DCAC变换电路无源部分
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dc转ac电路原理
dc转ac电路原理
直流（DC）转交流（AC）电路是一种能将直流电转换为交流
电的电路。
它主要由直流电源、转换器、滤波器和输出负载四部分组成。
直流电源：直流电源提供稳定的直流电，通常通过整流电路将交流电源转换成直流电，并通过电容器储存电荷。
转换器：转换器是直流转交流电路的核心部分。
它包含一个或多个开关元件（如可控硅、晶体管和MOSFET）以及相应的
驱动电路。
转换器的工作原理是通过定时打开和关闭开关元件，将直流电源的电能转换成交流电能。
开关元件的周期性操作使得直流电源产生像正弦波一样的交流电信号。
滤波器：由于转换器输出的交流电信号由脉冲组成，在输出端产生了很多谐波成分。
为了滤除这些谐波并使输出信号接近理想的正弦波形态，需要添加滤波器。
滤波器一般由电感和电容组成，通过选择适当的元器件参数可以实现对谐波的滤除。
输出负载：输出负载通常是指将交流电路连接到需要供电的设备或装置上。
负载的特性和功率需求会影响到电路设计和转换器的选择。
通过以上四部分的协作，直流转交流电路可以将直流电源转换为交流电，并提供给负载使用，满足设备对交流电的需求。
这种转换电路在一些特定的应用领域，如可调速电机驱动和太阳能发电系统中得到了广泛应用。
电子电子技术第4章 DC-AC变换电路
中点之间。
控制方式：开关器件T1和T2在一个输出电压基波周期 T0内互补地施加触发驱动信号，且两管驱动信号时间 都相等
当T1导通T2关断时 ，当T2导通T1关断时 ，所以电压波形为占空 比为50％的方波。改变T1和T2的驱动信号的频率，即可以改变 输出电压的频率，输出电压的基波频率
输出电压：
开T20 关t 管T0 时T2、，T开3，关当管负T载2、电T3被流触由发a流，向当b负时载，电电流流由经过b流D2向、aD时 3续，流电流流经
瞬时负载电流 ：
iL
n 1,3,5...
4VD n Zn
sin
(nt
n )
– 其中n次谐波阻抗 Zn R2 (nL)2
且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容 器电压的平衡 半桥电路常用于几kw以下的小功率逆变电源
2.电压型单相全桥式逆变电路
电路特点：全桥电路可看作由两个半桥电路组成，有四个桥臂， 包括四个可控开关器件及反并联二极管，在直流母线上通常还 并联有滤波电容。
控制方式：T1和T4同时开通和关断，T2和T3同时开通和关断（存
b) 电流型逆变器：在直流测串联有大电感，可以抑制输出直流电
流纹波，使得直流测可以近似看作一个理想电流源。
按交流输出类型分类：
a) 当变换装置交流侧接在电网上，把直流电逆变成同频率的 交流电回馈到电网上去，称为有源逆变。
b) 当变换装置交流侧和负载连接时，将由变换装置直接给电 机等负载提供频率可变的交流电，这种工作模式被称为无 源逆变。
b) 负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流，通常采用 的是负载谐振换流。
c) 强迫换流：通过附加的换流装置，给欲关断的器件强迫施 加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。
控制方式：开关器件T1和T2在一个输出电压基波周期 T0内互补地施加触发驱动信号，且两管驱动信号时间 都相等
当T1导通T2关断时 ，当T2导通T1关断时 ，所以电压波形为占空 比为50％的方波。改变T1和T2的驱动信号的频率，即可以改变 输出电压的频率，输出电压的基波频率
输出电压：
开T20 关t 管T0 时T2、，T开3，关当管负T载2、电T3被流触由发a流，向当b负时载，电电流流由经过b流D2向、aD时 3续，流电流流经
瞬时负载电流 ：
iL
n 1,3,5...
4VD n Zn
sin
(nt
n )
– 其中n次谐波阻抗 Zn R2 (nL)2
且直流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容 器电压的平衡 半桥电路常用于几kw以下的小功率逆变电源
2.电压型单相全桥式逆变电路
电路特点：全桥电路可看作由两个半桥电路组成，有四个桥臂， 包括四个可控开关器件及反并联二极管，在直流母线上通常还 并联有滤波电容。
控制方式：T1和T4同时开通和关断，T2和T3同时开通和关断（存
b) 电流型逆变器：在直流测串联有大电感，可以抑制输出直流电
流纹波，使得直流测可以近似看作一个理想电流源。
按交流输出类型分类：
a) 当变换装置交流侧接在电网上，把直流电逆变成同频率的 交流电回馈到电网上去，称为有源逆变。
b) 当变换装置交流侧和负载连接时，将由变换装置直接给电 机等负载提供频率可变的交流电，这种工作模式被称为无 源逆变。
b) 负载换流：由负载提供换流电压称为负载换流，通常采用 的是负载谐振换流。
c) 强迫换流：通过附加的换流装置，给欲关断的器件强迫施 加反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。
第4章DC-AC变换电路.
第4章DC-AC变换电路主要内家：4・1概述4・2电压型DC-AC变换电路43电流型DC-AC变换电路4.4谐振式逆变电路4.5 DGAC变换的多重化技术和多电平逆变电路4・6变频器4.7软开关技术在DUAC变换中的应用4・8小结Power Electronics4JM述I忖❖DC-AC变换电路是将直流电(DC)转换为交流T 电(AC)的电路，即通常所说的逆变电路・其应用非常广泛：在已有的直流中，向交流负载供电时，就需要逆变电路；在高压直流输电中，换流站中的高压大容量逆变器更是不可或缺的核心设备之一；由公共电网向各种交流负载供电时，往往需要采用电力电子逆变装置将电网电能转换成所需频率和电压的电能，这一过程常被称为变频，变频系统的核心实际上也是逆变电路.Power Electronics变频的实现方式交交直接变频：传统形式为多组反并联晶闸管可逆桥式变流器组成，基于相控整流技术，釆用电网自然换流实现交流到交流的直接变换，效率较高，能四象限运行。
但这种电路使用晶闸管校多，输出频率低，功率因数低；矩阵式变换器是一种新型交交变频电路，它采用多个双向开关实现N相输入一M相输出的交叉连接，换流效率非常高，能实现四象限运行和任意功率因数，控制特性好，电源侧和负教侧谐波含量少，但矩阵变换器要求较高频率的双向开关，控制相对也较复杂.交直交变频：由交直变换电路和直交变换电路两部分组成, 前一部分属整流电路，后一部分就是DGAC逆变电路。
交直交变频形式是目前最主要的变频方式，并将在今后很长一段时期内继续占据主导地位Power Electronic 逆变电路分类逢变电裕上羟•件的3关iKifl売半rz»挣的电i*戒九戰《茨歩宣沁皿型｛:驚按交"出員厲｛;需：«电牛i电*方《PWUfll方云«W)hlifcT按&視權式式A氏关关*4-n«wa)b)Power Electronics按换流方式分类:」身•按直流电源分类：r a）电压型逆变器：在i流母线上并联有大电容，抑制母线电压纹波，直流测可近似看作一个理想电压源.b）电流型逆变器：在直流测串联有大电感，可以抑制输出直流电流纹波•使得直流測可以近似看作一个理想电流源•fbttMVb)o)器件换流：利用全控型器件自身的器件换流，在采用IGBT、功率MOSF 器件的电珞中，其换流方式即为器负栽换流：由负载提供换流电压称二的是负载谐振换流。
DC_AC变换技术
输出电压波形是怎样的？
❖ 3傅立叶级数、方波逆变器输出谐波 ❖ 在实际问题中,除了正弦函数外,还会遇到许
多非正弦的周期函数,为了研究非正弦的周 期函数,将周期函数展开成由三角函数组成 的将级周期数函. 数展开,它的物理意义是很明确的,即把一
个比较复杂的周期运动看成是许多不同频率的简谐 振动叠加.
f(t)A0 Ansint(n) n1
方波的各次谐波
f(t)A0 Ansint(n) n1
逆变器输出
A1si nt(1)
基波
3次 谐 波
A3sin 3(t3)
5次 谐 波
A5sin 5(t5)
基波为1
3次 谐 波 为 0.33 5次 谐 波 为 0.2 7次 谐 波 为 0.14 9次 谐 波 为 0.11 11次 谐 波 为 0.09
C
Q1 V
in
D1
Q2
A
Z
D2
QQ 14
VAB
Vin B
Q2 Q3
Q1Q4 t
Q4
D 3
Q1 D2
V AB
Q3
D 4
Q2 D1
t
Q
3
D3
Q
4
D4
iR
i L
Ton Ts /2
t Ts
Ton Ts /2
T
(a)
(b)
(c)
B 控制方式有双极性控制、有限双极性控制和移相控制三种. B图为双极性控制
数量关系
Qv2ADB1T20Q10tT20
Vin2 4
2 dt
Vin 2
其瞬时值表达式为：
t i L
t Ts
t
vABn1,3,5...2nVinsinnt
第6章DCAC变换技术资料精品文档
见，感性负载时Q1和Q2、D1和D2是轮流导通的。 由于D1或D2续流，电压形成一个负(正)的面积。
如果Q1或Q2导通时间超过TS/4，波形为1800方波， 电感电流成为正负面积对称的三角波，不再受或 导通时间变化的影响，如图6-9（c）所示。
2、单相全桥逆变电路
单相全桥逆变电路如图6-10所示，有四个功 率管、四个反并联二极管组成，其控制方 式有双极性控制、有限双极性控制和移相 控制三种。
角度的方波交流电，宽度等于Ton（Q1或Q2
的导通时间）。频率等于开关频率 开关周期。
是 f s
1 Ts
, Ts
在纯电阻负载R情况下，D1或D2都不参与
导通，Q1和Q2互相轮流导通，输出波形为 方波，其幅值为V2in ，为保证电路正常工作， Q1和Q2不能同时导通，否则将出现直流侧 短路现象。改变Q1和Q2的激励信号的频率， 输出电压的频率也随之改变。
负载电流开始反向流过，负载L的电流从零反向增
加，该电流在t=ton时达到最大值，即在Q2和Q3 将关断时达到最大值，Q2和Q3关断后，由于电感 电流不能突变，电感电流仍将按原来方向流动，
因此D1和D4导通续流，于是vAB=Vin 。
由于D2、D3(或D1、D4)续流，电压形成一个与导通期间伏 秒积相等的负(正)的面积。如果Q1和Q4（Q2和Q3）导通 时间超过Ts/4，波形为1800方波，电感电流成为正负面积
图6-3 电流源逆变器
电压源逆变器又可分为： a、具有可变直流电压环节（Variable DC link）的电压源
逆变器，如图6-4所示。由DC-DC变换器或可控整流获得 可变的直流电压，输出电压幅度取决于输入可变直流电压， 输出电压频率由逆变器决定。一般情况下，该变换器输出 电压为方波。 b、具有恒定直流电压环节（Fixed DC link）的电压源逆 变器，方块图如图6-5所示。其直流电压恒定，输出电压 幅度和频率利用PWM技术同步调整。
如果Q1或Q2导通时间超过TS/4，波形为1800方波， 电感电流成为正负面积对称的三角波，不再受或 导通时间变化的影响，如图6-9（c）所示。
2、单相全桥逆变电路
单相全桥逆变电路如图6-10所示，有四个功 率管、四个反并联二极管组成，其控制方 式有双极性控制、有限双极性控制和移相 控制三种。
角度的方波交流电，宽度等于Ton（Q1或Q2
的导通时间）。频率等于开关频率 开关周期。
是 f s
1 Ts
, Ts
在纯电阻负载R情况下，D1或D2都不参与
导通，Q1和Q2互相轮流导通，输出波形为 方波，其幅值为V2in ，为保证电路正常工作， Q1和Q2不能同时导通，否则将出现直流侧 短路现象。改变Q1和Q2的激励信号的频率， 输出电压的频率也随之改变。
负载电流开始反向流过，负载L的电流从零反向增
加，该电流在t=ton时达到最大值，即在Q2和Q3 将关断时达到最大值，Q2和Q3关断后，由于电感 电流不能突变，电感电流仍将按原来方向流动，
因此D1和D4导通续流，于是vAB=Vin 。
由于D2、D3(或D1、D4)续流，电压形成一个与导通期间伏 秒积相等的负(正)的面积。如果Q1和Q4（Q2和Q3）导通 时间超过Ts/4，波形为1800方波，电感电流成为正负面积
图6-3 电流源逆变器
电压源逆变器又可分为： a、具有可变直流电压环节（Variable DC link）的电压源
逆变器，如图6-4所示。由DC-DC变换器或可控整流获得 可变的直流电压，输出电压幅度取决于输入可变直流电压， 输出电压频率由逆变器决定。一般情况下，该变换器输出 电压为方波。 b、具有恒定直流电压环节（Fixed DC link）的电压源逆 变器，方块图如图6-5所示。其直流电压恒定，输出电压 幅度和频率利用PWM技术同步调整。
dcac变换器的无源无损软开关设计
Keywords: soft DC/AC converter passive lossless electromagnetic interference
6
图2-4 型电路的三种工作方式
7
图2-5boost变换器中缓冲电感的位置
8
图2-6电 型VSD电路
9
图2-7缓冲电容在电路中的放置位置
10
图2-8Boost变换器中Cr能量恢复电路
10
图3-1Half Bridge和Full Bridge电路的基本软开关拓扑结构
12
图3-2全桥电路的ZCL回路
13
学号1109141042
毕业设计
课题DC/AC变换器的无源无损软开关设计
学生姓名
院部电气工程学院
专业班级11电气工程及其自动化
指导教师
二○一五年六月
插图清单
图1-1开关管的硬开通与关断过程
1
图1-2软开关的开通和关断过程
2
图2-1 型半桥逆变器缓冲电路
4
图2-2 型电路的三种工作模式
5
图2-3 型逆变器缓冲电路
Passive lossless soft switching DC/AC converter design
Abstract
Due to the progress of science and technology, the traditional DC / AC converter gradually fade out of our sight, instead is semiconductor variable flow technology, made with the technology of DC / AC converter called static inverter.
6
图2-4 型电路的三种工作方式
7
图2-5boost变换器中缓冲电感的位置
8
图2-6电 型VSD电路
9
图2-7缓冲电容在电路中的放置位置
10
图2-8Boost变换器中Cr能量恢复电路
10
图3-1Half Bridge和Full Bridge电路的基本软开关拓扑结构
12
图3-2全桥电路的ZCL回路
13
学号1109141042
毕业设计
课题DC/AC变换器的无源无损软开关设计
学生姓名
院部电气工程学院
专业班级11电气工程及其自动化
指导教师
二○一五年六月
插图清单
图1-1开关管的硬开通与关断过程
1
图1-2软开关的开通和关断过程
2
图2-1 型半桥逆变器缓冲电路
4
图2-2 型电路的三种工作模式
5
图2-3 型逆变器缓冲电路
Passive lossless soft switching DC/AC converter design
Abstract
Due to the progress of science and technology, the traditional DC / AC converter gradually fade out of our sight, instead is semiconductor variable flow technology, made with the technology of DC / AC converter called static inverter.
第五章 DC-AC变换电路(2).概要
一、三相半波逆变电路
二、三相桥式逆变电路
5.2
有源逆变应用电路
1、输出电压平均值的近似计算和整流时一样。
U d U d 0 cos U d 0 cos( ) U d 0 cos
2、电流计算 U d EM Id R 三相半波电路
三相全控桥式电路
I dVT
I 2 I VT
例：判断下列电路能否逆变？ 1、单相全控桥式电路，U2=100V，E=-70V, α=120 2、单相全控桥式电路，U2=100V，E=-30V, α=120 3、单相半控桥式电路，U2=100V，E=-70V, α=120 4、如图所示电路， U2=100V，E=-70V, α=120
• 有源逆变电路 • 无源逆变电路
有源逆变电路
• 逆变的概念 • 三相有源逆变电路 • 逆变失败及最小逆变角的限制
5.1
有源逆变的基本原理
图 5-1a 电动运转， E态 ，电流 G转 流向 ， M 吸收 图 5-1b M 回 馈制动状 ， 作 发I电 运 ，M 此 时 ， G>E MM d从 图 5-1c 两电动势顺向串联，向电阻 R 供电， G 和 M 均输 电功率。 E M流向G。故M输出电功率，G则 M>EG，电流反向，从 出功率，由于 R 一般都很小，实际上形成短路，在工作中 RΣ 为主回路总电阻。由于 Id 和 EG 同方向，与 EM 反方向， 吸收电功率， M 轴上输入的机械能转变为电能反送给 G。 必须严防这类事故发生。 因此G 输出电功率 PG=EG· Id，电能由 G 流向 M ，M 吸收功率 PM= EM· Id，再转变为机械能，RΣ上是热耗。I d EG EM
R
5.1
第4章 DC-AC变换电路
将几个逆变器的输出并联起来电流型逆变电路输出为方波电流所以一般采用并联多重化方式可将多个逆变器的电流叠加输出powerelectronics电压型单相逆变器的输出为导通的矩形波含有所有的奇次谐波若两个逆变器输出电压相位相差就可以完全消除3次谐波输出波形为导通矩形波sinsin3sin5sinsinsin5sin5powerelectronicspowerelectronics变压器的副边a相中的一个绕组a21正串再与t变压器副边b相中的一个绕组b22sinsin5sin7sin11powerelectronics输出相电压已经只含有次谐波分量其余谐波都已得到消除包括影响严重的57次谐波分量2122sinsin5sinsinsin5sin7sin11sinsin5sin7sin11sinsin11sin13sin23sin2511132325powerelectronics将两台三相电流型逆变器的输出直接并联给电动机供电总的输出电流为两台逆变器输出的电流波形的叠加若两台三相电流型逆变器输出的电流矩形波相位差为则总输出电流的傅立叶级数为
Power Electronics
4.2.1电压型单相逆变电路
输出电压：
傅里叶级数形式：
输出电压基波幅值：
输出电压基波有效值：
n次谐波幅值：
VnLm 2 1 VD V1L n n
Power Electronics
4.2.1电压型单相逆变电路
输出电流
电阻负载：
Power Electronics
4.2.1电压型单相逆变电路
带中心抽头变压器的电压型逆变电路总结
① ② ③ 优点： 所用的开关器件少 输入直流侧和交流侧由于变压器的隔离而没有电的联系 变压器可以将输出电压变换到需要的数值，降低了对输入 直流电压的要求
Power Electronics
4.2.1电压型单相逆变电路
输出电压：
傅里叶级数形式：
输出电压基波幅值：
输出电压基波有效值：
n次谐波幅值：
VnLm 2 1 VD V1L n n
Power Electronics
4.2.1电压型单相逆变电路
输出电流
电阻负载：
Power Electronics
4.2.1电压型单相逆变电路
带中心抽头变压器的电压型逆变电路总结
① ② ③ 优点： 所用的开关器件少 输入直流侧和交流侧由于变压器的隔离而没有电的联系 变压器可以将输出电压变换到需要的数值，降低了对输入 直流电压的要求
第五章 DC-AC变换电路(1)
注意：半控桥或有续流二极管的电路不能实现有源 逆变。
5.2
有源逆变应用电路
Ud=Ud0cos α 0＜α＜π/2 Ud＞0 整流 π/2 ＜α＜ π Ud＜0 逆变 逆变角β：以α=π为计量起始点，向左度量。 即： π-α= β ，π/2 ＜α＜π即 0＜ β＜π/2 ∴ Ud=Ud0cos α = -Ud0cos β 一、三相半波逆变电路 二、三相桥式逆变电路
2。单相电压型逆变电路的工作原理
3。三相电压型逆变电路的工作特点
4。三相电压型逆变电路输出电压计算
作业：由IGBT构成的三相电压型逆变电路，已 知，现在是VT3、VT4、VT5导通，问下一步 应触发哪一个管子，关断哪一个管子，换流结束 后，在图中标出负载电流方向，及此时三相相电 压值。
电流型逆变器(CSTI)
要求：1、了解电流型逆变器的特点 2、单相电流型逆变电路——并联谐振 式逆变器 3、三相电流型逆变电路——串联二极 管式电流型逆变器
电流型逆变器(CSTI)
一、电流型逆变器的主要特点
1、直流侧串联有大电感，相当于电流源。直 流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。 2、交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻 抗角无关。 3、直流侧电感起缓冲无功能量的作用。但其 不必像电压型逆变电路给开关器件反并联二 极管。
2 二、三相 电压型逆 变电路
3 三、单相 电流型逆 变电路
4
四、三相 电流型逆 变电路
逆变电路按其直流电源性质不同分为两种 电压型逆变电路或电压源型逆变电路 电流型逆变电路或电流源型逆变电路
电压型逆变电路（VSTI）
一、主要特点 1）直流侧为电压源，或并联大电容，相当于电压 源。直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻 抗 2）交流侧输出电压波形为矩形波，并与负载阻抗 角无关。 3）直流侧电容起缓冲无功能量的作用。为了给交 流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥 各桥臂都并联反馈二极管。
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S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅 助电路组成。
uo
Ud S1 io 负载 S3 uo S 4 io t1 t2 t
S2 a)
b)
图5-6 逆变电路及其波形举例
电力电子技术
5
逆变电路基本工作原理
如何实现直流到交流的变换？
动画演示
S1、S4闭合，S2、S3断开，uo输出为正；反之，uo为负 直流电 交流电
8
涉及的问题 －－换流
换流—电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换
相，换流实质就是电流在不同桥臂之间的转移。 当电路中的开关器件采用晶闸管时，需要解决晶闸管的关 断问题。 开通：承受正压时，适当的门极驱动信号就可使其开通 关断： 全控型器件可通过门极关断 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断 一般在晶闸管两端施加一定时间反压，使电流过零后 关断
Ud
S1
S2
io 负载 S3 uo S 4 a)
Hale Waihona Puke uoiot1 t2
t b)
图5-6 逆变电路及其波形举例
电力电子技术
7
涉及的问题－－电感性负载
感性负载时，电流不能发生突变，
否则会感应出大的瞬时电压，损坏 开关器件 晶闸管两端反并联一续流二极管 当 VT1 、 VT4 换 流 关 断 ， VT2 、 VT3触发导通时，负载电流由于电 感的作用，依然保持原来的方向， 由 A 向 B ，通过续流二极管 VD3 、 VD2续流。能量返送电源。 直到负载电流下降到 0 时， VT2 、 VT3才能够被触发导通。此时，从 电源提供给负载反向电流。 动画演示 电力电子技术
变频：一种频率的交流电另外一种频率的交流电 从变频过程可分为： 1. 交流－交流变频
也称为直接变频
2. 交－直－交变频
直流到交流的过程 称为逆变，是间接变频 的核心环节。
交—直—交电压型PWM变频电路
电力电子技术
3
第一节 变频电路的基本概念
逆变：将直流电变换成交流电； 根据交流电的用途可以分为有源逆变和无源逆变。
2）强迫换流（Forced Commutation）
– 附加换流电路，在换流时产生一个反向电压关 断晶闸管。 – 也称为脉冲换流，如图所示，利用电容电压使 导通的晶闸管承受反压而关断。
电力电子技术
11
5.3.2 换流方式分类--负载换流
由负载提供换流电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压
电网换流和负载换流——外部换流 当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而 是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭
电力电子技术
13
逆变电路的应用－－中频感应加热装置
1.感应加热的基本原理
法拉第电磁感应定律：当电路围绕的区 域内存在交变的磁场时，电路两端就会感 应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。 电流的热效应可用来加热。 在第一个线圈中突然接通直流电流（即 将图中开关S突然合上）或突然切断电流 （即将图中开关S突然打开），此时在第 二个线圈所接的电流表中可以看出有某一 方向或反方向的摆动。 这种现象称为电磁感应现象，第二个线 圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称 为感应线圈。 通断频率越高，则感生电流将会越大。 感应电源通常需要输出高频大电流 。
的场合，都可实现负载换流。 如图是基本的负载换流电路，4个 桥臂均由晶闸管组成。 整个负载工作在接近并联谐振状 态而略呈容性。 直流侧串电感，工作过程可认为id 基本没有脉动。 负载对基波的阻抗大而对谐波的 阻抗小。所以uo接近正弦波。 注意触发VT2、VT3的时刻t1必须 在uo过零前并留有足够的裕量， 才能使换流顺利完成。
ud
+ Ud -
S1
S3
+
负载 S2
S4
Ud
t
uo
+ Ud -
S1
S3
+Ud
负载 S2
+
S4
t
-Ud S1S4 S2S3 S1S4 S2S3
电力电子技术
6
5.3.1 逆变电路的基本工作原理
逆变电路最基本的工作 原理 ——改变两组开关 切换频率，可改变输出 交流电频率。 电阻负载时，负载电流 io 和uo的波形相同，相位也 相同。 阻感负载时，io相位滞后 于uo，波形也不同。
– – 有源逆变：把交流电回馈电网； • 产生有源逆变的条件 无源逆变：把交流电供给负载。
• 例如 UPS
Id 正转整流
无源逆变就是通常说到的变频。
β< 90°
Udβ
电能
电动运行
电力电子技术
4
M EM
+
电网
+ -
5.3.1 逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理 -- 如何实现直流到交流的变换？
3) 负载换流（Load Commutation） 4) 强迫换流（Forced Commutation）
电力电子技术
10
换流方式
逆变电路的换流方式
全控器件组成的逆变电路：器件换流 晶闸管无源逆变电路常用的换流方式有以下两种：
1）负载换流（Load Commutation）
– 由负载提供换流电压称为负载换流； – 这种换流，主电路不需要附加换流环节，也称 为自然换流。
电力电子技术
9
5.3.2 换流方式分类
1) 器件换流（Device Commutation）
利用全控型器件的自关断能力进行换流。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器 件的电路中的换流方式是器件换流。
2) 电网换流（Line Commutation）
电网提供换流电压的换流方式。 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。 不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流 电网的无源逆变电路。
本章教学目的和要求
基本概念：逆变，变频，两者间的关系
脉宽调制（PWM）的基本原理 恒压频比控制方式
学完本章之后，应能理解变频器的基本工作原理
电力电子技术
1
本节主要内容
1. 变频电路基本概念
2. 无源逆变器的基本工作原理及应用 3. 脉宽调制（PWM）基本原理
电力电子技术
2
一 变频电路的基本概念
uo io O i O i O uVT O
uo a)
iVT iVT
1
io
?t
4
iVT
2
iVT
3
?t ?t ?t
t1
uVT
uVT b)
1
4
图5-7 负载换流 电路及其工作波形
电力电子技术
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换流方式小结
器件换流——适用于全控型器件 其余三种方式——针对晶闸管
器件换流和强迫换流——属于自换流
uo
Ud S1 io 负载 S3 uo S 4 io t1 t2 t
S2 a)
b)
图5-6 逆变电路及其波形举例
电力电子技术
5
逆变电路基本工作原理
如何实现直流到交流的变换？
动画演示
S1、S4闭合，S2、S3断开，uo输出为正；反之，uo为负 直流电 交流电
8
涉及的问题 －－换流
换流—电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称换
相，换流实质就是电流在不同桥臂之间的转移。 当电路中的开关器件采用晶闸管时，需要解决晶闸管的关 断问题。 开通：承受正压时，适当的门极驱动信号就可使其开通 关断： 全控型器件可通过门极关断 半控型器件晶闸管，必须利用外部条件才能关断 一般在晶闸管两端施加一定时间反压，使电流过零后 关断
Ud
S1
S2
io 负载 S3 uo S 4 a)
Hale Waihona Puke uoiot1 t2
t b)
图5-6 逆变电路及其波形举例
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7
涉及的问题－－电感性负载
感性负载时，电流不能发生突变，
否则会感应出大的瞬时电压，损坏 开关器件 晶闸管两端反并联一续流二极管 当 VT1 、 VT4 换 流 关 断 ， VT2 、 VT3触发导通时，负载电流由于电 感的作用，依然保持原来的方向， 由 A 向 B ，通过续流二极管 VD3 、 VD2续流。能量返送电源。 直到负载电流下降到 0 时， VT2 、 VT3才能够被触发导通。此时，从 电源提供给负载反向电流。 动画演示 电力电子技术
变频：一种频率的交流电另外一种频率的交流电 从变频过程可分为： 1. 交流－交流变频
也称为直接变频
2. 交－直－交变频
直流到交流的过程 称为逆变，是间接变频 的核心环节。
交—直—交电压型PWM变频电路
电力电子技术
3
第一节 变频电路的基本概念
逆变：将直流电变换成交流电； 根据交流电的用途可以分为有源逆变和无源逆变。
2）强迫换流（Forced Commutation）
– 附加换流电路，在换流时产生一个反向电压关 断晶闸管。 – 也称为脉冲换流，如图所示，利用电容电压使 导通的晶闸管承受反压而关断。
电力电子技术
11
5.3.2 换流方式分类--负载换流
由负载提供换流电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压
电网换流和负载换流——外部换流 当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而 是在支路内部终止流通而变为零，则称为熄灭
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13
逆变电路的应用－－中频感应加热装置
1.感应加热的基本原理
法拉第电磁感应定律：当电路围绕的区 域内存在交变的磁场时，电路两端就会感 应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。 电流的热效应可用来加热。 在第一个线圈中突然接通直流电流（即 将图中开关S突然合上）或突然切断电流 （即将图中开关S突然打开），此时在第 二个线圈所接的电流表中可以看出有某一 方向或反方向的摆动。 这种现象称为电磁感应现象，第二个线 圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称 为感应线圈。 通断频率越高，则感生电流将会越大。 感应电源通常需要输出高频大电流 。
的场合，都可实现负载换流。 如图是基本的负载换流电路，4个 桥臂均由晶闸管组成。 整个负载工作在接近并联谐振状 态而略呈容性。 直流侧串电感，工作过程可认为id 基本没有脉动。 负载对基波的阻抗大而对谐波的 阻抗小。所以uo接近正弦波。 注意触发VT2、VT3的时刻t1必须 在uo过零前并留有足够的裕量， 才能使换流顺利完成。
ud
+ Ud -
S1
S3
+
负载 S2
S4
Ud
t
uo
+ Ud -
S1
S3
+Ud
负载 S2
+
S4
t
-Ud S1S4 S2S3 S1S4 S2S3
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5.3.1 逆变电路的基本工作原理
逆变电路最基本的工作 原理 ——改变两组开关 切换频率，可改变输出 交流电频率。 电阻负载时，负载电流 io 和uo的波形相同，相位也 相同。 阻感负载时，io相位滞后 于uo，波形也不同。
– – 有源逆变：把交流电回馈电网； • 产生有源逆变的条件 无源逆变：把交流电供给负载。
• 例如 UPS
Id 正转整流
无源逆变就是通常说到的变频。
β< 90°
Udβ
电能
电动运行
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4
M EM
+
电网
+ -
5.3.1 逆变电路的基本工作原理
以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理 -- 如何实现直流到交流的变换？
3) 负载换流（Load Commutation） 4) 强迫换流（Forced Commutation）
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换流方式
逆变电路的换流方式
全控器件组成的逆变电路：器件换流 晶闸管无源逆变电路常用的换流方式有以下两种：
1）负载换流（Load Commutation）
– 由负载提供换流电压称为负载换流； – 这种换流，主电路不需要附加换流环节，也称 为自然换流。
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5.3.2 换流方式分类
1) 器件换流（Device Commutation）
利用全控型器件的自关断能力进行换流。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全控型器 件的电路中的换流方式是器件换流。
2) 电网换流（Line Commutation）
电网提供换流电压的换流方式。 将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。 不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流 电网的无源逆变电路。
本章教学目的和要求
基本概念：逆变，变频，两者间的关系
脉宽调制（PWM）的基本原理 恒压频比控制方式
学完本章之后，应能理解变频器的基本工作原理
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本节主要内容
1. 变频电路基本概念
2. 无源逆变器的基本工作原理及应用 3. 脉宽调制（PWM）基本原理
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一 变频电路的基本概念
uo io O i O i O uVT O
uo a)
iVT iVT
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io
?t
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iVT
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?t ?t ?t
t1
uVT
uVT b)
1
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图5-7 负载换流 电路及其工作波形
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换流方式小结
器件换流——适用于全控型器件 其余三种方式——针对晶闸管
器件换流和强迫换流——属于自换流