第五章 DC-AC變換電路(2)

第五章DC-AC變換電路1。定義：DC→AC

直流電變?yōu)榻涣麟姷碾娐贩Q為逆變電路2。有源逆變：交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。交流電網(wǎng)←晶閘管電路←直流電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：只改變電壓，不改變頻率；能量→電網(wǎng)

3。無(wú)源逆變：變流電路的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載直流電源→晶閘管電路→交流負(fù)載特點(diǎn)：既改變電壓，又可改變頻率；能量→負(fù)載

有源逆變電路無(wú)源逆變電路有源逆變電路逆變的概念三相有源逆變電路逆變失敗及最小逆變角的限制

圖5-1aM電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，EG>EM，電流Id從G流向M，M吸收電功率。RΣ為主回路總電阻。由于Id和EG同方向，與EM反方向，因此G輸出電功率PG=EG·Id，電能由G流向M，M吸收功率PM=EM·Id，再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，RΣ上是熱耗。圖5-1b回饋制動(dòng)狀態(tài)，M作發(fā)電運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)，EM>EG，電流反向，從M流向G。故M輸出電功率，G則吸收電功率，M軸上輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊此徒oG。圖5-1c兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，向電阻R供電，G和M均輸出功率，由于R一般都很小，實(shí)際上形成短路，在工作中必須嚴(yán)防這類(lèi)事故發(fā)生。??5.1有源逆變的基本原理5.1有源逆變的基本原理一、電能的流轉(zhuǎn)1°兩個(gè)電勢(shì)源同極性相接時(shí)，電流總是從電勢(shì)高的流向電勢(shì)低的，其值大小取決于電勢(shì)差和回路總電阻。2°電流由電勢(shì)源正極流出的為輸出功率；電流由電勢(shì)源正極流入的為輸入功率。3°順向串聯(lián)時(shí)，電源短路，應(yīng)防止出現(xiàn)該情況。以單相全波電路給直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載供電為例

圖5-2a

M電動(dòng)運(yùn)行，全波電路工作在整流狀態(tài)，

在0~/2間，Ud為正值，并且Ud

>EM，才能輸出Id。交流電網(wǎng)輸出電功率電動(dòng)機(jī)輸入電功率電動(dòng)機(jī)輸出電功率交流電網(wǎng)輸入電功率

圖5-2bM回饋制動(dòng)，由于晶閘管的單向?qū)щ娦裕琁d方向不變，欲改變電能的輸送方向，只能改變EM極性。為了防止兩電動(dòng)勢(shì)順向串聯(lián)，Ud極性也必須反過(guò)來(lái)，即Ud應(yīng)為負(fù)值，且|EM

|>|Ud

|，才能把電能從直流側(cè)送到交流側(cè),實(shí)現(xiàn)逆變。

Ud可通過(guò)改變

來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，逆變狀態(tài)時(shí)Ud為負(fù)值，逆變時(shí)在/2~間5.1有源逆變的基本原理5.1有源逆變的基本原理二、逆變產(chǎn)生的條件：1。外部條件：必須要有直流電動(dòng)勢(shì)，其極性和晶閘管導(dǎo)通的方向一致，|EM|>|Ud|2。內(nèi)部條件：要求晶閘管的控制角α＞π/2，使Ud為負(fù)值。兩者必須同時(shí)具備才能實(shí)現(xiàn)有源逆變。例：判斷下列電路能否逆變？1、單相全控橋式電路，U2=100V，E=-70V,α=120

2、單相全控橋式電路，U2=100V，E=-30V,α=120

3、單相半控橋式電路，U2=100V，E=-70V,α=120

4、如圖所示電路，U2=100V，E=-70V,α=120

注意：半控橋或有續(xù)流二極管的電路不能實(shí)現(xiàn)有源逆變。5.2有源逆變應(yīng)用電路Ud=Ud0cosα

0＜α＜π/2Ud＞0整流

π/2＜α＜πUd＜0逆變逆變角β：以α=π為計(jì)量起始點(diǎn)，向左度量。即：π-α=β，π/2＜α＜π即0＜β＜π/2∴

Ud=Ud0cosα=-Ud0cosβ一、三相半波逆變電路二、三相橋式逆變電路5.2有源逆變應(yīng)用電路1、輸出電壓平均值的近似計(jì)算和整流時(shí)一樣。2、電流計(jì)算

三相半波電路三相全控橋式電路

5.2有源逆變應(yīng)用電路3、功率計(jì)算

4、逆變時(shí)的功率因素5、考慮變壓器漏抗逆變失敗及最小逆變角的限制三、逆變失敗的原因逆變失?。孀冾嵏玻?/p>

逆變時(shí)，一旦換相失敗，外接直流電源就會(huì)通過(guò)晶閘管電路短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動(dòng)勢(shì)變成順向串聯(lián)，形成很大短路電流。1。觸發(fā)電路工作不可靠（脈沖丟失、脈沖延時(shí)、脈沖次序顛倒等）2。晶閘管發(fā)生故障3。交流電源發(fā)生缺相或突然消失4。換相的裕量角不足逆變失敗及最小逆變角的限制換相重疊角的影響：當(dāng)b>g時(shí)，換相結(jié)束時(shí)，晶閘管能承受反壓而關(guān)斷。如果b<g時(shí)（從圖2-47右下角的波形中可清楚地看到），該通的晶閘管（VT1）會(huì)關(guān)斷，而應(yīng)關(guān)斷的晶閘管（VT3)不能關(guān)斷，最終導(dǎo)致逆變失敗。

逆變失敗及最小逆變角的限制四、最小逆變角的確定βmin=δ+γ+θ′δ：關(guān)斷時(shí)間折合的電角度4°~5°γ：重疊換相角15°~20°θ′：安全裕量角10°∴βmin一般取30°~35°作業(yè)：1、三相全控橋變流器，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1Ω，L=∞，U2=220V，LB=1mH，當(dāng)EM=-400V，β=60

時(shí)求Ud、Id與γ

的值，此時(shí)送回電網(wǎng)的有功功率是多少？2、單相全控橋，反電動(dòng)勢(shì)阻感負(fù)載，R=1Ω，L=∞，U2=100V，LB=0.5mH，當(dāng)EM=-99V，β=60

時(shí)求Ud、Id和γ的值。無(wú)源逆變電路：要求：1。四種換流方式

2。電壓型逆變器的特點(diǎn)及單相和三相電壓型逆變電路

3。電流型逆變器的特點(diǎn)及并聯(lián)諧振式逆變電路和三相串聯(lián)二極管式逆變電路變頻方法：①交—交變頻（直接變頻）②交—直—交變頻（間接變頻）用途：1、蓄電池、太陽(yáng)能電池等直流電源，通過(guò)無(wú)源逆變電路給交流負(fù)載供電

2、電網(wǎng)的50Hz電源不能滿足特殊要求

3、滿足負(fù)載的嚴(yán)格要求

4、交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速工業(yè)用特殊電源：1。變頻變壓電源（VVVF電源）

VariableVoltageVariableFrequency

交流電動(dòng)機(jī)的交流調(diào)速（變頻器）2。恒頻恒壓電源（CVCF電源）

ConstantVoltageConstantFrequency不間斷電源UPS3。感應(yīng)加熱用交流電源5.3無(wú)源逆變電路一、逆變電路的基本工作原理無(wú)源逆變電路二、換流方式分類(lèi)一、逆變電路的基本工作原理負(fù)載

S3S4

S1

S2Ud改變兩組開(kāi)關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率S1、S4閉合，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電壓uo為正S1、S4斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，負(fù)載電壓uo為負(fù)直流交流改變兩組開(kāi)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t1前：S1、S4通，uo和io均為正t1時(shí)刻斷開(kāi)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才反向并增大過(guò)程分析：二、換流方法分類(lèi)換流（換相）：電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程使其導(dǎo)通：給控制極適當(dāng)?shù)男盘?hào)使其關(guān)斷：（1）半控器件——外部條件or一定措施（2）全控器件——用控制極信號(hào)二、換流方法分類(lèi)1。器件換流（DeviceCommutation）利用全控器件自關(guān)斷能力用于采用全控器件（GTO、GTR、電力MOSFET、IGBT）的電路2。電網(wǎng)換流（LineCommutation）由電網(wǎng)提供換流電壓用于整流、有源逆變、交交變頻、交流調(diào)壓二、換流方法分類(lèi)3。負(fù)載換流（LoadCommutation）由負(fù)載提供換流電壓用于負(fù)載電流的相位超前負(fù)載電壓的場(chǎng)合負(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)圖5-7

負(fù)載換流電路及其工作波形

圖5-7

負(fù)載換流電路及其工作波形

工作過(guò)程: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(kāi)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必須在uo過(guò)零前并留有足夠裕量，才能使換流順利完成4。強(qiáng)迫換流（ForcedCommutation）——電容換相設(shè)置附加的換流電路，給欲關(guān)斷的器件強(qiáng)迫施加反向電壓或反向電流二、換流方法分類(lèi)——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：強(qiáng)迫換流逆變電路直接耦合式強(qiáng)迫換流電感耦合式強(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)斷圖5-9a中晶閘管在LC振蕩第一個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷圖5-9b中晶閘管在LC振蕩第二個(gè)半周期內(nèi)關(guān)斷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換流方式小結(jié)：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)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)榱悖瑒t稱為熄滅5.4電壓型和電流型逆變器1一、電壓型和電流型逆變器的特點(diǎn)2二、三相電壓型逆變電路4四、三相電流型逆變電路3三、單相電流型逆變電路逆變電路按其直流電源性質(zhì)不同分為兩種電壓型逆變電路或電壓源型逆變電路電流型逆變電路或電流源型逆變電路電壓型逆變電路（VSTI）一、主要特點(diǎn)1）直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)大電容，相當(dāng)于電壓源。直流側(cè)電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗2）交流側(cè)輸出電壓波形為矩形波，并與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。3）直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋的無(wú)功能量提供通道，逆變橋各橋臂都并聯(lián)反饋二極管。電壓型逆變電路（VSTI）二、單相電壓型逆變電路

——半橋逆變電路1、電路結(jié)構(gòu)及工作原理（器件換流）2、VD1、VD2——反饋二極管（續(xù)流二極管）（1）為負(fù)載向直流側(cè)反饋能量提供通道（2）使負(fù)載電流連續(xù)電壓型逆變電路（VSTI）三、三相電壓型逆變電路1、電路結(jié)構(gòu)電壓型逆變電路（VSTI）三、三相電壓型逆變電路2、工作特點(diǎn)（1）觸發(fā)順序?yàn)閂1→V2→…→V6，每隔60°發(fā)出一個(gè)脈沖（2）換相總是在同相之間進(jìn)行——縱向換流（3）在任一瞬間有三個(gè)橋臂同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)橋臂一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通180°3、輸出電壓波形三個(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)半橋逆變電路組成圖5-10三相電壓型橋式逆變電路180°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(kāi)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，也稱為縱向換流注意:防止同一相上下兩橋臂開(kāi)關(guān)器件直通采取“先斷后通”的方法圖中VD1~VD6是負(fù)載向直流側(cè)反饋能量的通道，故稱為反饋二極管；又因?yàn)閂D1~VD6起著使負(fù)載電流連續(xù)的作用，因此稱為續(xù)流二極管。圖5-11電壓型三相橋式逆變電路的工作波形負(fù)載各相到電源中點(diǎn)N'的電壓：U相，1通，uUN'=Ud/2，4通，uUN'=-Ud/2

負(fù)載線電壓(5-11)

負(fù)載相電壓(5-12)波形分析負(fù)載中點(diǎn)和電源中點(diǎn)間電壓(5-13)利用式(5-12)和(5-14)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，電壓型逆變電路的一個(gè)特點(diǎn)(5-14)負(fù)載三相對(duì)稱時(shí)有uUN+uVN+uWN=0，于是

電壓型逆變電路（VSTI）總結(jié)：（電壓型逆變電路應(yīng)掌握以下問(wèn)題）1。電壓型逆變電路的主要特點(diǎn)2。單相電壓型逆變電路的工作原理3。三相電壓型逆變電路的工作特點(diǎn)4。三相電壓型逆變電路輸出電壓計(jì)算作業(yè)：由IGBT構(gòu)成的三相電壓型逆變電路，已知，現(xiàn)在是VT3、VT4、VT5導(dǎo)通，問(wèn)下一步應(yīng)觸發(fā)哪一個(gè)管子，關(guān)斷哪一個(gè)管子，換流結(jié)束后，在圖中標(biāo)出負(fù)載電流方向，及此時(shí)三相相電壓值。電流型逆變器(CSTI)要求：1、了解電流型逆變器的特點(diǎn)

2、單相電流型逆變電路——并聯(lián)諧振式逆變器

3、三相電流型逆變電路——串聯(lián)二極管式電流型逆變器電流型逆變器(CSTI)一、電流型逆變器的主要特點(diǎn)1、直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相當(dāng)于電流源。直流電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。2、交流側(cè)輸出電流為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)。3、直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用。但其不必像電壓型逆變電路給開(kāi)關(guān)器件反并聯(lián)二極管。電流型逆變器(CSTI)二、單相電流型逆變電路

——并聯(lián)諧振式逆變電路（一）電路結(jié)構(gòu)Ld：濾波、交流隔離VT1~VT4：主逆變晶閘管LT1~LT4：限制SCR開(kāi)通時(shí)的di/dtC：補(bǔ)償電容L、R：負(fù)載+-單相橋式電流型（并聯(lián)諧振式）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(kāi)通時(shí)的di/dt1、4和2、3以1000~2500Hz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)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)諧振式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電流型逆變器(CSTI)二、單相電流型逆變電路

——并聯(lián)諧振式逆變電路（二）工作原理——負(fù)載換流負(fù)載電路總體工作在容性小失諧的情況下注意以下時(shí)間：1）換流時(shí)間tγ=t4-t22）反壓時(shí)間tβ=t5-t4>tq3）觸發(fā)引前時(shí)間tδ=t5-t2=tγ+tβ

4）io超前于uo的時(shí)間tφ=t5-t3=tγ/2+tβ∴功率因素角為φ=γ/2+β并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形

一周期內(nèi)，兩個(gè)穩(wěn)定導(dǎo)通階段和兩個(gè)換流階段t1~t2：VT1和VT4穩(wěn)定導(dǎo)通階段，iｏ=Id，t2時(shí)刻前在C上建立了左正右負(fù)的電壓t2~t4：t2時(shí)觸發(fā)VT2和VT3開(kāi)通，進(jìn)入換流階段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Ct=t4時(shí)，VT1、VT4電流減至零而關(guān)斷，換流階段結(jié)束t4－t2=tg

稱為換流時(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)保證晶閘管的可靠關(guān)斷晶閘管需一段時(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=t5-t4應(yīng)大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq并聯(lián)諧振式逆變電路工作波形

為保證可靠換流應(yīng)在uo過(guò)零前td=t5-t2時(shí)刻觸發(fā)VT2、VT3td為觸發(fā)引前時(shí)間

(5-23)io超前于uo的時(shí)間

(5-24)表示為電角度(5-25)w為電路工作角頻率；g、b分別是tg、tb對(duì)應(yīng)的電角度電流型逆變器(CSTI)小結(jié)：（并聯(lián)諧振式逆變電路應(yīng)掌握以下問(wèn)題）1、并聯(lián)諧振式逆變器為保證換相應(yīng)滿足什么條件？（1）負(fù)載工作于容性小失諧情況（2）反壓時(shí)間tβ>關(guān)斷時(shí)間tq（3）tδ=tγ+tβ

2、并聯(lián)諧振式逆變器的換流方式——負(fù)載換流3、并聯(lián)諧振式逆變器的電流、電壓波形及四個(gè)時(shí)間電流型逆變器(CSTI)三、三相電流型逆變電路——串聯(lián)二極管式電流型逆變電路（一）電路結(jié)構(gòu)L：濾波電感VT1~VT6：逆變橋C1~C6：換流電容VD1~VD6：隔離二極管——防止C對(duì)負(fù)載放電+-+-0+-+-0電流型逆變器(CSTI)三、三相電流型逆變電路——串聯(lián)二極管式電流型逆變電路（二）工作特點(diǎn)（強(qiáng)迫換流）1、按VT1→VT6的順序觸發(fā)，每隔60°發(fā)出一個(gè)脈沖；2、換相總是在不同相之間進(jìn)行——橫向換相；3、任何時(shí)刻只有兩個(gè)器件導(dǎo)通，一個(gè)共陽(yáng)極組，一個(gè)共陰極組，每個(gè)器件導(dǎo)電角120°。電流型逆變器(CSTI)三、三相電流型逆變電路——串聯(lián)二極管式電流型逆變電路（三）換流過(guò)程（強(qiáng)迫換流）換流電容上電壓穩(wěn)定后有以下規(guī)律：共陽(yáng)極組：與導(dǎo)通的晶閘管相連的電容端為+，Uc=Uco

與不導(dǎo)通的晶閘管相連的電容Uc=0共陰極組：與導(dǎo)通的晶閘管相連的電容端為-，Uc=Uco

與不導(dǎo)通的晶閘管相連的電容Uc=0電容器充電規(guī)律：等效換流電容概念：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)的等效電容換流過(guò)程各階段的電流路徑對(duì)共陽(yáng)極晶閘管，它與導(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零三、三相電流型逆變電路——串聯(lián)二極管式電流型逆變電路（三）換流過(guò)程（強(qiáng)迫換流）從VT1向VT3換流的過(guò)程:假設(shè)換流前VT1和VT2通，C13電壓UC0左正右負(fù)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)斷從VT1向VT3換流的過(guò)程:假設(shè)換流前VT1和VT2通，C13電壓UC0左正右負(fù)二極管換流階段t2時(shí)刻uC13降到零，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－UC0C3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)的要求串聯(lián)二極管晶閘管逆變電路換流過(guò)程波形波形分析電流型逆變器(CSTI)小結(jié)：串聯(lián)二極管式電流型逆變器應(yīng)掌握以下問(wèn)題1、三相電流型逆變器的工作特點(diǎn)2、換相方式——強(qiáng)迫換流3、換流過(guò)程及電容上電壓和充放電電流作業(yè)：串聯(lián)二極管式電流型逆變電路（1）在圖中標(biāo)出VT3、VT4導(dǎo)通時(shí)C1~C6的電壓極性及大??；（2）下一步應(yīng)觸發(fā)哪個(gè)管子，關(guān)斷哪個(gè)管子；（3）換流過(guò)程中，C1、C3、C5的充放電電流分別為多少？第五節(jié)脈寬調(diào)制（PWM）型逆變電路1一、概述2二、PWM控制的基本原理3三、脈寬調(diào)制型逆變電路及其控制方法一、概述PWM（PulseWidthModulation）控制：就是對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制的技術(shù)。即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要的波形（含形狀和幅值）。PWM控制的思想源于通信技術(shù)，全控型器件的發(fā)展使得實(shí)現(xiàn)PWM控制變得十分容易。PWM技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，它使電力電子裝置的性能大大提高，因此它在電力電子技術(shù)的發(fā)展史上占有十分重要的地位。二、PWM控制的基本原理（一）面積等效原理——沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同1、沖量——窄脈沖面積2、效果基本相同——環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同3、舉例方波窄脈沖三角波窄脈沖單位沖擊函數(shù)正弦半波窄脈沖f(t)d

(t)tOa)b)c)d)tOtOtOf(t)f(t)f(t)圖6-1形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖i(t)e(t)實(shí)例電路輸入：e(t)電路輸出：i(t)（二）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波如何用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波SPWM波若要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。（二）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）

對(duì)于正弦波的負(fù)半周，采取同樣的方法，得到PWM波形，因此正弦波一個(gè)完整周期的等效PWM波為：

根據(jù)面積等效原理，正弦波還可等效為下圖中的PWM波，而且這種方式在實(shí)際應(yīng)用中更為廣泛。OwtUd-UdOwtUd-Ud（二）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）等幅PWM波不等幅PWM波輸入電源是恒定直流輸入電源是交流或不是恒定的直流直流斬波電路PWM逆變電路PWM整流電路斬控式交流調(diào)壓電路矩陣式變頻電路基于面積等效原理進(jìn)行控制，本質(zhì)是相同的u0tEOwtUd-Ud（二）正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）

PWM電流波電流型逆變電路進(jìn)行PWM控制，得到的就是PWM電流波

PWM波形可等效的各種波形直流斬波電路直流波形SPWM波正弦波形等效成其他所需波形，如:所需波形

等效的PWM波基于“面積等效原理”三、脈寬調(diào)制型逆變電路及其控制方法（一）調(diào)制法產(chǎn)生PWM波形計(jì)算法:根據(jù)PWM的基本原理，如果給出了逆變電路的正弦波輸出頻率、幅值和半個(gè)周期內(nèi)的周波數(shù)，PWM波形中各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)。按照計(jì)算結(jié)果控制逆變電路中各開(kāi)關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。計(jì)算法很繁瑣，而且當(dāng)希望輸出的正弦波頻率，幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化。三、脈寬調(diào)制型逆變電路及其控制方法調(diào)制法:把希望輸出的波形作調(diào)制信號(hào)，通過(guò)對(duì)此信號(hào)波的得到所期望的PWM波采用等腰三角波或鋸齒波作為載波載波與平緩變化的調(diào)制信號(hào)相交，在交點(diǎn)時(shí)刻控制器件通斷，就得到寬度正比于信號(hào)波幅值的脈沖，符合PWM的要求調(diào)制信號(hào)波為正弦波時(shí)，得到的就是SPWM波；調(diào)制信號(hào)是其他所需波形時(shí)，也能得到等效的PWM波。三、脈寬調(diào)制型逆變電路及其控制方法1、單相橋式PWM逆變電路信號(hào)波載波調(diào)制電路工作時(shí)V1和V2通斷互補(bǔ)，V3和V4通斷也互補(bǔ)（1）單極性控制方式ur正半周，V1保持通，V2保持?jǐn)喈?dāng)ur>uc時(shí)使V4通，V3斷，uo=Ud當(dāng)ur<uc時(shí)使V4斷，V3通，uo=0ur負(fù)半周，V1保持?jǐn)?，V2保持通當(dāng)ur>uc時(shí)使V4通，V3斷，uo=0

當(dāng)ur<uc時(shí)使V4斷，V3通，uo=-Ud（2）雙極性控制方式當(dāng)ur

>uc時(shí)，給V1和V4導(dǎo)通信號(hào)，給V2和V3關(guān)斷信號(hào)uo=Ud當(dāng)ur<uc時(shí)，給V2和V3導(dǎo)通信號(hào)，給V1和V4關(guān)斷信號(hào)uo=-Ud2、三相橋式PWM逆變電路調(diào)制電路三相的PWM控制公用三角波載波uc三相的調(diào)制信號(hào)urU、urV和urW依次相差120°當(dāng)urU>u