型逆變電路復雜。電流源型逆變電路的無功功率由濾波電感儲存，無需二極管續(xù)流，主電路結(jié)構(gòu)簡單。電感儲存，無需二極管續(xù)流，主電路結(jié)構(gòu)簡單。4.3.1 電壓型單相逆變電路電壓型單相逆變電路4.3.1.1 4.3.1.1 電壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路4.3.1 電壓型單相逆變電路電壓型單相逆變電路4.3.1.1 4.3.1.1 電壓型單相半橋逆變電路電壓

30、型單相半橋逆變電路 電壓型單相半橋逆變電路有兩個橋臂，每個橋臂由一個可電壓型單相半橋逆變電路有兩個橋臂，每個橋臂由一個可控器件和一個反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個相互串聯(lián)控器件和一個反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個相互串聯(lián)的足夠大的電容，兩個電容的連接點便成為直流電源的中點。的足夠大的電容，兩個電容的連接點便成為直流電源的中點。負載聯(lián)接在直流電源中點和兩個橋臂聯(lián)接點之間。負載聯(lián)接在直流電源中點和兩個橋臂聯(lián)接點之間。 設開關器件設開關器件VT1和和VT2的柵極信號在一個周期內(nèi)各有半周的柵極信號在一個周期內(nèi)各有半周正偏，半周反偏，且二者互補。當負載為感性時，輸出電壓正偏，半周反偏，且二者互補

31、。當負載為感性時，輸出電壓uO為矩形波，其幅值為為矩形波，其幅值為Um=Ud/2。輸出電流。輸出電流iO的波形因負載情況的波形因負載情況而異。而異。4.3.1 電壓型單相逆變電路電壓型單相逆變電路4.3.1.1 4.3.1.1 電壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路 當當VT1或或VT2為通態(tài)時，負載電流和電壓同方向，直流側(cè)為通態(tài)時，負載電流和電壓同方向，直流側(cè)向負載提供能量；向負載提供能量； 當當VD1或或VD2為通態(tài)時，負載電流和電壓反向，負載電為通態(tài)時，負載電流和電壓反向，負載電感中儲存的能量向直流側(cè)反饋，即負載電感將其吸收的無功感中儲存的能量向直流側(cè)反饋，即負載電感將其吸收的無功

32、能量反饋回直流側(cè)。能量反饋回直流側(cè)。 反饋回來的能量暫時儲存在直流側(cè)電容器中，直流側(cè)電反饋回來的能量暫時儲存在直流側(cè)電容器中，直流側(cè)電容器起著緩沖無功能量的作用。因為二極管容器起著緩沖無功能量的作用。因為二極管VD1、VD2是負是負載向直流側(cè)反饋能量的通道，故稱為反饋二極管；又因為載向直流側(cè)反饋能量的通道，故稱為反饋二極管；又因為VD1、VD2起著使負載電流連續(xù)的作用，因此又稱為續(xù)流二起著使負載電流連續(xù)的作用，因此又稱為續(xù)流二極管。極管。 當功率開關器件是半控型器件晶閘管時，當功率開關器件是半控型器件晶閘管時，必須附加強迫換流電路才能正常工作。必須附加強迫換流電路才能正常工作。 4.3.1 電

33、壓型單相逆變電路電壓型單相逆變電路4.3.1.2 4.3.1.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路 電壓型單相全橋逆變電路共有電壓型單相全橋逆變電路共有4個橋臂，可以看成由兩個橋臂，可以看成由兩個電壓型單相半橋逆變電路組合而成。把橋臂個電壓型單相半橋逆變電路組合而成。把橋臂1和和4作為一對，作為一對，橋臂橋臂2和和3作為另一對，成對的兩個橋臂同時導通，兩對交替作為另一對，成對的兩個橋臂同時導通，兩對交替各導通各導通180。 其輸出電壓其輸出電壓uO的波形與電壓型單相半橋逆變電路的波形的波形與電壓型單相半橋逆變電路的波形uO形狀相同，也是矩形波，但其幅值高出一倍，形狀相同，也是矩形波

34、，但其幅值高出一倍，Um=Ud。 在直流電壓和負載都相同的情況下，其輸出電流在直流電壓和負載都相同的情況下，其輸出電流iO的波的波形也和圖形也和圖4-7中的中的iO形狀相同，僅幅值增加一倍。形狀相同，僅幅值增加一倍。 關于無功能量的交換，對于電壓型單相半橋逆變電路的關于無功能量的交換，對于電壓型單相半橋逆變電路的分析也完全適用于電壓型單相全橋逆變電路。分析也完全適用于電壓型單相全橋逆變電路。 電壓型單相全橋逆變電路是電壓型單相電壓型單相全橋逆變電路是電壓型單相逆變電路中應用最多的。逆變電路中應用最多的。4.3.1 電壓型單相逆變電路電壓型單相逆變電路4.3.1.2 4.3.1.2 電壓型單相全

35、橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路把幅值為把幅值為Ud的矩形波的矩形波uO展開成傅里葉級數(shù)得展開成傅里葉級數(shù)得 dO411=(sinsin3sin5)35Uuttt其中基波的幅值其中基波的幅值UO1m和基波有效值和基波有效值UO1分別為分別為O1dd2 2=0.9UUUO1mdd4=1.27UUU 上述公式對于電壓型單相半橋逆變電路上述公式對于電壓型單相半橋逆變電路也適用，只是式中的也適用，只是式中的Ud要換成要換成Ud/2。4.3.1 電壓型單相逆變電路電壓型單相逆變電路4.3.1.2 4.3.1.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路 前面分析的都是前面分析的都是uO為正、負電壓各

36、為為正、負電壓各為180的脈沖時的情的脈沖時的情況。在這種情況下，要改變輸出交流電壓的有效值只能通過況。在這種情況下，要改變輸出交流電壓的有效值只能通過改變直流電壓改變直流電壓Ud來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。 在阻感性負載時，還可以采用移相控制的方式來調(diào)節(jié)逆變在阻感性負載時，還可以采用移相控制的方式來調(diào)節(jié)逆變電路的輸出電壓，這種方式稱為電路的輸出電壓，這種方式稱為移相調(diào)壓移相調(diào)壓。移相調(diào)壓實際上就移相調(diào)壓實際上就是調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度。是調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖的寬度。 VT3、VT4的柵極信號不是分別和的柵極信號不是分別和VT2、VT1的柵極信號的柵極信號同相位，而是前移了（同相位，而是前移了（180-）角度

37、。這樣，輸出電壓）角度。這樣，輸出電壓uO就就不再是正、負各為不再是正、負各為180的脈沖，而是正、負各為的脈沖，而是正、負各為角的脈沖。角的脈沖。 4.3.1 電壓型單相逆變電路電壓型單相逆變電路4.3.1.2 4.3.1.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路 輸出電壓輸出電壓uO的正、負脈沖寬的正、負脈沖寬度各為度各為。改變。改變，就可以調(diào)節(jié)輸，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。出電壓的大小。 4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 用三個單相逆變電路可以組合成一個三相逆變電路。但用三個單相逆變電路可以組合成一個三相逆變電路。但在三相逆變電路中，應用最廣的還是三相橋式逆變電路

38、，它在三相逆變電路中，應用最廣的還是三相橋式逆變電路，它可以看成由三個電壓型單相半橋逆變電路組成。可以看成由三個電壓型單相半橋逆變電路組成。 與電壓型單相半橋、電壓型單相全橋逆變電路相同，電與電壓型單相半橋、電壓型單相全橋逆變電路相同，電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式也是壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式也是180導電方式，導電方式，即每個橋臂的導電角度均為即每個橋臂的導電角度均為180，同一相（即同一半橋）上、，同一相（即同一半橋）上、下兩個橋臂交替導電，各相開始導電的角度依次相差下兩個橋臂交替導電，各相開始導電的角度依次相差120，從而輸出相位互差從而輸出相位互差120的交流電壓。的交

39、流電壓。 在在任一瞬間，有且只有三個橋臂同時導通任一瞬間，有且只有三個橋臂同時導通，或兩個上橋，或兩個上橋臂和一個下橋臂同時導通，或一個上橋臂和兩個下橋臂同時臂和一個下橋臂同時導通，或一個上橋臂和兩個下橋臂同時導通。因為每次換流都是在同一相上、下兩個橋臂之間進行導通。因為每次換流都是在同一相上、下兩個橋臂之間進行的，因此也被稱為的，因此也被稱為縱向換流縱向換流。4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 由于每相上、下橋臂共有兩個開關模式（上橋臂通且下橋臂斷、上橋臂由于每相上、下橋臂共有兩個開關模式（上橋臂通且下橋臂斷、上橋臂斷且下橋臂通），則三相逆變電路總共有斷且下橋臂通），則三相逆變

40、電路總共有23=8個開關模式。去除三個上橋臂個開關模式。去除三個上橋臂全通和三個下橋臂全通這兩個零電壓開關模式，則采用全通和三個下橋臂全通這兩個零電壓開關模式，則采用180導電方式的三導電方式的三相橋式逆變電路相橋式逆變電路共有共有6個非零電壓開關模式個非零電壓開關模式。 4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 在在0/3區(qū)間，區(qū)間，VT5、VT6、VT1同時導通，設同時導通，設ZU=ZV=ZW=Z，則，則輸出相電壓為：輸出相電壓為： UWUNddUWV/1(/)3ZZUUUZZZVVNddUWV2(/)3ZUUUZZZ WNUNd13UUU輸出線電壓為：輸出線電壓為： UVUNVN

41、dUUUUVWVNWNdUUUU WUWNUN0UUU4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 在在/32/3區(qū)間，區(qū)間， VT6、VT1 、VT2同時導通，則同時導通，則輸出相輸出相電壓為：電壓為： UUNddVWU2(/)3ZUUUZZZVWVNddVWU/1(/)3ZZUUUZZZ WNVNd13UUU 輸出線電壓為：輸出線電壓為：UVUNVNdUUUUVWVNWN0UUUWUWNUNdUUUU 4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 同理，可求出后同理，可求出后4個區(qū)間的相電壓和線電壓計算值，如表個區(qū)間的相電壓和線電壓計算值，如表4-1所示，對應的輸出電壓波形如圖所示

42、，對應的輸出電壓波形如圖 4-10所示。所示。 若逆變電路直流側(cè)電壓為若逆變電路直流側(cè)電壓為Ud，當負載為星形對稱負載時，當負載為星形對稱負載時，則逆變電路輸出的相電壓波形為交流六階梯波波形，即每間則逆變電路輸出的相電壓波形為交流六階梯波波形，即每間隔隔60就發(fā)生一次電平的突變，且電平取值分別為就發(fā)生一次電平的突變，且電平取值分別為Ud/3、2Ud/3。 逆變電路輸出的線電壓波形為逆變電路輸出的線電壓波形為120導電的交流方波波形，導電的交流方波波形，其方波幅值為其方波幅值為Ud。 4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路輸出相電壓有效值為：輸出相電壓有效值為：UNVNWN22UN0d

43、d1d()220.4713UUUutUU輸出線電壓有效值為：輸出線電壓有效值為： UVVWWU22UV0ddUN1d()220.81633UUUutUUU4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 180導電方式的電壓型三相橋式逆變電路的相電壓波形為交流六階導電方式的電壓型三相橋式逆變電路的相電壓波形為交流六階梯波波形。如果取時間坐標為相電壓階梯波的起點，并利用傅立葉分析，梯波波形。如果取時間坐標為相電壓階梯波的起點，并利用傅立葉分析，可求得逆變電路輸出可求得逆變電路輸出U相電壓的瞬時值相電壓的瞬時值uUN為為UNdd21111( )(sinsin5sin7sin11sin13)5711

44、1321(sinsin)nutUtttttUtn tn式中，式中，n=6k1；k為自然數(shù)。為自然數(shù)。 相電壓基波幅值相電壓基波幅值UUN1m為為 UNlmdd20.637UUUUNlmUNld0.452UUU相電壓基波有效值相電壓基波有效值UUN1為為 4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 180導電方式的電壓型三相橋式逆變電路的輸出線電壓波形為導電方式的電壓型三相橋式逆變電路的輸出線電壓波形為120的交流方波波形。如果取時間坐標為線電壓零電平的中點，并利用傅立葉的交流方波波形。如果取時間坐標為線電壓零電平的中點，并利用傅立葉分析，可求得逆變電路輸出線電壓的瞬時值分析，可求得逆變電

45、路輸出線電壓的瞬時值uUV為為 UVdd2 31111( )(sinsin5sin7sin11sin13)5711132 31sin( 1) sinknutUtttttUtn tn式中，式中，n=6k1；k為自然數(shù)。為自然數(shù)。 線電壓的基波幅值線電壓的基波幅值UUVm1為為 相電壓基波有效值相電壓基波有效值UUV1為為 UVlmUVldd60.782UUUUUV1mdd2 31.1UUU4.3.2 電壓型三相逆變電路電壓型三相逆變電路 在上述在上述180導電方式的電壓型三相橋式逆變電路中，為導電方式的電壓型三相橋式逆變電路中，為了防止同一相上、下兩橋臂的開關器件同時導通而引起直流了防止同一相上

46、、下兩橋臂的開關器件同時導通而引起直流側(cè)電源的短路，要采取側(cè)電源的短路，要采取“先斷后通先斷后通”的方法。即先給應關斷的方法。即先給應關斷的器件發(fā)出關斷信號，待其關斷后留一定的時間裕量，然后的器件發(fā)出關斷信號，待其關斷后留一定的時間裕量，然后再給應導通的器件發(fā)出開通信號，即在兩者之間留一個短暫再給應導通的器件發(fā)出開通信號，即在兩者之間留一個短暫的死區(qū)時間。的死區(qū)時間。 死區(qū)時間的長短要視器件的開關速度而定，器件的開關死區(qū)時間的長短要視器件的開關速度而定，器件的開關速度越快，所留的死區(qū)時間就可以越短。這一速度越快，所留的死區(qū)時間就可以越短。這一“先斷后通先斷后通”的方法對于工作在上、下橋臂通斷互

47、補方式下的其他電路也的方法對于工作在上、下橋臂通斷互補方式下的其他電路也是適用的。是適用的。 顯然，前述的單相半橋和單相全橋逆變電路也必須采取顯然，前述的單相半橋和單相全橋逆變電路也必須采取這一方法。這一方法。 直流電源為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。實際直流電源為電流源的逆變電路稱為電流型逆變電路。實際上理想直流電流源并不多見，一般是在逆變電路直流側(cè)串聯(lián)一上理想直流電流源并不多見，一般是在逆變電路直流側(cè)串聯(lián)一個大電感，因為大電感中的電流脈動很小，因此可近似看成直個大電感，因為大電感中的電流脈動很小，因此可近似看成直流電流源。流電流源。 電流型逆變電路有以下主要特點：電流型逆變電路有以下

48、主要特點： (1) 直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當于電流源。直流側(cè)電流基本無直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當于電流源。直流側(cè)電流基本無脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。脈動，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。 (2) 電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因電路中開關器件的作用僅是改變直流電流的流通路徑，因此交流側(cè)輸出電流為矩形波，且與負載阻抗角無關。而交此交流側(cè)輸出電流為矩形波，且與負載阻抗角無關。而交流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。流側(cè)輸出電壓波形和相位則因負載阻抗情況的不同而不同。 (3) 當交流側(cè)為阻感性負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電感當交流側(cè)為阻感性負載時需要提供無功功率，直流側(cè)電感起緩

49、沖無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電源并不反起緩沖無功能量的作用。因為反饋無功能量時直流電源并不反向，因此不必像電壓型逆變電路那樣在開關器件兩端反并聯(lián)二向，因此不必像電壓型逆變電路那樣在開關器件兩端反并聯(lián)二極管。極管。4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路圖圖4-11 電流型單相橋式逆變電路電流型單相橋式逆變電路(并聯(lián)諧振式并聯(lián)諧振式)，用于中頻感應加熱爐。用于中頻感應加熱爐。 4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 該電路采用負載換流方式工作，要求負載電流略超前于該電路采用負載換流方式工作，要求負載電流略超前于負載電壓，即負載略呈容性。負載電壓，即負載略呈容性。 實

50、際負載一般是電磁感應線圈，用來加熱置于線圈內(nèi)的實際負載一般是電磁感應線圈，用來加熱置于線圈內(nèi)的鋼料。圖鋼料。圖4-11中的中的R和和L串聯(lián)即為感應線圈的等效電路。因為串聯(lián)即為感應線圈的等效電路。因為功率因數(shù)很低，故并聯(lián)補償電容器功率因數(shù)很低，故并聯(lián)補償電容器C。 電容電容C和和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，故這種逆變電路也被稱構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，故這種逆變電路也被稱為并聯(lián)諧振式逆變電路。為并聯(lián)諧振式逆變電路。 負載換流方式要求負載電流超前于電壓，因此補償電容負載換流方式要求負載電流超前于電壓，因此補償電容應使負載過補償，使負載電路總體上工作在容性，并略失諧應使負載過補償，使負載電路總體上工作在容性，并

51、略失諧的情況下。的情況下。 4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 因為是電流型逆變電路，故其交流輸出電流波形接近矩形因為是電流型逆變電路，故其交流輸出電流波形接近矩形波，其中包含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠小于基波幅值。波，其中包含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠小于基波幅值。因基波頻率接近負載電路諧振頻率，故負載電路對基波電流呈因基波頻率接近負載電路諧振頻率，故負載電路對基波電流呈現(xiàn)高阻抗，而對諧波電流呈現(xiàn)低阻抗，諧波電流在負載電路上現(xiàn)高阻抗，而對諧波電流呈現(xiàn)低阻抗，諧波電流在負載電路上產(chǎn)生的壓降很小，因此負載電壓的波形接近正弦波。產(chǎn)生的壓降很小，因此負載電壓的波形接近正弦波。

52、圖圖4-12是該逆變電路的工作波形。在交流電流的一個周期是該逆變電路的工作波形。在交流電流的一個周期內(nèi)，有兩個穩(wěn)定導通階段和兩個換流階段。內(nèi)，有兩個穩(wěn)定導通階段和兩個換流階段。 t1t2之間是晶閘管之間是晶閘管VT1和和VT4的穩(wěn)定導通階段；的穩(wěn)定導通階段； t2t4之間為晶閘管之間為晶閘管VT1和和VT4向向VT2和和VT3換流階段，換流階段，4只晶只晶閘管全部導通閘管全部導通 ； t4t6之間是之間是VT2、VT3的穩(wěn)定導通階段。的穩(wěn)定導通階段。 4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 在在t2時刻之前，晶閘管時刻之前，晶閘管VT2和和VT3的陽極電壓等于負載電壓，為正值。的陽極

53、電壓等于負載電壓，為正值。t2時刻觸發(fā)時刻觸發(fā)VT2和和VT3使其導通。使其導通。 在在t2t4之間，晶閘管之間，晶閘管VT1和和VT4向向VT2和和VT3換流，換流，4只晶閘管全部導通只晶閘管全部導通 ，負載電容電壓經(jīng)兩個并聯(lián)的放電回路負載電容電壓經(jīng)兩個并聯(lián)的放電回路同時放電。同時放電。 VT1、VT4電流逐漸減小，電流逐漸減小，VT2、VT3電流逐漸增大。電流逐漸增大。 t=t4時，時，VT1和和VT4電流減至零而電流減至零而關斷，直流側(cè)電流關斷，直流側(cè)電流Id全部從全部從VT1和和VT4轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到VT2和和VT3，換流階段結(jié)束。，換流階段結(jié)束。 t=t3時，時，iVT1=iVT2，電流

54、，電流iO過零。過零。4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 在在t4時刻換流結(jié)束后，還時刻換流結(jié)束后，還要使要使VT1、VT4承受一段反壓時承受一段反壓時間間t才能保證其可靠關斷。才能保證其可靠關斷。 t=t5-t4應大于晶閘管的關應大于晶閘管的關斷時間斷時間tq。 如果如果VT1、VT4尚未恢復阻尚未恢復阻斷能力就被加上正向電壓，將斷能力就被加上正向電壓，將會重新導通，使換流失敗。會重新導通，使換流失敗。 為了保證可靠換流，應在為了保證可靠換流，應在負載電壓負載電壓uO過零前過零前t=t5-t2時刻時刻去觸發(fā)去觸發(fā)VT2、VT3。t稱為觸發(fā)稱為觸發(fā)引前時間。引前時間。 t=t+t

55、 4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 負載電流負載電流iO超前于負載電超前于負載電壓壓uO的時間的時間t為為t=t/2+t 把把t表示為電角度表示為電角度（弧度）（弧度）可得可得t(+t )22 式中，式中，為電路工作角頻率；為電路工作角頻率；、分別是分別是t、t對應的電角度。對應的電角度。是是負載的功率因數(shù)角。負載的功率因數(shù)角。4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 在換流過程中，上、下橋在換流過程中，上、下橋臂的臂的LT上的電壓極性相反，如上的電壓極性相反，如果不考慮晶閘管壓降，則果不考慮晶閘管壓降，則uAB=0?？梢钥闯?，可以看出，uAB的脈動頻率為交的脈動頻率為

56、交流輸出電壓頻率的兩倍。流輸出電壓頻率的兩倍。 4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 如果忽略換流過程，如果忽略換流過程，iO可近似看成矩形波。展開成傅里葉可近似看成矩形波。展開成傅里葉級數(shù)可得級數(shù)可得 Od4111( )(sinsin3sin5sin7)357itItttt其基波電流有效值其基波電流有效值IO1為為 O1dd40.92III4.4.1 電流型單相逆變電路電流型單相逆變電路 如果忽略電抗器如果忽略電抗器Ld的損耗，并忽略晶閘管壓降，則的損耗，并忽略晶閘管壓降，則uAB的的平均值應等于平均值應等于Ud。-( + )-( + )dABO-OO11d()2sind()22

57、 2cos( + )coscos( +)cos22UutUttUU 一般情況下一般情況下值較小，可近似認為值較小，可近似認為cos(/2)1，再考慮到，再考慮到式（式（4-12）可得）可得dO2 2cosUU或或ddO1.11cos2 2cosUUU4.4.2 電流型三相逆變電路電流型三相逆變電路 典型的電流型三相橋式逆變電路的基本工作方式是典型的電流型三相橋式逆變電路的基本工作方式是120導電方式。即每個橋臂一周期內(nèi)導電導電方式。即每個橋臂一周期內(nèi)導電120，按，按VT1到到VT6的順的順序，每隔序，每隔60依次導通。這樣，每個時刻上橋臂組和下橋臂依次導通。這樣，每個時刻上橋臂組和下橋臂組都

58、各有一個橋臂導通。換流時，是依次在上橋臂組內(nèi)和下組都各有一個橋臂導通。換流時，是依次在上橋臂組內(nèi)和下橋臂組內(nèi)分別進行換流，稱為橋臂組內(nèi)分別進行換流，稱為橫向換流橫向換流。 4.4.2 電流型三相逆變電路電流型三相逆變電路 圖圖4-14給出了逆變電路的三給出了逆變電路的三相輸出交流電流波形及線電壓相輸出交流電流波形及線電壓uUV的波形。輸出電流波形和三的波形。輸出電流波形和三相橋式可控整流電路在大電感負相橋式可控整流電路在大電感負載下的交流輸入電流波形形狀相載下的交流輸入電流波形形狀相同。因此，它們的諧波分析表達同。因此，它們的諧波分析表達式也相同。式也相同。 輸出線電壓波形和負載性質(zhì)輸出線電壓

59、波形和負載性質(zhì)有關，圖有關，圖4-14中給出的波形大體中給出的波形大體為正弦波，但疊加了一些尖脈沖，為正弦波，但疊加了一些尖脈沖，這是由逆變電路中的換流過程產(chǎn)這是由逆變電路中的換流過程產(chǎn)生的。生的。 4.4.2 電流型三相逆變電路電流型三相逆變電路 輸出交流電流的基波有效值輸出交流電流的基波有效值IU1和直流電流和直流電流Id的關系為的關系為 U1dd60.78III 與電壓型三相橋式逆變電路中求輸出線電壓有效值的式與電壓型三相橋式逆變電路中求輸出線電壓有效值的式（4-11）相比，因兩者波形形狀相同，所以兩個公式的系數(shù)）相比，因兩者波形形狀相同，所以兩個公式的系數(shù)也相同。也相同。4.4.2 電

60、流型三相逆變電路電流型三相逆變電路 隨著全控型器件的性能容量不斷提高，晶閘管逆變電路隨著全控型器件的性能容量不斷提高，晶閘管逆變電路的應用已越來越少，但圖的應用已越來越少，但圖4-15的串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路的串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路仍有較多應用。這種電路主要用于中、大功率交流電動機調(diào)仍有較多應用。這種電路主要用于中、大功率交流電動機調(diào)速系統(tǒng)。速系統(tǒng)。 圖圖4-15的串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路是一個電流型三相的串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路是一個電流型三相橋式逆變電路，因為各橋臂由晶閘管和二極管串聯(lián)組成而得名。橋式逆變電路，因為各橋臂由晶閘管和二極管串聯(lián)組成而得名。 電路仍為電路仍為120導