直流-交流变换器
交流-直流(ACDC)变换器
VD导通阶段结束。这时电容上的电压值为
U
C0
2U
2
sin( )
2U
2
sin
RC放电曲线，如图2-34c）所示。其电压表达式为
1
uC uR U
C0
e
RC
(t
)
在电源电压的第二个周期中，当 u
2
再次上升到等于 u C
时， ，这时有
VD将再次导通，设 u 2 u C
2. 数学表达式
不计换流时
U
do
( )
m
U
m
sin
m
m
Um
2U 2U
2 2
Ud0m
0.9U2 1.17U2 2.34U2
cos U
dom
cos
单相桥式 三相半波 三相桥式
2 3 6
计及Lc换流及内阻影响时
U d ( ) U ( ) ( m sin
6 U2
m
（二）有源逆变条件
直流侧必须有直流电源EB（如：大电感或电势负载），电势极性必须和变换器 允许电流流动方向一致。
变换器为可输出负压的全控整流桥。(半控桥或带有续流二极管的全控整流桥无 法得到负电压就不可能有源逆变。）
调节α>90°，且使1-Ud1略小于EB（EB小于变换器能够产生的直流最大负压值 （三相桥式为2.34U ）
电路图
（交流侧电感Lc的影响）
VT5与VT1换流时的等效电路
换流对整流电路的影响
交流电感上的电压； 对输出电压的影响； 对元件电流变化率的影响； 元件电压的特点。
5. 有源逆变电路
推挽变换器原理
推挽变换器原理
推挽变换器是一种常用的直流-交流变换器，常用于电力电子
应用中。
它的原理是通过交替地开关两个功率开关，将输入直流电压转换为输出交流电压。
具体原理如下：
1. 基本结构：推挽变换器由两个功率开关组成，一般为N沟MOSFET或IGBT。
这两个开关分别被称为高侧开关和低侧开关。
2. 工作周期：推挽变换器工作周期分为两个阶段，分别为高侧开关导通阶段和低侧开关导通阶段。
在每个阶段，只有一个开关导通，另一个开关关闭。
3. 高侧开关导通阶段：在这个阶段，高侧开关导通，低侧开关关闭。
输入直流电压通过电感和高侧开关被加到负载上。
同时，电感储存的能量开始释放，为负载提供稳定的电流。
4. 低侧开关导通阶段：在这个阶段，低侧开关导通，高侧开关关闭。
此时，电感储存的能量被释放到负载上，并且流过负载的电流方向相反。
5. 交替切换：高侧开关和低侧开关按照一定的频率交替开关。
这种交替切换可以使得推挽变换器输出交流电压，其波形主要取决于开关频率和负载电流。
总结来说，推挽变换器通过交替地开关高侧和低侧开关来实现输入直流电压到输出交流电压的转换。
这个过程是周期性的，
通过控制开关的导通和关闭，可以控制输出交流电压的频率和幅值。
简述直流pwm变换器电路的基本结构
简述直流pwm变换器电路的基本结构直流PWM（脉冲宽度调制）变换器是一种将直流电源转换为可变直流电压的电路，在许多电力电子应用中被广泛使用，如直流-直流转换器、直流-交流变换器、直流-无刷驱动器等。
其基本结构包括开关器件、变压器、滤波器和控制器等组成。
开关器件是直流PWM变换器的核心部件，通常是功率MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极型晶体管），用于将输入直流电压通过开关控制转换成脉冲电压。
变压器是直流PWM变换器中非常重要的部件，用于升降电压以适应不同的负载需求。
它由输入绕组和输出绕组组成，通过调整绕组的匝数比可以实现输入电压到输出电压的变换。
滤波器是直流PWM变换器中的关键部件，用于滤除开关器件产生的高频脉冲，并提供稳定的输出电压。
典型的滤波器包括电容器和电感器组成的LC滤波器，其工作原理是通过电容器储存电能和电感器释放电能来抑制高频噪声。
控制器是直流PWM变换器的智能部件，用于监测负载和输入电压，并相应地控制开关器件的开关频率和占空比，以稳定输出电压。
控制器通常由比较器、反馈电路和脉宽调制（PWM）信号发生器组成，其中比较器用于比较输出电压和参考电压，反馈电路用于将误差信号反馈给PWM信号发生器，进而调整开关频率和占空比。
基本上，直流PWM变换器可以分为两种类型：降压型和升压型。
降压型直流PWM变换器的输入电压大于输出电压，通过控制开关器件的导通和截止来实现将输入电压降低到较低的输出电压。
当开关器件导通时，输入电压通过变压器传导到输出端，产生输出电压；当开关器件截止时，变压器中的能量通过二极管的反向恢复到输入端。
升压型直流PWM变换器的输入电压小于输出电压，通过控制开关器件的导通和截止来实现将输入电压升高到较高的输出电压。
当开关器件导通时，输入电压经过变压器升压到输出电压；当开关器件截止时，变压器中的能量通过电感器的反向恢复到输出端。
在实际应用中，直流PWM变换器的运行稳定性和效率是非常重要的考虑因素。
电力电子技术-直流—交流变换器 单相方波型逆变电路
直流－交流变换器(1)
逆变电路的分类2 —— 根据电路的结构
电压型单相半桥逆变电路
电压型全桥逆变电路
带中心抽头变压器的逆变电路
三相电压型桥式逆变电路
直流－交流变换器(1)
3. 换流方式
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换流。
开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 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。 一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压，才能关断。 研究换流方式主要是研究如何使器件关断。
vo
VD
v 1 vo
C
π
0
D
T
vo
VD
2
vo v1
π
0 θ =ωTon T Ton 2
vo
VD
vo
ωt
X-Axis
t
(b) 180 o 方波
2π
ωt
X-Axis T
t
(c) 宽度 θ < 180 o 方波
ωt
0
T/2
T
t
(d) PWM输出电压波形
直流－交流变换器(1)
2. 逆变电路的分类
逆变电路的分类 1 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源 (并联电容）
直流侧是电流源 （串连电感）
电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路 Current Source Type Inverter-VSTI
电压型全桥逆变电路
电流型三相桥式逆变电路
本章主要内容：
z 逆变电路的结构和工作原理（单相桥式、三相桥式逆变电路）
电气转换器工作原理
电气转换器工作原理电气转换器是一种将电能转换为其他形式能量的装置。
它是现代电气系统中不可或缺的组成部分，广泛应用于电力系统、电动机驱动、电子设备等领域。
本文将详细介绍电气转换器的工作原理。
1. 电气转换器的基本原理电气转换器的基本原理是根据能量守恒定律，将输入的电能转换为输出的其他形式能量。
它通过控制电流、电压和频率等参数的变化，实现能量的转换和调节。
2. 电气转换器的主要类型电气转换器根据能量转换的方式可以分为直流转换器和交流转换器两大类。
2.1 直流转换器直流转换器是将输入的直流电能转换为输出的直流电能或其他形式能量的装置。
常见的直流转换器有直流-直流变换器（DC-DC变换器）和直流-交流变换器（DC-AC变换器）。
2.1.1 直流-直流变换器直流-直流变换器是将输入的直流电压通过变换器的控制电路，转换为输出电压具有不同电平的装置。
它主要包括降压变换器、升压变换器和变压器等。
降压变换器将输入的直流电压降低到较低的电平，常见的有降压型开关电源；升压变换器将输入的直流电压提高到较高的电平，常见的有升压型开关电源；变压器将输入的直流电压变换为输出的直流电压，常见的有隔离型开关电源。
2.1.2 直流-交流变换器直流-交流变换器是将输入的直流电压转换为输出的交流电压的装置。
常见的直流-交流变换器有逆变器和交流电压调制器等。
逆变器将输入的直流电压转换为输出的交流电压，常用于太阳能发电系统、风力发电系统等。
交流电压调制器则是将输入的直流电压通过调制技术，转换为输出的交流电压，常用于电力系统中。
2.2 交流转换器交流转换器是将输入的交流电能转换为输出的交流电能或其他形式能量的装置。
常见的交流转换器有交流-直流变换器（AC-DC变换器）和交流-交流变换器（AC-AC变换器）。
2.2.1 交流-直流变换器交流-直流变换器是将输入的交流电压转换为输出的直流电压的装置。
常见的交流-直流变换器有整流器和有源滤波器等。
交流-直流变换器(整流器)
充电设备
汽车、电动车等充电设备中 ，整流器用于将交流电转换 为直流电，为电池充电。
电力系统中
在电力系统中，整流器 用于调整电压和电流波
形，提高电力质量。
特殊应用
在某些特殊应用中，如电解 、电镀等，整流器作为提供
直流电源的重要设备。
02
交流-直流变换器(整流器 )的工作原理
工作原理概述
将交流电转换为直流 电的过程，通过整流 器实现。
整流器通常由四个二 极管组成，分为半波 整流和全波整流两种 类型。
整流器利用半导体元 件的导通和截止特性， 将交流电转换为直流 电。
工作原理的详细解释
在半波整流中，当交流电的正半 周通过二极管时，电流通过负载， 而在负半周时，二极管截止，负
载无电流通过。
在全波整流中，交流电的正半周 和负半周都有电流通过负载，因
可靠性与稳定性
整流器应具备较高的稳定性和 可靠性，以确保长期稳定运行
，减少故障和维护需求。
设计优化方法
元件选择与布局
选择适当的元件类型和规格，优化元 件布局，以提高整流器的性能和稳定 性。
控制策略优化
采用适当的控制策略，如PWM控制、 软开关技术等，以改善整流器的动态 性能和效率。
热设计优化
合理设计整流器的散热结构，降低热 阻，提高散热效率，以确保整流器在 高温环境下稳定运行。
交流-直流变换器(整流器)
01
一种将交流电转换为直流电的电子设备。
整流器的工作原理
02
利用半导体元件的单向导电性，将交流电的正负半波整形成一
个单一的直流电压。
整流器的类型
03
根据电路结构和工作原理，整流器可分为半波整流器、全波整
流器和桥式整流器等。
电力电子技术第4章-习题答案
第4章直流-交流变换器习题及答案第1部分:填空题1.把直流电变成交流电的电路称为_逆变电路_,当交流侧有电源时称为_有源逆变__,当交流侧无电源时称为_无源逆变__。
2.电流从一个支路向另一个支路转移的过程称为换流,从大的方面,换流可以分为两类,即外部换流和_内部换流__,进一步划分,前者又包括_电网换流__和_负载换流___两种换流方式,后者包括_器件换流_和_强迫换流_两种换流方式。
适用于全控型器件的换流方式是_器件换流_。
3.逆变电路可以根据直流侧电源性质不同分类,当直流侧是电压源时,称此电路为_电压型逆变电路_,当直流侧为电流源时,称此电路为_电流型逆变电路_。
4.半桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为__1/2___Ud ,全桥逆变电路输出交流电压的幅值Um为___1.0___Ud 。
5.单相全桥方波型逆变电路,180度导电角的控制方式下,改变输出交流电压的有效值只能通过改变直流电压U d来实现,改变开关切换频率可改变输出交流电频率。
为防止同一桥臂的上下两个开关器件同时导通而引起直流侧电源短路,在开关控制上应采取先断后通的措施。
6.三相电压型逆变电路中,180度导电角的控制方式下,每个桥臂的导电角度为__180O______,各相开始导电的角度依次相差_120O__,在任一时刻,有___3___个桥臂导通。
7.电压型逆变电路一般采用_全控型_器件,换流方式为_器件换流____;电流型逆变电路中,较多采用__半控型__器件,换流方式有的采用 _强迫换流_,有的采用_负载换流__。
8.三相电流型逆变电路的基本工作方式是120度导电方式,按VT1到VT6的顺序每隔__60O_______依次导通,各桥臂之间换流采用 __横向_____换流方式,在任一时刻,有___3_____个桥臂导通。
电力变换器的设计与分析
电力变换器的设计与分析引言：电力变换器是电子与电气工程领域中的重要组成部分，它将电能从一种形式转换为另一种形式，如交流电转直流电或直流电转交流电。
电力变换器的设计与分析是电气工程师的核心任务之一，本文将探讨电力变换器的设计原理、常见类型以及分析方法。
一、设计原理：电力变换器的设计原理基于电磁感应和电子器件的特性。
通过变压器原理，可以实现电压的升降变换。
而通过电子器件如晶体管、开关管等的开关控制，可以实现电流的开关和调节，从而实现对电能的变换。
二、常见类型：1. 交流至直流变换器（AC-DC Converter）：交流至直流变换器将交流电转换为直流电，常见的应用场景包括电源适配器、电动汽车充电器等。
其主要原理是通过整流电路将交流电转换为脉冲电流，再通过滤波电路将脉冲电流转换为平滑的直流电流。
2. 直流至交流变换器（DC-AC Converter）：直流至交流变换器将直流电转换为交流电，常见的应用场景包括太阳能发电系统、逆变器等。
其主要原理是通过开关电路将直流电转换为脉冲宽度调制（PWM）信号，再通过滤波电路和逆变电路将脉冲信号转换为交流电。
3. 直流至直流变换器（DC-DC Converter）：直流至直流变换器将直流电的电压、电流进行升降变换，常见的应用场景包括电子设备中的电源管理、电池充放电等。
其主要原理是通过变压器原理和电子开关控制，实现对直流电的电压和电流的调节。
三、分析方法：电力变换器的设计与分析需要进行电路仿真和实验验证。
常见的分析方法包括：1. 稳态分析：通过建立电力变换器的数学模型，利用电路分析方法求解电压、电流和功率等稳态参数，以评估电力变换器的性能。
2. 动态响应分析：通过建立电力变换器的差分方程模型，利用时域分析方法研究电力变换器的响应特性，如过渡过程、稳定性等。
3. 效率分析：通过测量输入功率和输出功率，计算电力变换器的效率，评估电能转换的损耗情况。
4. 热分析：通过热传导和热辐射等热学原理，分析电力变换器的热耗散和温度分布，以确保电力变换器的可靠性和稳定性。
电力电子变换器
电力电子变换器电力电子变换器是一种能够将电能从一种形式转换为另一种形式的设备。
在现代能源系统中，电力电子变换器扮演着关键的角色，其在能源转换、电力传输以及能源利用方面发挥着重要作用。
本文将对电力电子变换器的原理、分类以及应用进行介绍。
一、原理电力电子变换器通过调整电压、电流的大小和形状，将电能从一种形式转换为另一种形式。
其原理可以概括为电能通过开关元件的开关操作，经过能量存储元件的储存和释放，最终实现能量的转换。
以最常见的直流-交流（DC-AC）变换器为例，其基本原理是将直流输入电能转换为交流输出电能。
这种变换主要依赖于功率半导体器件（如晶闸管、IGBT等）的开关功能。
通过控制开关元件的导通和断开，控制电压和电流的形状和大小，使得输出电能能够与输入电能匹配，从而实现转换功能。
二、分类根据不同的电能形式转换，电力电子变换器可以分为多种类型。
以下是几种常见的电力电子变换器分类：1. 直流-交流（DC-AC）变换器：将直流电能转换为交流电能，广泛应用于太阳能、风能等可再生能源系统中。
2. 交流-直流（AC-DC）变换器：将交流电能转换为直流电能，常见于电力系统的逆变器中。
3. 直流-直流（DC-DC）变换器：将直流电源的电压进行升降转换，以满足不同电路的需求。
4. 交流-交流（AC-AC）变换器：将交流电能从一种形式转换为另一种形式，如交流调压器、交流调速器等。
三、应用电力电子变换器在现代能源系统中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 可再生能源系统：电力电子变换器在太阳能、风能等可再生能源系统中发挥着重要作用。
通过转换器将直流电能转换为交流电能，实现对电网的注入，提供清洁能源。
2. 电动车充电系统：电动车充电系统中的变换器将电网交流电转换为直流电，以供电动车充电使用。
3. 智能电网：在智能电网中，电力电子变换器用于实现电网的调度和管理。
通过变换器的调控和控制，实现对电能的优化分配和有效利用。
电力电子技术课件05直流-交流(DC-AC)变换
第五章直流-交流（DC-AC）变换一、概述DC-AC变换器（无源逆变器)V1、V4和V2、V3轮流切换导通，u o为交变电压（1）电网换流 利用电网电压换流，只适合可控整流、有源逆变电路、交—交变频器（2）负载谐振式换流 利用负载回路中形成的振荡特性，使电流自动过零，只要负载 电流超前于电压时间大于t q ，即能实现换流，分串，并联。
VT 2、VT 3通后，u 0经VT 2、VT 3反向加在VT 1、VT 4上1. 晶闸管逆变电路的换流方式换流概念：直流供电时，如何使已通元件关断VT 1导通，C 充电左（-）右（+），为换流做准备； VT 2导通，C 上电压反向加至VT 1，换流，C 反向充电。
（3）强迫换流附加换流环节，任何时刻都能换流直接耦合式强迫换流2. 逆变电路的类型（1）电压源型逆变器电流源型逆变器电流源型逆变器功率流向控制（3）两类逆变器的比较比较点电流型电压型直流回路滤波环节电抗器电容器输出电压波形决定于负载，当负载为异步电动机时，近似为正弦波矩形输出电流波形矩形近似正弦波，有较大谐波分量输出动态阻抗大小续流二极管不需要需要过流及短路保护容易困难线路结构较简单较复杂适用范围适用于单机拖动，频繁加减速下运行，需经常反向的场合适用于多机供电不可逆拖动，稳速工作，快速性不高的场合二、强迫换流式逆变电路1.串联二极管式电流源型逆变器结构VT1～VT6为晶闸管C1～C6为换流电容VD1～VD6为隔离二极管2.工作过程（换流机理）（1）换流前运行阶段（2）晶闸管换流与恒流充、放电阶段（3）二极管换流阶段（4）换流后运行阶段diL dt引起三、逆变器的多重化技术及多电平化1. 多重化技术改善方波逆变的输出波形：中小容量：SPWM大容量：多重化技术思路：用阶梯波逼近正弦波（1）串联多重化特点：适合于电压源型逆变器二重化三相电压源逆变器单个三相逆变电路输出电压波形桥Ⅱ输出电压相位比桥Ⅰ滞后30º桥Ⅰ输出变压器△/Y,桥Ⅱ输出变压器△/Z变比为1变比为13二重化逆变电路输出电压比单个逆变电路输出电压台阶更多、更接近正弦。
电力电子技术在高速列车供电系统中的应用
电力电子技术在高速列车供电系统中的应用随着科技的发展和社会对高速列车的需求增加，高速列车供电系统的可靠性、效率和稳定性变得越发重要。
在这个背景下，电力电子技术应运而生，成为高速列车供电系统的关键技术之一。
本文将探讨电力电子技术在高速列车供电系统中的应用，并分析其在提高系统效率和稳定性方面的作用。
1. 交流-直流变换器（AC/DC Converter）在高速列车供电系统中，交流-直流变换器（AC/DC Converter）是必不可少的设备。
它将来自电网的交流电转换为高速列车所需的直流电。
传统的整流器在效率和可靠性方面存在诸多问题，而采用电力电子器件构成的交流-直流变换器则具有更高的效率和更低的功率损耗。
电力电子器件的快速开关特性和可调节的电压转换功能使得交流-直流变换器能够快速响应电网电压的波动，并能够在列车启动和制动时灵活地调整输出电压。
因此，电力电子技术在交流-直流变换器中的应用显著提高了供电系统的效率和稳定性。
2. 逆变器（Inverter）除了交流-直流变换器，逆变器（Inverter）也是高速列车供电系统中重要的电力电子设备之一。
逆变器将直流电转换为交流电，为高速列车的电动驱动系统提供所需的交流电能。
传统的电力逆变器在频率和电压调节方面存在限制，而采用电力电子器件构成的逆变器具有快速调节的特性，能够在不同运行条件下灵活控制输出频率和电压。
此外，电力电子技术还可以实现逆变器的能量回馈功能，在高速列车制动时将制动能量转换为电能并反馈回电网。
因此，电力电子技术在逆变器中的应用不仅提高了供电系统的效率和稳定性，还有助于能源的节约和回收利用。
3. 高效能电机驱动系统在高速列车供电系统中，高效能电机驱动系统是实现列车高速行驶的关键。
电力电子技术在电机驱动系统中的应用能够提高动力转换效率和控制精度。
通过采用电力电子器件驱动电机，可以提供高效能的动力输出，减少能量的损耗。
此外，电力电子技术还能够实现对电机的精确控制，使得高速列车在起动、制动和转弯等运行过程中更加稳定和安全。
电力电子变换器设计与控制
电力电子变换器设计与控制电力电子变换器（Power Electronic Converter）是一种能够将电源的电能通过特定的方式进行转换和调节的电子设备。
它在电力系统中起到了至关重要的作用，被广泛应用于交流传输、直流输电、激光器、电力供应等领域。
本文将主要探讨电力电子变换器的设计与控制。
一、电力电子变换器的基本原理电力电子变换器的基本原理是将输入电源的电能经过转换器的功率变换过程后，输出到负载端。
常见的电力电子变换器有直流-直流变换器（DC-DC Converter）、直流-交流变换器（DC-AC Converter）和交流-直流变换器（AC-DC Converter）等。
1. 直流-直流变换器直流-直流变换器用于将直流电源的电压或电流转换为不同的电压或电流输出。
其主要结构包括升压型变换器（Boost Converter）、降压型变换器（Buck Converter）和升降压型变换器（Buck-Boost Converter）等。
2. 直流-交流变换器直流-交流变换器是将直流电源的电能转换为交流电能输出的设备。
其中，最常见的是逆变器（Inverter），它能够将直流电源的电压或电流转变为交流电源输出。
3. 交流-直流变换器交流-直流变换器是将交流电源的电能转换为直流电能输出的设备。
其中，最常见的是整流器（Rectifier），它用于将交流电源转换为直流电源进行供电。
二、电力电子变换器的设计方法电力电子变换器的设计是根据实际需求来选择合适的拓扑结构、元器件和参数，以实现稳定可靠的电能转换和调节。
设计时需要考虑电压、电流、功率、效率、控制方式等多个因素。
1. 拓扑结构选择拓扑结构选择是电力电子变换器设计的关键。
常见的拓扑结构有单相、三相、全桥、半桥等，不同的拓扑结构适用于不同的应用场景。
2. 元器件选型元器件的选型直接影响着电力电子变换器的性能和可靠性。
在选型时需要考虑元器件的额定电流、电压、功率损耗等参数，以及其可获得性和成本。
交流-直流变换器(整流器)
2
5.1 整流器的类型及性能指标
整流器的类型很多，可归纳分类如下： 1.按交流电源电流的波形可分为： （1） 半波整流。（2）全波整流。 2.按交流电源的相数的不同可分为：
（1） 单相整流。（2）三相整流。
3.按整流电路中所使用的开关器件及控制能力的不同可分为： (1） 不控整流。（2）半控整流。（3）全控整流。 4.按控制原理的不同可分为： （1） 相控整流。（2）高频PWM整流。 3
因此
Vrms v VH VD RF 1 Vd
4
2
2.电压脉动系数Sn：
输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流平均值VD之比。
Sn=Vnm/VD 3.输入电流总畸变率THD（Total Harmonic Distortion）：
输入电流中除基波外的所有谐波电流有效值与基波电流有效值之比。
图5.1 单相半波不控整流
电源电流中的直流分量很大。 很少实用。
8
5.2.2 两相半波不控整流
（双半波不控整流）
原理及波形分析：
性能优于单相半波不控整流：
正负半波均有输出，整流电压直 流平均值高了一倍；
1 VD
0
2VS sint d t 2
2 VS 0.9VS
7
5.2.1 单相半波不控整流
整流电压直流平均值
1 2
VD
0
2VS sint d t
2
VS 0.45VS
VD只与VS有关，不能被调控； 仅正半周有输出：在一个电源周 期中仅一个电压脉波（脉波数）， 称为“半波”；输出电压脉动大，
电力电子在微电网系统中的作用
电力电子在微电网系统中的作用微电网是指由可再生能源发电设备、储能设备、电力电子器件和传统电力系统组成的小型电力系统。
它具有分散式发电、自主运行和供电可靠性高等特点，被广泛应用于乡村、工业园区和岛屿等地区。
电力电子器件作为微电网系统的重要组成部分，发挥着至关重要的作用。
本文将从直流/交流变换器、电能质量控制器和功率逆变器三个方面来论述电力电子在微电网系统中的作用。
一、直流/交流变换器直流/交流变换器是微电网系统中的核心设备之一，用于将可再生能源发电设备输出的直流电能转换为交流电能供电。
直流/交流变换器主要有两种类型：逆变器和整流器。
1. 逆变器逆变器是将直流电能转换为交流电能的电力电子设备，通过交流电网向微电网系统供电。
逆变器在微电网系统中的作用主要有以下几点：首先，逆变器可以将可再生能源发电设备（如太阳能电池板、风能发电机等）输出的直流电能转换为标准的交流电能，以满足用户的用电需求。
其次，逆变器可以调节输出的交流电压和频率，以适应不同用户的用电需求，同时保证电力系统的稳定运行。
此外，逆变器还可以实现微电网系统与电网之间的互联互通，实现双向电能流动，同时具备微电网的自主运行能力和电网的备用能力。
2. 整流器整流器是将交流电能转换为直流电能的电力电子设备，主要用于将电能从电网输送到微电网系统中的储能设备中。
整流器在微电网系统中的作用主要有以下几点：首先，整流器可以将电网中的交流电能转换为直流电能，供给储能设备进行充电。
这样一来，微电网系统可以在电网供电不足或故障时，依靠储能设备提供稳定的电能。
其次，整流器还可以通过控制充电电流和充电时间，实现对储能设备的管理和优化，提高能源的利用效率。
二、电能质量控制器电能质量控制器是微电网系统中用于解决电能质量问题的重要设备。
它通过监测电能质量指标，并通过电力电子技术进行实时调节和控制，提高微电网系统的电能质量。
电能质量控制器在微电网系统中的作用主要有以下几点：首先，电能质量控制器可以对电能进行监测和分析，及时发现电能质量问题，如电压波动、电流谐波等，并采取相应的措施进行调节，提高电能的稳定性和可靠性。
直流交流变换器PPT课件
C o2
T2
D2
(a)电 路
v an
1 2
V
d
驱动 T1
0
T0 驱动 T2 T 0
2
3T0 2
(b)电 压 波 形
vann1, 3,5,2nVDsin t
基波va1
2VD
sint
t
V1
2VD
2
0.45VD
ia(t)
2V1 sint() R2(L)2
4-2-2 电压型单相全桥逆变电路
T1、T4与T2、T3 交替通、断
2
vo
v1
T on T
T on
2
vo
vo
X-Axis
( b ) 180 o 方 波
2
X-Axis T
( c ) 宽 度 18 方波
t
0
T/2
T
t
(d) PWM输 出 电 压 波 形
4-2 电压型单相方波逆变电路工作原理
Vd
C o1
T1
n
Z
ia
D1
a
C o2
T2
D2
(a)电 路
ia
0
D1 D4
id
(d)电 感 负 载 电 流 波 形
T 1 T4
D2
D3
2
T 2 T3
RL负 载
(e)R-L负 载 电 流 波 形
t
t
观看flash演示
T 1 T4
T 2 T3
0
t
(f)输 入 电 流 波 形
id
T1
Vd
a
T2
vab
D1 T3 ia Z
D 2 T4
功率单元原理
功率单元原理功率单元原理：功率单元是电力系统中的一个重要组成部分，其主要功能是将电源的直流电转换成可变的交流电，并实现对电力系统的功率调节。
功率单元可分为直流-交流变换器和交流-直流变换器两种类型。
直流-交流变换器是一种将直流电转换为可变频率、可变电压的交流电的装置。
它由晶闸管、可控硅、MOSFET等功率开关器件组成，通过控制开关器件的导通与关断，使得直流电源的电能以可变频率、可变电压的形式输出。
直流-交流变换器通常用于驱动交流电动机，供应交流负载等场合，以满足不同功率需求的电能转换。
交流-直流变换器是将交流电转换为直流电的设备。
它通过整流、滤波等电路实现将交流电源的电能转换为稳定的直流电源输出。
交流-直流变换器通常用于直流电动机、电力电子设备、电动车充电等场合，以提供稳定的直流电能。
功率单元的工作原理基于控制开关器件的导通与断开，通过调整开关器件的通断时间、频率等参数来实现对电能的转换与控制。
其中，直流-交流变换器通过改变开关器件的导通角度、触发时刻等参数来调节输出功率的大小和质量；而交流-直流变换器则通过控制整流电路的工作状态来实现对输出电压的稳定输出。
功率单元的设计考虑了功率转换的效率、稳定性、容量和控制方式等因素，以满足不同电能转换场合的需求。
同时，为了提高功率单元的可靠性和可维护性，通常还会采用过电流保护、过温保护、短路保护等安全措施。
综上所述，功率单元是电力系统中实现电能转换和功率调节的重要元件，其工作原理基于控制开关器件的导通与断开，通过调整参数来实现电能的转换和控制。
功率单元的设计需考虑稳定性、效率和安全性等因素，以适应不同功率转换场合的需求。
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(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
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
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)
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、
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
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)
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
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
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
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
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
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
• 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
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
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
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