直流-交流变换器
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2 2
sin(t )
11
4-2-3变压器中心抽头推挽式单相逆变电路
负载
a A * * O
1
* b B
VD
T1
D
D2
T2
变压器中心抽头推挽式单相逆变电路
仅二个开关T1、T2轮 流导电180度 开关管断态电压高一 倍 2VD 要输出变压器 适用于低压小功率、 须隔离的应用
直流－交流变换器
vo
直流－交流功率变换称为逆变
v1
介绍：
•单相半桥、 全桥、三相桥 逆变基本原理 •PWM控制输出VD 电压大小和波 形的基本原理 •高压、大容 量逆变器复合 结构
VD
0 D
vo
C
T 2
X-Axis (b)
t t
180 o
2
方波
vo
A S1 S3
VD
L C
vo
v0
C D
v1
0
R
4-1-1 逆变器的类型
(1) 依据直流电源的 特性不同可分为:
电压型逆变器VSI、电流型逆变器CSI (2) 按输出电压不同分为CVCF、VVVF、脉冲型 (3) 按逆变器电路结构不同分为：
单相半桥 单相全桥 推挽逆变 三相桥
(4) 按开关器件不同及换流关断方式不同分类:
自关断、强迫关断、有源逆变、负载反电动势、
v1
Ton Ton
T 2
t
X-Axis
T
t
180 o 方波
S2 B
S4
vo
(a) 基本逆变电路
(c) 宽度
图1.6
VD
0
vo
t
T/2 T
t
(d) PWM输出电压波形
1
4-1 逆变器类型和性能指标
4-1-1 逆变器的类型
(1) 依据直流电源的 特性不同可分为:
1.电压型逆变器VSI
1 2
4-2
电压型单相方波逆变电路工作原理
4-2-1 电压型单相方波全桥逆变电路
Vab
驱动 0
T1 T4
驱动 驱动
T2 T3
T1
T4
t
iD VD
T1
a
ia
0
(b)负载电压 t
ia
D1 T3
Z b
D3
D4
R负载
ia
0
(c)电阻负载电流波形
T0 4 T0 2 3T0 4 T0 D
2
T2
D2
T4
t L负载
负载谐振换流逆变器。
3
4-1-2 逆变器输出电压波形性能指标
(1)谐 波 系 数 HFn Vn / V1
1 2 ( 2)总 谐 波 系 数 THD Vn V1 n 2, 3,4
12
1 2 2 THD （Vn V1 ) V1 n 1, 2
ia
D1
2VD van sinnt n1, 3 , 5 , n
基 波v a 1 2VD sint
a
D2
T2
(a)电路
van
1 VD 2
2VD V1 0.45VD 2
3T0 2
0
驱 动 T1
T0 2
驱 T T2 0 动
(b)电压波形
t
ia (t )
2V1 R (L)
iD
2.电流型逆变器CSI
iD
C
VD
T1
a
ia
D1 T3
Z
L
D3
b
T1
a
VD
ia
D1
Z
T3
b
D3
D4
T2
D2 T4
D4
T2
D2 T4
Vab
驱动 T1
T4
VD
i ab
驱动 T1 T4
0
驱动
T2
T3
t
驱动 T1 T4
ID
驱动 T1 T4
0
VD
驱动
T2
T3
t
负载电压
I D
负载电流
2
4-1 逆变器类型和性能指标(续1)
(a)电路
D 1 D4
T1 T4
D3
T
2
T3
ia
0
D1 D4 T
1
(d)电感负载电流波形
T4
2
D2 D3 T
2
T3
RL负载
t
iD
T
1
(e)R-L负载电流波形
T
4
T1、T4与T2、T3 交替通、断
T
2
T3
0 (f)输入电流波形
t
8
iD VD
T1
a
v ab t
ia
D1 T3
Z b
4V D sin(nt ) n n 1, 3, 5 ,
12
4-3 单相逆变器输出电压和波形控制
控制输出电压基波V1的大小
控制输出电压波形，要求谐波系数小，谐波频率高 Vn 2 2 VLn n LC
Vn
(a)
n 0
2
2
(
Vn n
0
)2
vo
n次 谐 波 衰 减 了 n 2倍 ，
v1
VD
0 D
C
vo
X-Axis
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T 2
第n次 谐 波 的 畸 变 系 数 : Vn HFn t DFn 2 2 n V n t 1 Vn 2 1 总畸变系数 : DF ( 2) V1 n 2, 3,4 n 7
D3
D4
T2
总有效值 Vab
D2
T4
2 T 0
4VD 2
T0 2 0
2 VD dt VD
(a)电路
基波有效值 V1
2 2
VD 0.9VD
vab
驱动 0
T1 T4
驱动 驱动
T2 T3
T1
T4
t
(b)负载电压
图4.3
不同负载时，D、T 导电情况不同
6
畸变系数DF
A S1 S3
逆变电路输出的n次谐波有效值 Vn经LC滤波后在负载上的n次谐 波电压VLn为:
L C
v0
C D
v1
R
V Ln
Vn n L 1 nc
1 n c
Vn n 2 2 LC 1
VD
S2 B
S4
V Ln
基本逆变电路
Vn n 2 2 LC
• 二级管D的功用 • R、L负载时，T、 D交替导电
T2 ON T 0
t
iam
D1 RL
1V d 8 f0L
2
(c)电阻负载电流波形
T1
D
T2
t
iam
(d)电感负载电流波形
ia
0
t
D 1 T1
D2
T2
(e)R-L负载电流波形
图4.2 单相半桥逆变电路及电压电流波形
10
Co1
T1
VD
n
Co2
Z
12
V V 1 1
2
V 2 V1 2 V2 2 V3 2
180 方波VD
v1 ( t ) VD
0
V1
2 2
VD
T 2
X-Axis
t t
180 o 方 波
1 HF3 V3 / V1 0.33 V3 V1 3 1 HF5 0.2 V5 V1 5 VD 2 V1 2 THD 0.48 2 V1
T导电供电，D导电 续流（反回）
9
4-2-2 电压型单相方波半桥逆变电路
Co1
T1
VD
n
Co2
Z
ia
D1
a
D2
T2
(a)电路
van
1 VD 2
• 电容分压，半桥 电路
t
ia
0
驱 动 T1
T0 2
驱 T0 动 T2
3 T0 4
(b)电压波形
3T0 2
0
ia
0
T 1 ON 1 T0 4
• T1、T2交替通、 断
sin(t )
11
4-2-3变压器中心抽头推挽式单相逆变电路
负载
a A * * O
1
* b B
VD
T1
D
D2
T2
变压器中心抽头推挽式单相逆变电路
仅二个开关T1、T2轮 流导电180度 开关管断态电压高一 倍 2VD 要输出变压器 适用于低压小功率、 须隔离的应用
直流－交流变换器
vo
直流－交流功率变换称为逆变
v1
介绍：
•单相半桥、 全桥、三相桥 逆变基本原理 •PWM控制输出VD 电压大小和波 形的基本原理 •高压、大容 量逆变器复合 结构
VD
0 D
vo
C
T 2
X-Axis (b)
t t
180 o
2
方波
vo
A S1 S3
VD
L C
vo
v0
C D
v1
0
R
4-1-1 逆变器的类型
(1) 依据直流电源的 特性不同可分为:
电压型逆变器VSI、电流型逆变器CSI (2) 按输出电压不同分为CVCF、VVVF、脉冲型 (3) 按逆变器电路结构不同分为：
单相半桥 单相全桥 推挽逆变 三相桥
(4) 按开关器件不同及换流关断方式不同分类:
自关断、强迫关断、有源逆变、负载反电动势、
v1
Ton Ton
T 2
t
X-Axis
T
t
180 o 方波
S2 B
S4
vo
(a) 基本逆变电路
(c) 宽度
图1.6
VD
0
vo
t
T/2 T
t
(d) PWM输出电压波形
1
4-1 逆变器类型和性能指标
4-1-1 逆变器的类型
(1) 依据直流电源的 特性不同可分为:
1.电压型逆变器VSI
1 2
4-2
电压型单相方波逆变电路工作原理
4-2-1 电压型单相方波全桥逆变电路
Vab
驱动 0
T1 T4
驱动 驱动
T2 T3
T1
T4
t
iD VD
T1
a
ia
0
(b)负载电压 t
ia
D1 T3
Z b
D3
D4
R负载
ia
0
(c)电阻负载电流波形
T0 4 T0 2 3T0 4 T0 D
2
T2
D2
T4
t L负载
负载谐振换流逆变器。
3
4-1-2 逆变器输出电压波形性能指标
(1)谐 波 系 数 HFn Vn / V1
1 2 ( 2)总 谐 波 系 数 THD Vn V1 n 2, 3,4
12
1 2 2 THD （Vn V1 ) V1 n 1, 2
ia
D1
2VD van sinnt n1, 3 , 5 , n
基 波v a 1 2VD sint
a
D2
T2
(a)电路
van
1 VD 2
2VD V1 0.45VD 2
3T0 2
0
驱 动 T1
T0 2
驱 T T2 0 动
(b)电压波形
t
ia (t )
2V1 R (L)
iD
2.电流型逆变器CSI
iD
C
VD
T1
a
ia
D1 T3
Z
L
D3
b
T1
a
VD
ia
D1
Z
T3
b
D3
D4
T2
D2 T4
D4
T2
D2 T4
Vab
驱动 T1
T4
VD
i ab
驱动 T1 T4
0
驱动
T2
T3
t
驱动 T1 T4
ID
驱动 T1 T4
0
VD
驱动
T2
T3
t
负载电压
I D
负载电流
2
4-1 逆变器类型和性能指标(续1)
(a)电路
D 1 D4
T1 T4
D3
T
2
T3
ia
0
D1 D4 T
1
(d)电感负载电流波形
T4
2
D2 D3 T
2
T3
RL负载
t
iD
T
1
(e)R-L负载电流波形
T
4
T1、T4与T2、T3 交替通、断
T
2
T3
0 (f)输入电流波形
t
8
iD VD
T1
a
v ab t
ia
D1 T3
Z b
4V D sin(nt ) n n 1, 3, 5 ,
12
4-3 单相逆变器输出电压和波形控制
控制输出电压基波V1的大小
控制输出电压波形，要求谐波系数小，谐波频率高 Vn 2 2 VLn n LC
Vn
(a)
n 0
2
2
(
Vn n
0
)2
vo
n次 谐 波 衰 减 了 n 2倍 ，
v1
VD
0 D
C
vo
X-Axis
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T 2
第n次 谐 波 的 畸 变 系 数 : Vn HFn t DFn 2 2 n V n t 1 Vn 2 1 总畸变系数 : DF ( 2) V1 n 2, 3,4 n 7
D3
D4
T2
总有效值 Vab
D2
T4
2 T 0
4VD 2
T0 2 0
2 VD dt VD
(a)电路
基波有效值 V1
2 2
VD 0.9VD
vab
驱动 0
T1 T4
驱动 驱动
T2 T3
T1
T4
t
(b)负载电压
图4.3
不同负载时，D、T 导电情况不同
6
畸变系数DF
A S1 S3
逆变电路输出的n次谐波有效值 Vn经LC滤波后在负载上的n次谐 波电压VLn为:
L C
v0
C D
v1
R
V Ln
Vn n L 1 nc
1 n c
Vn n 2 2 LC 1
VD
S2 B
S4
V Ln
基本逆变电路
Vn n 2 2 LC
• 二级管D的功用 • R、L负载时，T、 D交替导电
T2 ON T 0
t
iam
D1 RL
1V d 8 f0L
2
(c)电阻负载电流波形
T1
D
T2
t
iam
(d)电感负载电流波形
ia
0
t
D 1 T1
D2
T2
(e)R-L负载电流波形
图4.2 单相半桥逆变电路及电压电流波形
10
Co1
T1
VD
n
Co2
Z
12
V V 1 1
2
V 2 V1 2 V2 2 V3 2
180 方波VD
v1 ( t ) VD
0
V1
2 2
VD
T 2
X-Axis
t t
180 o 方 波
1 HF3 V3 / V1 0.33 V3 V1 3 1 HF5 0.2 V5 V1 5 VD 2 V1 2 THD 0.48 2 V1
T导电供电，D导电 续流（反回）
9
4-2-2 电压型单相方波半桥逆变电路
Co1
T1
VD
n
Co2
Z
ia
D1
a
D2
T2
(a)电路
van
1 VD 2
• 电容分压，半桥 电路
t
ia
0
驱 动 T1
T0 2
驱 T0 动 T2
3 T0 4
(b)电压波形
3T0 2
0
ia
0
T 1 ON 1 T0 4
• T1、T2交替通、 断