電力電子技術(shù) 第五章 逆變電路

1、2022-2-31電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)電子教案電子教案第第5章章 逆變電路逆變電路 引言 5.1 5.1 換流方式換流方式 5.1.1 5.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理 5.1.2 5.1.2 換流方式分類換流方式分類5.2 5.2 電壓型逆變電路電壓型逆變電路 5.2.1 5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 5.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 5.3 5.3 電流型逆變電路電流型逆變電路 5.3.1 5.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 5.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路本章小結(jié)第第5章

2、章 逆變電路逆變電路PE N E C2022-2-33引言引言逆變概念 逆變與整流相對(duì)應(yīng)，直流電變成交流電，交流側(cè)接電網(wǎng)，為有源逆變交流側(cè)接負(fù)載，為無(wú)源逆變本章講述無(wú)源逆變逆變與變頻逆變與變頻變頻電路：交交變頻和交直交變頻兩種交直交變頻由交直變換和直交變換兩部分組成，后一部分就是逆變PE N E C2022-2-34引言引言 逆變電路的應(yīng)用逆變電路的應(yīng)用 蓄電池、干電池、太陽(yáng)能電池等直流電源向交流負(fù)載供電時(shí)，需要逆變電路 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 本章內(nèi)容本章內(nèi)容 5.1節(jié)換流方式 5.2節(jié)電壓型逆變電路 5.3節(jié)電流型逆變電路 5.4

3、節(jié)逆變電路的多重化和多電平逆變電路。 本章僅講述逆變電路基本內(nèi)容，第6章PWM控制技術(shù)和第8章組合變流電路中，有關(guān)逆變電路的內(nèi)容會(huì)進(jìn)一步展開PE N E C2022-2-355.1 5.1 換流方式換流方式 5.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理 單相橋式逆變電路為例S1S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成S1、S4閉合，S2、S3斷開時(shí)，負(fù)載電壓uo為正圖5-1 逆變電路及其波形舉例負(fù)載a)b)圖5-1tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2PE N E C2022-2-365.1.1 5.1.1 逆變電路的基本工作原理逆變電路的基本工作原理 S1、S

4、4斷開，S2、S3閉合時(shí)，uo為負(fù)，把直流電變成了交流電 改變兩組開關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率 電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同 阻感負(fù)載時(shí)，io相位滯后于uo，波形也不同（圖5-1b）t1前：S1、S4通，uo和io均為正t1時(shí)刻斷開S1、S4，合上S2、S3，uo變負(fù)，但io不能立刻反向io從電源負(fù)極流出，經(jīng)S2、負(fù)載和S3流回正極，負(fù)載電感能量向電源反饋，io逐漸減小，t2時(shí)刻降為零，之后io才反向并增大PE N E C2022-2-375.1.2 5.1.2 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，也稱換相換相開通：適當(dāng)?shù)拈T極驅(qū)

5、動(dòng)信號(hào)就可使其開通關(guān)斷：全控型器件可通過(guò)門極關(guān)斷半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷一般在晶閘管電流過(guò)零后施加一定時(shí)間反壓，才能關(guān)斷研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷 本章?lián)Q流及換流方式問(wèn)題最為全面集中,因此在本章講述PE N E C2022-2-385.1.2 5.1.2 換流方式分類換流方式分類 1. 器件換流器件換流 利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流（Device Commutation） 2. 電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流 由電網(wǎng)提供換流電壓稱為電網(wǎng)換流電網(wǎng)換流（Line Commutation） 可控整流電路、交流調(diào)壓電路和采用相控方式的交交變頻電路 不需器件具有門極可關(guān)斷能力，也不需

6、要為換流附加元件 3. 負(fù)載換流負(fù)載換流 由負(fù)載提供換流電壓稱為負(fù)載換流負(fù)載換流（Load Commutation） 負(fù)載電流相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流 負(fù)載為電容性負(fù)載時(shí)，負(fù)載為同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流PE N E C2022-2-395.1.2 5.1.2 換流方式分類換流方式分類 基本的負(fù)載換流逆變電路：基本的負(fù)載換流逆變電路：采用晶閘管負(fù)載：電阻電感串聯(lián)后再和電容并聯(lián)，工作在接近并聯(lián)諧振狀態(tài)而略呈容性 電容為改善負(fù)載功率因數(shù)使其略呈容性而接入 直流側(cè)串入大電感Ld， id基本沒(méi)有脈動(dòng)ttttRLCOOOOiit1b)a)圖5-2EdLdVT1VT2VT3VT4uoi

7、oiduouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4圖5-2 負(fù)載換流電路及其工作波形 PE N E C2022-2-3105.1.2 5.1.2 換流方式分類換流方式分類 工作過(guò)程（工作波形圖工作過(guò)程（工作波形圖5-2b）4個(gè)臂的切換僅使電流路徑改變，負(fù)載電流基本呈矩形波負(fù)載工作在對(duì)基波電流接近并聯(lián)諧振的狀態(tài)，對(duì)基波阻抗很大，對(duì)諧波阻抗很小，uo波形接近正弦t1前：VT1、VT4通，VT2、VT3斷，uo、io均為正，VT2、VT3電壓即為uot1時(shí)：觸發(fā)VT2、VT3使其開通，uo加到VT4、VT1上使其承受反壓而關(guān)斷，電流從VT1、VT4換到VT3、VT2t1必須

8、在uo過(guò)零前并留有足夠裕量，才能使換流順利完成PE N E C2022-2-3115.1.2 5.1.2 換流方式分類換流方式分類4. 強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流 設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的晶閘管強(qiáng)迫施加反向電壓或反向電流的換流方式稱為強(qiáng)迫換流強(qiáng)迫換流（Forced Commutation）通常利用附加電容上儲(chǔ)存的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也稱為電容換流電容換流 直接耦合式強(qiáng)迫換流直接耦合式強(qiáng)迫換流由換流電路內(nèi)電容提供換流電壓VT通態(tài)時(shí)，先給電容C充電。合上S就可使晶閘管被施加反壓而關(guān)斷SVT負(fù)載+-圖5-3圖5-3 直接耦合式強(qiáng)迫換流原理圖PE N E C2022-2-3125.1.2 5.1.2 換流方式分類

9、換流方式分類 電感耦合式強(qiáng)迫換流電感耦合式強(qiáng)迫換流：通過(guò)換流電路內(nèi)電容和電感耦合提供換流電壓或換流電流 兩種電感耦合式強(qiáng)迫換流：圖5-4a中晶閘管在LC振蕩第一個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷圖5-4b中晶閘管在LC振蕩第二個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷CL+VDSCVT負(fù)載+LSVT負(fù)載VDb)a)圖5-4圖5-4 電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖給晶閘管加上反向電壓而使其關(guān)斷的換流也叫電壓換流電壓換流（圖5-3）先使晶閘管電流減為零，然后通過(guò)反并聯(lián)二極管使其加 反壓的換流叫電流換流電流換流 PE N E C2022-2-3135.1.2 5.1.2 換流方式分類換流方式分類器件換流適用于全控型器件其余三種方式針對(duì)晶閘管器件換流和強(qiáng)

10、迫換流屬于自換流電網(wǎng)換流和負(fù)載換流外部換流當(dāng)電流不是從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移，而是在支路內(nèi)部終止流通而變?yōu)榱?，則稱為熄滅熄滅PE N E C2022-2-3145.2 5.2 電壓型逆變電路電壓型逆變電路 逆變電路按其直流電源性質(zhì)不同分為兩種逆變電路按其直流電源性質(zhì)不同分為兩種電壓型電壓型逆變電路或電壓源型電壓源型逆變電路電流型電流型逆變電路或電流源型電流源型逆變電路 電壓型逆變電路的特點(diǎn)電壓型逆變電路的特點(diǎn) (1) 直流側(cè)為電壓源或并聯(lián)大電容，直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng) (2) 輸出電壓為矩形波，輸出電流因負(fù)載阻抗不同而不同 (3) 阻感負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功提供通道，

11、逆變橋各臂并聯(lián)反饋二極管+-CRL圖5-5UdV1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoio圖5-5 電壓型逆變電路舉例（全橋逆變電路）圖5-1電路的具體實(shí)現(xiàn)PE N E C2022-2-3155.2.1 5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路1半橋逆變電路半橋逆變電路電路結(jié)構(gòu) 工作原理工作原理V1和V2柵極信號(hào)在一周期內(nèi)各半周正偏、半周反偏，互補(bǔ)uo為矩形波，幅值為Um=Ud/2+-RLa)ttOOONb)圖5-6UdiouoV1V2VD1VD2uoUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2Ud2Ud2圖5-6 單相半橋電壓型逆變電路及其工作波

12、形PE N E C2022-2-3165.2.1 5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路io波形隨負(fù)載而異，感性負(fù)載時(shí)，(圖5-6b)V1或V2通時(shí)，io和uo同方向，直流側(cè)向負(fù)載提供能量VD1或VD2通時(shí)，io和uo反向，電感中貯能向直流側(cè)反饋VD1、VD2稱為反饋二極管反饋二極管,還使io連續(xù)，又稱續(xù)流二極管續(xù)流二極管 特點(diǎn)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，使用器件少缺點(diǎn)缺點(diǎn)：交流電壓幅值Ud/2，直流側(cè)需兩電容器串聯(lián)，要控制兩者電壓均衡用于幾kW以下的小功率逆變電源 單相全橋、三相橋式都可看成若干個(gè)半橋逆變電路的組合PE N E C2022-2-3175.2.1 5.2.1 單相電壓型逆變電

13、路單相電壓型逆變電路2全橋逆變電路全橋逆變電路 電路結(jié)構(gòu)及工作情況(圖5-5)，兩個(gè)半橋電路的組合1和4一對(duì)，2和3另一對(duì)，成對(duì)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，兩對(duì)交替各導(dǎo)通180uo波形同圖5-6b半橋電路的uo，幅值高出一倍Um=Udio波形和圖5-6b中的io相同，幅值增加一倍單相逆變電路中應(yīng)用最多的PE N E C2022-2-318 輸出電壓定量分析輸出電壓定量分析 uo成傅里葉級(jí)數(shù) 基波幅值 (5-2) 基波有效值 (5-3) uo為正負(fù)各180時(shí)，要改變輸出電壓有效值只能改變Ud來(lái)實(shí)現(xiàn)tttUu5sin513sin31sin4doddo1m27. 14UUUdd1o9 . 022UUU(5-1)5

14、.2.1 5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路PE N E C2022-2-3195.2.1 5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路 移相調(diào)壓（圖移相調(diào)壓（圖5-7） 可采用移相方式調(diào)節(jié)逆變電路的輸出電壓，稱為移相調(diào)壓移相調(diào)壓 各柵極信號(hào)為180正偏，180反偏，且V1和V2互補(bǔ)，V3和V4互補(bǔ)關(guān)系不變 V3的基極信號(hào)只比V1落后q q ( 0 0q q 180) V3、V4的柵極信號(hào)分別比V2、V1的前移180-q q uo成為正負(fù)各為q q 的脈沖，改變q 即可調(diào)節(jié)輸出電壓有效值+-CRLtOtOtOtOtOqa)b)圖5-7UdV1V2uoioV3V4VD1VD2V

15、D3VD4uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouo圖5-7 單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式PE N E C2022-2-3205.2.1 5.2.1 單相電壓型逆變電路單相電壓型逆變電路4帶中心抽頭變壓器的逆變電路帶中心抽頭變壓器的逆變電路 交替驅(qū)動(dòng)兩個(gè)IGBT，經(jīng)變壓器耦合給負(fù)載加上矩形波交流電壓 兩個(gè)二極管的作用也是提供無(wú)功能量的反饋通道 Ud和負(fù)載參數(shù)相同，變壓器匝比為1:1:1時(shí)，uo和io波形及幅值與全橋逆變電路完全相同負(fù)載+-圖5-8iouoUdV1V2VD1VD2圖5-8 帶中心抽頭變壓器的逆變電路v與全橋電路的比較與全橋電路的比較比全橋電路少用一半開關(guān)器件器件承受的

16、電壓為2Ud，比全橋電路高 一倍必須有一個(gè)變壓器 PE N E C2022-2-3215.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 三個(gè)單相逆變電路可組合成一個(gè)三相逆變電路 應(yīng)用最廣的是三相橋式逆變電路 可看成由三個(gè)半橋逆變電路組成NN+-UVW圖5-9V1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2圖5-9 三相電壓型橋式逆變電路180導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式 每橋臂導(dǎo)電180，同一相上下兩臂交替導(dǎo)電，各相開始導(dǎo)電的角度差120 任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通 每次換流都是在同一相上下兩臂之間進(jìn)行，也稱為縱縱向換流向換流PE N E C2022-2-3225.2.

17、2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 波形分析波形分析tOtOtOtOtOtOtOtO圖5-10a)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62 Ud3圖5-10 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形PE N E C2022-2-3235.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 負(fù)載各相到電源中點(diǎn)負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N的電壓的電壓：U相，1通，uUN=Ud/2，4通，uUN=-Ud/2 負(fù)載線電壓負(fù)載線電壓 (5-4) 負(fù)載相電壓負(fù)載相電壓 (5-5) 負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓 (5-6) UNWNWUWNVNVW

18、VNUNUVuuuuuuuuuNN WNWN NN VNVN NN UNUNuuuuuuuuu)(31)(31WNVNUN WN VN UN NNuuuuuuuPE N E C2022-2-3245.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 負(fù)載三相對(duì)稱時(shí)有uUN+uVN+uWN=0，于是 (5-7) 利用式(5-5)和(5-7)可繪出uUN、uVN、uWN波形 負(fù)載已知時(shí)，可由uUN波形求出iU波形 一相上下兩橋臂間的換流過(guò)程和半橋電路相似 橋臂1、3、5的電流相加可得直流側(cè)電流id的波形，id每60脈動(dòng)一次，直流電壓基本無(wú)脈動(dòng)，因此逆變器從交流側(cè)向直流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)的，

19、電壓型逆變電路的一個(gè)特點(diǎn))(31 WN VN UNNNuuuuPE N E C2022-2-3255.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路定量分析 輸出線電壓 uUV展開成傅里葉級(jí)數(shù) 式中， ，k為自然數(shù)nktnntUtttttUusin) 1(1sin3213sin13111sin1117sin715sin51sin32ddUV16 kn16 kn16 kn16 kn(5-8)PE N E C2022-2-3265.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路輸出線電壓有效值基波幅值基波有效值d202UVUV816. 0d21UtuUddUV1m1 . 132

20、UUUddUV1mUV178. 062UUUU(5-9)(5-10)(5-11)PE N E C2022-2-3275.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路 負(fù)載相電壓負(fù)載相電壓 uUN展開成傅里葉級(jí)數(shù)得 式中 ， ，k為自然數(shù)ntnntUtttttUusin1sin213sin13111sin1117sin715sin51sin2ddUN16 kn(5-12)PE N E C2022-2-3285.2.2 5.2.2 三相電壓型逆變電路三相電壓型逆變電路負(fù)載相電壓有效值基波幅值基波有效值防止同一相上下兩橋臂開關(guān)器件直通 采取“先斷后通先斷后通”的方法d202UNUN471

21、.0d21UtuUddUN1m637. 02UUUdUN1mUN145.02UUU(5-13)(5-14)(5-15)PE N E C2022-2-3295.3 5.3 電流型逆變電路電流型逆變電路 直流電源為電流源的逆變電路電流型逆變電路 一般在直流側(cè)串聯(lián)大電感，電流脈動(dòng)很小，可近似看成直流電流源 實(shí)例之一：圖5-11電流型三相橋式逆變電路 交流側(cè)電容用于吸收換流時(shí)負(fù)載電感中存貯的能量UVW圖5-11idUdVT1VT2VT3VT4VT5VT6圖5-11 電流型三相橋式逆變電路PE N E C2022-2-330PE N E C2022-2-3315.3 5.3 電流型逆變電路電流型逆變電路

22、電流型逆變電路主要特點(diǎn) (1) 直流側(cè)串大電感，相當(dāng)于電流源 (2) 交流輸出電流為矩形波，輸出電壓波形和相 位因負(fù)載不同而不同 (3) 直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用，不必給 開關(guān)器件反并聯(lián)二極管電流型逆變電路中，采用半控型器件的電路 仍應(yīng)用較多換流方式有負(fù)載換流、強(qiáng)迫換流PE N E C2022-2-3325.3.1 5.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 4橋臂，每橋臂晶閘管各串聯(lián)一個(gè)電抗器LT，用來(lái)限制晶閘管開通時(shí)的di/dt 1、4和2、3以10002500Hz的中頻輪流導(dǎo)通，可得到中頻交流電 采用負(fù)載換相方式，要求負(fù)載電流略超前于負(fù)載電壓負(fù)載一般是電磁感應(yīng)線圈，加熱線圈內(nèi)

23、的鋼料，R和L串聯(lián)為其等效電路因功率因數(shù)很低，故并聯(lián)CC和L、R構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，故此電路稱為并聯(lián)諧并聯(lián)諧振式逆變電路振式逆變電路PE N E C2022-2-3335.3.1 5.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 輸出電流波形接近矩形波，含基波和各奇次諧波，且諧波幅值遠(yuǎn)小于基波 因基波頻率接近負(fù)載電路諧振頻率，故負(fù)載對(duì)基波呈高阻抗，對(duì)諧波呈低阻抗，諧波在負(fù)載上產(chǎn)生的壓降很小，因此負(fù)載電壓波形接近正弦ABCRL圖5-12LdIdVT1VT2VT3VT4LT1LT2LT3LT4uoio圖5-12 單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路 PE N E C2022-2-3345.3.1 5

24、.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 工作波形分析工作波形分析 一周期內(nèi)，兩個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)通階段和兩個(gè)換流階段 t1t2：VT1和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通階段穩(wěn)定導(dǎo)通階段，i=Id，t2時(shí)刻前在C上建立了左正右負(fù)的電壓 t2t4：t2時(shí)觸發(fā)VT2和VT3開通，進(jìn)入換流階段換流階段 LT使VT1、VT4不能立刻關(guān)斷，電流有一個(gè)減小過(guò)程 VT2、VT3電流有一個(gè)增大過(guò)程 4個(gè)晶閘管全部導(dǎo)通，負(fù)載電容電壓經(jīng)兩個(gè)并聯(lián)的放電回路同時(shí)放電： LT1、VT1、VT3、LT3到C；另一個(gè)經(jīng)LT2、VT2、VT4、LT4到C t=t4時(shí)，VT1、VT4電流減至零而關(guān)斷，換流階段結(jié)束 t4t2= tg g 稱為換流時(shí)間

25、換流時(shí)間 io在t3時(shí)刻，即iVT1=iVT2時(shí)刻過(guò)零，t3時(shí)刻大體位于t2和t4的中點(diǎn)PE N E C2022-2-3355.3.1 5.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路保證晶閘管的可靠保證晶閘管的可靠關(guān)斷關(guān)斷（圖5-13）晶閘管需一段時(shí)間才能恢復(fù)正向阻斷能力，換流結(jié)束后還要使VT1、VT4承受一段反壓時(shí)間tbtb b= t5- t4應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tqtOtO圖5-13tOtOtOtOtOtOuG1,4uG2,3iTioIdt1t2t3t4t5t6t7tuotguABttbIdiVT1,4iVT2,3uVT2,3uVT1,4圖5-13 并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形 PE N

26、 E C2022-2-3365.3.1 5.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路為保證可靠換流應(yīng)在uo過(guò)零前t = t5- t2時(shí)刻觸發(fā)VT2、VT3t為觸發(fā)引前時(shí)間觸發(fā)引前時(shí)間 (5-16)io超前于uo的時(shí)間 為 (5-17)表示為電角度 (5-18)為電路工作角頻率；g、b分別是tg g、tb b對(duì)應(yīng)的電角度tttbgttt2bgbg22ttPE N E C2022-2-3375.3.1 5.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路 數(shù)量分析數(shù)量分析 忽略換流過(guò)程，io可近似成矩形波，展開成傅里葉級(jí)數(shù) (5-19) 基波電流有效值 (5-20) 負(fù)載電壓有效值Uo和直流電壓U

27、d的關(guān)系（忽略Ld的損耗，忽略晶閘管壓降） (5-21)tttIi5sin513sin31sin4dodd1o9.024IIIcos11.1cos22ddoUUUPE N E C2022-2-3385.3.1 5.3.1 單相電流型逆變電路單相電流型逆變電路實(shí)際工作過(guò)程中，感應(yīng)線圈參數(shù)隨時(shí)間變化，必須使工作頻率適應(yīng)負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種控制方式稱為自勵(lì)方式自勵(lì)方式固定工作頻率的控制方式稱為他勵(lì)方式他勵(lì)方式自勵(lì)方式存在起動(dòng)問(wèn)題，解決方法：先用他勵(lì)方式，系統(tǒng)開始工作后再轉(zhuǎn)入自勵(lì)方式附加預(yù)充電起動(dòng)電路PE N E C2022-2-3395.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路

28、電流型三相橋式逆變電路電流型三相橋式逆變電路（圖5-11，采用全控型器件） 基本工作方式是120導(dǎo)電方式導(dǎo)電方式每個(gè)臂一周期內(nèi)導(dǎo)電120每時(shí)刻上下橋臂組各有一個(gè)臂導(dǎo)通，橫向換流tOtOtOtO圖5-14IdiViWuUViU圖5-14 電流型三相橋式逆變電路的輸出波形 波形分析輸出電流波形和負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)，正負(fù)脈沖各120的矩形波輸出電流和三相橋整流帶大電感負(fù)載時(shí)的交流電流波形相同，諧波分析表達(dá)式也相同輸出線電壓波形和負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，大體為正弦波輸出交流電流的基波有效值dd1U78. 06IIIPE N E C2022-2-3405.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 串聯(lián)二

29、極管式晶閘管逆變電串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路路主要用于中大功率交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)電流型三相橋式逆變電路各橋臂的晶閘管和二極管串聯(lián)使用120導(dǎo)電工作方式，輸出波形和圖5-14的波形大體相同強(qiáng) 迫 換 流 方 式 ， 電 容C1C6為換流電容M3UVW+-圖5-15LIdC1C2C3C4C5C6VD1VD2VD3VD4VD5VD6UdVT1VT2VT3VT4VT5VT6圖5-15 串聯(lián)二極管式晶閘管逆變電路 PE N E C2022-2-341PE N E C2022-2-342PE N E C2022-2-343PE N E C2022-2-3445.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電

30、流型逆變電路 換流過(guò)程分析換流過(guò)程分析電容器充電規(guī)律電容器充電規(guī)律：對(duì)共陽(yáng)極晶閘管，與導(dǎo)通晶閘管相連一端極性為正，另一端為負(fù)不與導(dǎo)通晶閘管相連的電容器電壓為零等效換流電容等效換流電容：例如分析從VT1向VT3換流時(shí)，C13就是C3與C5串聯(lián)后再與C1并聯(lián)的等效電容-+UVW+ -UVWa)+ -UVWb)- +UVWc)d)圖5-16VT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdVT1VT2VT3VD1VD2VD3C13IdiViViU=Id-iV圖5-16 換流過(guò)程各階段的電流路徑PE N E C20

31、22-2-3455.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路從從VT1向向VT3換流的過(guò)程換流的過(guò)程(圖圖5-16） 換流前VT1和VT2通，C13電壓UC0左正右負(fù)恒流放電階段恒流放電階段 t1時(shí)刻觸發(fā)VT3導(dǎo)通，VT1被施以反壓而關(guān)斷 Id從VT1換到VT3，C13通過(guò)VD1、U相負(fù)載、W相負(fù)載、VD2、VT2、直流電源和VT3放電，放電電流恒為Id，故稱恒流放電階段 uC13下降到零之前，VT1承受反壓，反壓時(shí)間大于tq就能保證關(guān)斷PE N E C2022-2-3465.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路二極管換流階段二極管換流階段t2時(shí)刻uC13降

32、到零，之后C13反向充電。忽略負(fù)載電阻壓降，則二極管VD3導(dǎo)通，電流為iV，VD1電流為iU=Id-iV，VD1和VD3同時(shí)通，進(jìn)入二極管換流階段隨著C13電壓增高，充電電流漸小，iV漸大，t3時(shí)刻iU減到零，iV=Id，VD1承受反壓而關(guān)斷，二極管換流階段結(jié)束t3以后，VT2、VT3穩(wěn)定導(dǎo)通階段PE N E C2022-2-3475.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路波形分析波形分析 電感負(fù)載時(shí)，uC13、iU、iV及uC1、uC3、uC5波形 uC1的波形和uC13完全相同，從UC0降為UC0 C3和C5是串聯(lián)后再和C1并聯(lián)的，電壓變化的幅度是C1的一半 uC3從零變

33、到-UC0，uC5從UC0變到零 這些電壓恰好符合相隔120后從VT3到VT5換流時(shí)的要求ttOuOi圖5-17UCOuC13uC5uC3-UCOIdiUiVt1t2t3圖5-17 串聯(lián)二極管晶閘管逆變電路換流過(guò)程波形PE N E C2022-2-3485.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)電流型三相橋式逆變器驅(qū)動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，負(fù)載換流工作特性和調(diào)速方式和直流電動(dòng)機(jī)相似，但無(wú)換向器，因此稱為無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)無(wú)換向器電動(dòng)機(jī)MS3BQ脈沖分配器UVW圖5-18VT1VT2VT3VT4VT5VT6UdUdM圖5-18 無(wú)換相器電動(dòng)機(jī)的基本電路PE N E

34、 C2022-2-3495.3.2 5.3.2 三相電流型逆變電路三相電流型逆變電路 BQ轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器，檢測(cè)磁極位置以決定什么時(shí)候給哪個(gè)晶閘管發(fā)出觸發(fā)脈沖OOOOOttttOttuVT4導(dǎo)通uUuVuWiViWiUudMVT1導(dǎo)通VT3導(dǎo)通VT6導(dǎo)通VT5導(dǎo)通VT2導(dǎo)通uVT1圖5-19圖5-19 無(wú)換相器電動(dòng)機(jī)電路工作波形PE N E C2022-2-350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，AC/DC和DC/AC兩類電路更為基本、更為重要換流方式換流方式 分為外部換流和自換流兩大類，外部換流包括電網(wǎng)換流和負(fù)載換流兩種，自

35、換流包括器件換流和強(qiáng)迫換流兩種 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PE N E C2022-2-351本章小結(jié)逆變電路分類方法逆變電路分類方法可按換流方式、輸出相數(shù)、直流電源的性質(zhì)或用途等分類本章主要采用按直流側(cè)電源性質(zhì)分類的方法，分為電壓型和電流型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)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PE N E C2022-2-352本章小結(jié)與其他章的關(guān)系與其他章的關(guān)系 本章對(duì)逆變電路的講述是很基本的，還遠(yuǎn)不完整 下一章的PWM控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最多，絕大部分逆變電路都是PWM

36、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) 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)成間接交流變流電路 此外，間接直流變流電路大量用于開關(guān)電源，其中的核心電路仍是逆變電路 將在第8章介紹，學(xué)完第8章后，對(duì)逆變電路及其應(yīng)用將有更完整的認(rèn)識(shí)PE N E C2022-2-353圖圖5-1 5-1 逆變電路及其波形舉例逆變電路及其波形舉例 負(fù)載a)b)圖5-1tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2PE N E C2022-2-354圖圖5-2 5-2 負(fù)載換流電路及其工作波形負(fù)載換流電路及其工作波形 ttttRLCOOOOiit1b)a)圖5-2EdLdVT1VT2VT3VT

37、4uoioiduouoioiouVTiVT1iVT4iVT2iVT3uVT1uVT4PE N E C2022-2-355圖5-3 直接耦合式強(qiáng)迫換流原理圖 SVT負(fù)載+-圖5-3PE N E C2022-2-356圖5-4 電感耦合式強(qiáng)迫換流原理圖 CL+VDSCVT負(fù)載+LSVT負(fù)載VDb)a)圖5-4PE N E C2022-2-357圖5-5 電壓型逆變電路舉例（全橋逆變電路） +-CRL圖5-5UdV1V2V3V4VD1VD2VD3VD4uoioPE N E C2022-2-358圖5-6 單相半橋電壓型逆變電路及其工作波形 +-RLa)ttOOONb)圖5-6UdiouoV1V2VD

38、1VD2uoUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2Ud2Ud2PE N E C2022-2-359圖5-7 單相全橋逆變電路的移相調(diào)壓方式 +-CRLtOtOtOtOtOqa)b)圖5-7UdV1V2uoioV3V4VD1VD2VD3VD4uG1uG2uG3uG4uoiot1t2t3iouoPE N E C2022-2-360圖5-8 帶中心抽頭變壓器的逆變電路 負(fù)載+-圖5-8iouoUdV1V2VD1VD2PE N E C2022-2-361圖5-9 三相電壓型橋式逆變電路 NN+-UVW圖5-9V1V2V3V4V5V6VD1VD2VD3VD4VD5VD6Ud2Ud2圖5-10 電壓型三相橋式逆變電路的工作波形 tOtOtOtOtOtOtOtO圖5-10a)b)c)d)e)f)g)h)uUNuUNuUViUiduVNuWNuNNUdUd2Ud3Ud62Ud3PE N E C2022-2-363圖5-11 電流型三相橋式逆變電路 UVW圖5-11idUdVT1VT2VT3VT4VT5VT6PE N E C2022-2-364圖5-12 單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）逆變電路 ABCRL圖5-12Ld