电流源型单相全桥逆变电路
DC-AC逆变电路及原理总结
uo
S 1
io
负载
S 3
Ud
S2
uo S4
io
t1 t2
t
a)
b)
图5-1 逆变电路及其波形举例
逆变电路的基本工作原理
S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。
直流电 交流电
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。
直流侧需两电容器串联，要控制两者电压均 衡。
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL
Z=(R2+(ωL)2 ) ½ 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC 对于电阻：i＝2P/Ud＝Ud/2R 对于电阻电感：i＝2P/Udcosφ＝Ud/2Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud
电流：I=(1.5~2)(2)1/2i
参数计算与器件选择 例：逆变器输入电压为550V，输出功率为 20KW，逆变器开关频率为20KHz，RLC谐振 负载，
其等效电阻为：R=Ud2/P=15.125Ω 负载上的电流有效值为：i＝Ud/R= 36.36A 开关管上的电压：U=(2~3)Ud=1100~1650V 电流：I=(1.5~2)(2)1/2i=77~102A
(4)控制方式有PWM，双极性和移相控制方式。
参数计算与器件选择
根据不同的负载类型计算负载等效阻抗： 电阻型：Z=R 电阻电感型：Z=R+jωL
Z=(R2+(ωL)2 ) ½ 对于RLC：Z=R+jωL-1/jωC
对于电阻：i＝P/Ud＝Ud/R 对于电阻电感：i＝P/Udcosφ＝Ud/Z 开关管上的电压：U=(2~3)Ud
单相全桥逆变电路
单相全桥逆变电路目录第一章绪论 (2)1.1单向全桥逆变电路应用背景 (2)1.2单向全桥逆变电路发展现状 (2)1.3单向全桥逆变电路的现实意义 (2)第二章单向全桥逆变电路的拓扑结构，工作原理 (2)2.1单向全桥逆变电路的拓扑结构 (2)2.2单向全桥逆变电路的工作原理 (3)第三章单向全桥逆变电路的控制策略，实现方式，程序框图，参数 (4)3.1单向全桥逆变电路的控制策略 (4)3.1单向全桥逆变电路的实现方式 (4)3.2单向全桥逆变电路的程序框图 (4)3.3单向全桥逆变电路的控制参数 (4)第四章单向全桥逆变电路的仿真模型 (5)4.2单向全桥逆变电路的仿真图 (5)4.2单向全桥逆变电路的参数 (5)4.3单向全桥逆变电路的搭建 (5)4.3.1向全桥逆变电路的仿真结果 (5)4.3.3向全桥逆变电路的仿真结果分析 (6)第五结论 (6)参考文献 (7)第一章绪论1.1单向全桥逆变电路应用背景随着电力电子技术的高速发展，逆变电路的应用非常广泛，蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电源，当我们使用这些电源向交流负载供电时，就需要用到逆变电路了。
另外，交流电动机调速用变频器，不间断电源，感应加热电源等电力电子设备使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路。
有人甚至说，电力电子技术早起曾处于整流器时代，后来则进入逆变器时代。
1.2单向全桥逆变电路发展现状第五阶段: 21世纪初，逆变技术的发展随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进步不断改进，逆变技术正朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。
现在的逆变技术可达到低至48伏的工作电压，并且性能稳定。
逆变器可用在电脑、电视、应急灯、电扇、手机充电器、录音机等各种电器上。
1.3单向全桥逆变电路的现实意义相逆变电路的功能是将直流电转换为交流电。
在实际应用中，单相逆变电路可以用于电力电子变换器、UPS电源、太阳能电池板等领域。
电力电子技术-第4章逆变电路讲解
4.3.1 单相电流型逆变电路
（1）电路结构
①用④阻载② 载来③ 联 确4并抗电个采 电限应C谐联，压桥和用 压制称振谐谐波臂L负 （晶之式振波形、，载 呈闸为逆回在接R每换 容管容变构路负近桥相性开性电成对载正臂方）通小路并基上弦晶式。时失（联波产波闸，的谐但谐呈生。管要d负最振高的i各/求载d终电阻压t串负）负路抗降联载载，，很一电仍故对小个流略此谐，电略显电波因抗超容路呈此器前性称低负L于T，为，负并准
4.2.1 单相电压型逆变电路
1、 半桥逆变电路 •（1）电路图
+
Ud 2
Ud
Ud 2
-
V1 io R L
u o V 2
a)
VD 1
VD 2
*导电方式：
V1，V2信号互补，
各导通180゜。
•半桥逆变电路有两个桥臂， 每个桥臂有一个可控器件和一 个反并联二极管组成。 •在直流侧接有两个相互串联 的足够大的电容，两个电容的 联结点是直流电源的中点。 •负载联结在直流电源中点和 两个桥臂联结点之间。
能否不改变直 流电压，直接进行 调制呢？为此提出 了导电方式二：
移相导电方式。
*导电方式二：移相调压 调节输出电压脉冲的宽度
采用移相方式调节逆变电路的输出电压
• 各IGBT栅极信号为180°正偏， 180°反偏，且V1和V2栅极信号互补， V3和V4栅极信号互补； • V3的基极信号不是比V1落后180°，
而是只落后q ( 0< q <180°)；
• 也就是：V3、V4的栅极信号分别比
V2、V1的前移180°-q 。
工作过程
•t1时刻以前V1，V4通，u0=ud, io 从 0 增加； •t1时刻V4断，V1，VD3续流，u0=0，io 下降； • t2时刻V1也关断，io 还未下降到0，于是VD2，VD3续流，u0=-ud。 •直到io过0变负，V2，V3通，u0=-ud, io从0负增加； •t3时刻V3断，V2，VD4续流，u0=0，io 负减小； • t4时刻V2也关断，io 还未减小到0，于是VD1，VD4续流，u0=ud。
电力电子技术-第4章逆变电路
ON
VD
14
VD
VD b)
VD
固定180°移相方波控制方式
思考2：在导电方式一下工作，如果要改变输出电 压的有效值（即幅值），应该采取什么样的方式？ ★只能靠改变输入直 流电压的大小来改变 输出电压的有效值。 能否不改变直流电 压，直接进行调制 呢？为此提出了导 电方式二：
移相导电方式。
课程回顾
uo S 4
图5-1 i 从电源负极流出，经 S S3流回正极，负载电 2、负载和 o t1时刻断开 St 、 S ，合上 S 、 S ， u 变负，但 u 1 1前： 4 S1、S4通， 2 3 o 和i o o 均为正 io不能立刻 电流从一条支路转移到另一条支路称为换流。 感能量向电源反馈， io逐渐减小，t2时刻降为零，之后io 反向
负载提供能量。
VD V
2 2
• VD 1 或 VD 2 通时， i o 和 u o 反
a) uo Um O -Um io O t3 t4 t1 t 2 t5 t6 V1 V2 V1 V2 VD 1 VD 2 VD 1 VD 2 b)
向，负载电感中贮藏的能量
向直流侧反馈。
t
• 输出电压 uo 为矩形波，幅
• 全桥逆变电路
*导电方式一： V1,V4同时通断；
uo Um O
V2,V3同时通断；
V1,V4与V2,V3信号 互补，各导电180 ゜。
-Um
io O t3 t1 t 2 V 14 VD
14
t
t4 t5 t6 V 23
23
t
V2
23
ON
V 14
14
VD
VD b)
VD
思考：在导电方式一下工作，如果要改变输出电压
单相全桥逆变电路原理
单相全桥型逆变电路原理电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180° ,电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形和半桥电路的波形uo 形状相同，也是矩型波，但幅值 高出一倍，Um=Ud输出电流io 波形和半桥电路的io 形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间+-U VD 3VD 4单相半桥电压型逆变电路工作波形￥全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的，对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数，得其中基波幅值Uo1m 和基波有效值Uo1分别为上述公式对半桥逆变电路也适用，将式中的ud 换成Ud /2ddo1m 27.14U U U ==πdd1o 9.022U U U ==πO OONu o U - U m io《VD1VD 2VD1VD2⎪⎭⎫ ⎝⎛+++= t t t U u ωωωπ5sin 513sin 31sin 4d ouo 为正负电压各为180°的脉冲时，要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现/t 1时刻前V 1和V 4导通，输出电压u o 为u dt 1时刻V 3和V 4栅极信号反向，V 4截止，因i o 不能突变，V 3不能立即导通，VD 3导通续流，因V 1和VD 3同时导通，所以输出电压为零各IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形u u u u u i o o °正偏，12补，V 3和V 4栅极信号互补• V 3的基极信号不是比V 1落后180°，而是只落后( 0<<180°)• V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1VD 3VD 4u u u u u i o o t 2时刻V 1和V 2栅极信号反向， V 1截止， V 2不能立即导通，VD 2导通续流，和VD 3构成电流通道，输出电压为-U d到负载电流过零开始反向， VD 2和VD 3截止， V 2和V 3开始导通， u o 仍为- U du u u u u i o o t 3时刻V 3和V 4栅极信号再次反向， V 3截止， V 4不能立刻导通， VD 4导通续流， u o 再次为零 输出电压u o 的正负脉冲宽度各为θ ，改变θ ，可调节输出电压。
单相全桥逆变电路和单相半桥逆变电路
单相全桥逆变电路和单相半桥逆变电路在这个科技飞速发展的时代，逆变器就像是电路里的小精灵，把直流电变成交流电，真是让人眼前一亮！你有没有想过，为什么我们家的电器能那么“聪明”？这全靠那些逆变电路啦！今天咱们就来聊聊单相全桥逆变电路和单相半桥逆变电路。
哎呀，名字听上去有点复杂，不过别担心，我会让你轻松搞定这些“名词”。
单相全桥逆变电路，这可真是个“大玩家”！想象一下，它就像一位全能的舞者，四个开关器件在舞台上翩翩起舞。
每一个开关都能开能关，组合起来，就能把直流电源的电流换成漂亮的交流电。
这种电路的好处就像是买了一张VIP通行证，功率大、效率高，真是个小猛兽。
电流的波形美得就像是艺术品，咱们说这是一种“正弦波”。
这种电路还能实现更好的电压控制，哇，简直是电气工程师的梦想啊！你知道吗？这个全桥逆变电路就像是在你的家里举办了一场大型派对，四个开关器件像朋友一样互相配合，搞得热闹非凡。
这样一来，逆变器的性能就像是在喝了红牛，瞬间变得强大。
可是，有好就有坏，使用这个电路的时候，元件的损耗也会比较大。
你想啊，开关频繁地开关，那电流的热量可得要控制得当，不然可就“烧成灰”了，哈哈。
再说说单相半桥逆变电路。
听上去是不是没那么复杂？它其实就像是全桥的“小弟弟”。
这个电路只有两个开关器件，所以运行起来简单很多。
就像是你和好友一起去游乐场，少了几个伙伴，但乐趣依旧不少。
这种电路的好处是它对电源的要求相对简单，适合家庭用电，轻松搞定小家电的需求。
虽然功率没全桥那么大，但在日常生活中，这已经绰绰有余了。
半桥逆变电路的波形虽然没有全桥的那样完美，但也是相当不错。
想想你喝的饮料，虽然不是特别高档，但足够解渴就行，对吧？这个电路在成本上也更亲民，尤其是对于那些不想花大钱但又想体验“逆变生活”的家庭，真是个理想的选择。
别以为电路的运行就只有这些，实际上，它们的工作状态可是能让你大吃一惊！你知道电流在电路中流动的感觉吗？就像是一场音乐会，节奏起伏，气氛热烈。
(完整word版)单相全桥逆变电路原理
单相全桥型逆变电路原理电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180° 电压型全桥逆变电路输出电压uo 的波形和半桥 电路的波形uo 形状相同，也是矩型波，但幅值 高出一倍，Um=Ud输出电流io 波形和半桥电路的io 形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间+-VD 3VD 4单相半桥电压型逆变电路工作波形全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的， 对电压波形进行定量分析将幅值为Uo 的矩形波 uo 展开成傅里叶级数，得其中基波幅值Uo1m 和基波有效值Uo1分别为上述公式对半桥逆变电路也适用，将式中的ud 换成Ud /2ddo1m 27.14U U U ==πdd1o 9.022U U U ==πOONu o U - U m ioVD 1 VD2VD1VD 2⎪⎭⎫⎝⎛+++= t t t U u ωωωπ5sin 513sin 31sin 4d ouo 为正负电压各为180°的脉冲时，要改变输出电压有效值只能通过改变输出直流电压Ud 来实现t 1时刻前V 1和V 4导通，输出电压u o为u dt 1时刻V 3和V 4栅极信号反向，V 4截止，因i o 不能突变，V 3不能立即导通，VD 3导通续流，因V 1和VD 3同时导通，所以输出电压为零各IGBT 栅极信号uG1~uG4及输出电压uo 、输出电流io 的波形u u u u i o u o 实际就是调节输出电压脉冲的宽度• 各IGBT 栅极信号为180°正偏，180°反偏，且V 1和V 2栅极信号互补，V 3和V 4栅极信号互补• V 3的基极信号不是比V 1落后180°，而是只落后θ ( 0<θ <180°)• V 3、V 4的栅极信号分别比V 2、V 1VD 3VD 4采用移相方式调节逆变电路的输出电压u u u u i o u o t 2时刻V 1和V 2栅极信号反向， V 1截止， V 2不能立即导通，VD 2导通续流，和VD 3构成电流通道，输出电压为-U d到负载电流过零开始反向， VD 2和VD 3截止， V 2和V 3开始导通， u o 仍为- U du u u u i o u o t 3时刻V 3和V 4栅极信号再次反向， V 3截止， V 4不能立刻导通， VD 4导通续流， u o 再次为零 输出电压u o 的正负脉冲宽度各为θ ，改变θ ，可调节输出电压。
电力电子技术复习资料（1）
电力电子技术复习资料填空题1. 电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
（1）2. 电力电子技术是应用在电力变换领域的电子技术。
（1）3. 电能变换的含义是在输入与输出之间，将电压、电流、频率、相位、相数的一项以上加以改变。
4. 在功率变换电路中，为了尽量提高电能变换的效率，所以器件只能工作在开关状态，这样才能降低损耗。
5. 电力电子技术的研究内容包括两大分支：电力电子器件制造技术和变流技术。
6.半导体变流技术包括用电力电子器件构成电力变换电路和对其进行控制的技术，以及构电力电子装置和电力电子系统的技术。
7. 电力电子器件是直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
8.处理信息的电子器件一般工作于放大状态，而电力电子器件一般工作在开关状态。
9.主电路是在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。
10.电力电子器件组成的系统，一般由控制电路、驱动电路、主电路三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加保护电路。
11.按照器件能够被控制的程度，电力电子器件可分为以下三类：不可控器件、半控器件、全控器件。
12. 按照驱动电路信号的性质，电力电子器件可分为以下分为两类：电流驱动型、电压驱动型。
13. 电力二极管的工作特性可概括为 单向导电性 。
14.电力二极管的主要类型有 普通二极管 、快恢复二极管 、 肖特基二极管 。
15. 普通二极管又称整流二极管多用于开关频率不高,一般为 1K Hz 以下的整流电路。
其反向恢复时间较长，一般在 5μs 以上。
16. 快恢复二极管简称快速二极管，其反向恢复时间较长，一般在 5μs 以下。
17.肖特基二极管的反向恢复时间很短,其范围一般在 10～40ns ns之间18.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为 维持电流 。
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流称为 擎住电流 。
对同一晶闸管来说，通常L I 约为H I 的称为 2~4 倍。
电源中逆变器的类型
电源中逆变器的类型
逆变器由主电路和控制系统两部分组成。
逆变器应用广泛，类型很多。
其基本类型有：（１）依据直流电源的类型，逆变器可分为电压型逆变器和电流型逆变器。
电压型逆变电路的输入为直流电压源，逆变器将输入的直流电压逆变输出交流电压，因此也称它为电压源型逆变器ＶＳＩ（ＶｏｌａｇｅＳｏｕｒｃｅＩｎｖｅｔｅｒ）；电流型逆变电路的输入端串接有大电感，形成平稳的直流电流源，逆变器将输入的直流电流逆变为交流电流输出，因此也称它为电流源型逆变器ＣＳＩ（ＣｕｒｅｎｔＳｏｕｒｃｅＩｎｖｅｔｅ）。
（２）依据输出交流电压的性质，可分为恒频恒压正弦波逆变器和方波逆变器，变频变压逆变器，高频脉冲电压（电流）逆变器。
（３）依据逆变电路结构的不同，可分为单相半桥、单相全桥、推挽式、三相桥式逆变器。
（４）依据开关器件及其关断（换流）方式的不同，可分为采用全控型开关的自关断换流逆变器和采用晶闸管半控型开关的强迫关断晶闸管逆变器两类。
晶闸管逆变器也可利用负载侧交流电源电压换流（又被称为有源逆变器），负载反电动势换流或负载谐振换流。
逆变器的输出可以做成任意多相。
实际应用中大都只采用单相或三相。
早期，中高功率逆变器采用晶闸管开关器件，晶闸管一旦导通就不能自行关断，关断晶闸管需要设置强迫关断（换流）电路。
强迫关断电路增加了逆变器的重量、体积和成本，降低了可靠性，也限制了开关频率。
现今，绝大多数逆变器都采用全控型电力半导体开关器件。
中等功率逆变器多用ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ，大功率多用ＧＴＯ，小功率则用ＰＭＯＳＦＥＴ。
实验51-DC-AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究
实验五十一DC/AC SPWM单相全桥逆变电路设计及研究（信号与系统—自动控制理论—检测技术－电力电子学综合实验）一、实验原理SPWM单相全桥逆变电路的主要工作原理是依靠四个开关管的通、断状态配合，利用冲量等效原理，采用正弦脉宽调制（SPWM）策略将输入的直流电压变换成正弦波电压输出。
SPWM的调制原理是通过对每个周期内输出的脉冲个数和每个脉冲宽度来调节逆变器输出电压的频率和幅值。
要使输出的电压波形接近标准的正弦波，就要尽量保证SPWM电压波在每一时间段都与该时段中正弦电压等效。
除要求每一时间段的面积相等外，每个时间段的电压脉冲宽度还必须很窄，这就需要在一个正弦波形内脉冲的数量很多。
脉波数量越多，不连续的按正弦规律改变宽度的多脉冲电压就越等效于正弦电压。
目前，在电力电子控制技术中，SPWM技术应用极为广泛，SPWM波形的形成一般有自然采样法、规则采样法等等。
前者主要用于模拟控制中，后者适用数字控制。
本实验采用的是DSP控制的单相全桥逆变电路，采用对称规则采样法。
对称规则采样的基本思想是使SPWM波的每个脉冲均以三角载波中心线为轴线对称，因此在每个载波周期内只需一个采样点就可确定两个开关切换点时刻。
具体算法是过三角波的对称轴与正弦波的交点，做平行于时间轴的平行线，该平行线与三角波的两个腰的交点作为SPWM波“开通”和“关断”的时刻。
由于在每个三角载波周期中只需要进行一次采样，因此使得计算公式得到简化，并且可以根据脉宽计算公式实时计算出SPWM波的脉宽时间，可以实现数字化控制。
图51-1 对称规则采样法生成SPWM波根据相似三角形定理，可以分析出图1对称规则采样法生成的SPWM波脉宽时间T n为：()21sin n n T T MN Nπ−= (51-1) 式中，M 为调制度，T 为正弦调制波周期，N 为载波比。
本实验中程序采用DSP 控制方式，载波频率固定为10KHZ ，调制波频率为50HZ 频率。
电流源型逆变电路原理
电流源型逆变电路原理
电流源型逆变电路的工作原理主要基于直流电源为电流源的逆
变电路。
其特点是直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
实际上，理想的直流电流源并不多见，因此在逆变电路直流侧通常串联一个大电感，因为大电感中的电流脉动很小，因此可近似看成直流电流源。
在这种电路中，开关器件的主要作用是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
当交流侧为阻感负载时，需要提供无功功率，此时直流侧电感起到缓冲无功能量的作用。
由于反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不需要并联反馈二极管。
此外，电流源逆变器具有输出电流波形独立可控拓扑结构，负载并联电路对电源呈高阻抗。
其输出交流方波电流，其电压是相位随着负载功率因数而变化的近正弦波电压，这种特性使得电流源逆变器特别适用于对电压波形的品质要求较高的感应加热场合。
以上信息仅供参考，如需更专业的解释，建议咨询电子工程或相关领域的专业人士。
单相全桥逆变电路工作原理
单相全桥逆变电路工作原理
单相全桥逆变电路是一种常见的逆变电路拓扑结构，其工作原理基于功率半导体器件的导通和关断来实现直流电能向交流电能的转换。
在工业控制、电力系统和电子设备中广泛应用，具有高效、稳定的特点。
单相全桥逆变电路由四个功率晶体管和四个二极管组成，通过交替导通的方式实现对负载的逆变。
在正半周，上桥臂的两个功率晶体管导通，下桥臂的两个功率晶体管关断，此时直流输入电压施加在负载上；在负半周，上桥臂的两个功率晶体管关断，下桥臂的两个功率晶体管导通，此时直流输入电压的反向值施加在负载上。
通过这种方式，实现了直流电能向交流电能的转换。
在工作过程中，单相全桥逆变电路的控制主要通过对功率晶体管的开关控制来实现。
通过控制功率晶体管的导通和关断时间，可以调节逆变输出的频率和幅值，实现对输出电压的调节。
同时，通过控制不同功率晶体管的导通顺序，可以实现输出电压的正反向切换，从而实现正弦波的逆变输出。
单相全桥逆变电路的工作原理简单清晰，实现了直流电能向交流电能的高效转换。
在实际应用中，通过合理设计电路参数和选择合适的功率器件，可以提高逆变电路的效率和稳定性。
同时，逆变电路还可以通过添加滤波电路和控制电路等功能模块，实现更多的功能和保护措施，满足不同场合的需求。
总的来说，单相全桥逆变电路作为一种常见的逆变电路拓扑结构，在电力系统和工业控制中具有重要的应用价值。
深入理解其工作原理，合理设计和应用逆变电路，将有助于提高系统的效率和稳定性，推动电力电子技术的发展。
电流型逆变电路
u
VT 4
ω t
4.1.2 换流方式分类
◆强迫换流 ☞设置附加的换流电路，给欲关断 的晶闸管强迫施加向反压或反向电流 的换流方式。 ☞通常利用附加电容上所储存的能 量来实现，因此也称为电容换流。 √直接耦合式强迫换流：由换流电路内 的电容直接提供换流电压。 √当晶闸管VT处于通态时，预先给电 容充电；当S合上，就可使VT被施加 反压而关断。也叫电压换流。
4.1.2 换流方式分类
◆负载换流
☞由负载提供换流电压的
换流方式。
u o i
o
uo
☞条件：负载电流的相位 超前负载电压
ω t
O i i O i O u VT O i VT
1
o
i VT
☞左图中：整个负载工作 在接近并联谐振状态而略呈
4
i VT
2
i VT
3
ωt ω t
容性；
直流侧串大电感。
u
t1
VT 1
假想中点
4.2.2 三相电压型逆变电路
■工作波形
◆对于U相输出来说，
桥臂1导通时，uUN’=Ud /2，桥臂4导通时，uUN’=-Ud /2，
uUN’的波形是幅值为Ud/2的矩形波，其它两相情况类似。
u
UN'
O u u u
VN'
U d 2
Hale Waihona Puke t t tOWN'
O
UV
U O
d
t
4.2.2 三相电压型逆变电路
可采用移相方法调节 逆变电路的输出电压。 阻感负载和 电阻负载时， 输出电压和 电流的不同 之处和相同 之处？
4.2.1 单相电压型逆变电路
在单相半桥逆变电路
单相全桥逆变电路工作原理
单相全桥逆变电路工作原理
单相全桥逆变电路是一种常见的电力电子变换器，主要用于将直流电源转换为交流电源。
它由四个开关管组成，可以实现对输出电压的控制，广泛应用于各种领域，如工业控制、电力电子设备等。
下面将介绍单相全桥逆变电路的工作原理。
单相全桥逆变电路由两个开关管组成一个桥臂，共有四个桥臂。
在正半周的工作过程中，通过控制开关管的导通和关断，可以实现输出电压的正向变化。
在负半周的工作过程中，通过控制另外两个开关管的导通和关断，可以实现输出电压的反向变化。
这样，通过对开关管的控制，可以实现对输出电压的全波控制。
单相全桥逆变电路的工作原理是利用开关管的导通和关断来控制电流的流向和大小，从而实现对输出电压的调节。
在正半周的工作过程中，当上桥臂的两个开关管同时导通时，电流从直流电源的正极经过负载，返回到直流电源的负极，产生正向输出电压。
在负半周的工作过程中，则是下桥臂的两个开关管同时导通，电流的流向相反，产生反向输出电压。
单相全桥逆变电路还配备了控制电路，用于实现对开关管的控制。
控制电路可以根据需要，通过控制开关管的导通和关断时间来调节输出电压的幅值和频率。
同时，控制电路还可以实现对输出波形的调整，以满足不同的需求。
总的来说，单相全桥逆变电路通过对开关管的控制，实现了对输出电压的全波调节。
其工作原理简单明了，操作灵活，适用范围广泛。
在实际应用中，可以根据需要对单相全桥逆变电路进行改进和优化，以满足不同领域的需求。
希望本文能够帮助读者更好地理解单相全桥逆变电路的工作原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
电力电子技术4章 逆变电路
u WN'
c)
O
u UV
Ud
d)
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负载相电压
uUN uUN' uNN'
uVN uVN'
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uWN uWN' uNN '
图4-10电压型三相桥式逆 变电路的电压工作波形
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4.1.2 换流方式分类
换流方式总结：
器 件 换 流 —— 适 用 于 全 控 型 器 件 （ IGBT 、 MOSFET等）。
其余三种方式——针对晶闸管（SCR）。
器件换流和强迫换流——属于自换流（器件、 变流器自身）。
电网换流和负载换流——属于外部换流(电网、 负载电压)。
当电流不是从一个支路向另一个支路转移，而
Automation
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优缺点：
结构简单，使用器件较少。
输出交流电压的幅值 Um=±Ud/2。 ，且直流侧需 要两个电容器并联，工作时需 要考虑两个电容电压的均衡， 因而仅使用于小功率逆变电路。
与全桥电路的比较：
比全桥电路少用一半开关器件。
器件承受的电压为2Ud，比全桥电路高 一倍。 必须有一个变压器 。
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4.2.2 三相电压型逆变电路
三个单相半桥单元逆变电路可组合成一个三 相逆变电路 应用最广的是三相桥式逆变电路
完整word版单相全桥逆变电路原理
单相全桥型逆变电路原理+VD3VD4-电压型全桥逆变电路可看成由两个半桥电路组合而成，共4个桥臂，桥臂1和4为一对，桥臂2和3为另一对，成对桥臂同时导通，两对交替各导通180°电压型全桥逆变电路输出电压uo的波形和半桥电路的波形uo形状相同，也是矩型波，但幅值高出一倍，Um=Ud输出电流io波形和半桥电路的io形状相同，幅值增加一倍 VD1 、V1、VD2、V2相继导通的区间，分别对应VD1和VD4、V1和V4、VD2和VD3、V2和V3相继导通的区间．uo U m U-m i o O ON VDVDVDVD2211单相半桥电压型逆变电路工作波形全桥逆变电路是单相逆变电路中应用最多的，对电压波形进行定量分析将幅值为Uo的矩形波 uo展开成傅里叶级数，得U411?????d sin5?sint?sin3tt?u???o?53?? Uo1分别为和基波有效值其中基波幅值Uo1m U4d U.27?U?1 do1m?U22d U9??0U.do1?Ud /2换成ud上述公式对半桥逆变电路也适用，将式中的．要改变输出电压有效值只能通过改变输出直°的脉冲时，uo为正负电压各为180 来实现流电压Ud采用移相方式调节逆变电路的输出电压?实际就是调节输出电压脉冲的宽度°正偏，180各IGBT栅极信号为栅极信号互V°反偏，且V和18021+?o C V U后落比V极信号不VV栅极信号互补V和V补，3143VDVD31iLR是的基13d uV o2VDVD?0<( 是只落后180°，而42V4-??)<180°?V VV、、V的栅极信号分别比1342IGBT栅极信号uG1~uG4及输出电压uo各、输出电流io的波形t u u导通，输出电压和V时刻前Vo411G1O t为u u dt时刻V和V栅极信号反向，V截u?4143G3O t u不能立即导V不能突变，G2O t止，因i3o G4O t u同和VD导通续流，因通，VDVu331o ii o t oo3Ot时导通，所以输出电压为零t t21uG1截止，栅极信号反向，V时刻tV和V1122O t u VVD和不能立即导通，VD导通续流，G2322Ou U-构成电流通道，输出电压为d u VD和VD到负载电流过零开始反向，32 - U u仍为开始导通，截止，V和V u d23ou o ii o t oo3Ott t21t和时刻VV栅极信号再次反向，u433G1O t VVD不能立刻导通，截止，V443u G2O t导通续流，u再次为零o u G3O t的正负脉冲宽度各u输出电压o u G4O，可调节输出电，改变θ为θt u u o ii o t oo压3Ott t21。
电气工程及其自动化期末考试资料(专升本)电力电子技术复习资料
电力电子技术复习资料1一、填空题1、电力变换又称为功率变换，其基本变换类型有整流、逆变、和斩波四种变换形式。
2、在整流电路中，续流二极管的作用为、减轻晶闸管的负担和消除失控事故。
3、对斩波电路的一个要求是，当负载或输入电压波动时，平均输出电压控制在一定的范围内。
控制输出电压的方式主要有、定宽调频控制方式以及二者混合控制方式。
4、当α=0°时，单相桥式整流电路的功率因素为。
5、电流型逆变电路的直流侧为电流源，一般情况下在直流供电回路串联一个。
6、逆变电路的SPWM控制方法有计算法和。
7、高压直流输电系统的关键设备是换流器，其主要元件是和换流变压器。
8、高压直流输电系统中，12脉波换流桥交流侧线电流含有次谐波分量。
9、FATCS即，就是在输电系统的主要部位，采用具有单独或综合功能的电力电子装置，对输电系统的主要参数进行调整控制，使输电系统更加可靠。
10、由于只能提供感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。
二、选择题1、绝缘栅双极晶体管（IGBT）是一种（）。
A.半控型器件B.全控型器件C.电流驱动型器件D.不可控型器件2、下列（）是双极型器件。
A.功率MOSFETB.MOS控制晶闸管MCTC.晶闸管D.静电感应晶体管SIT3、GTO的结构是（）。
A. 三层半导体结构的二端器件B. 四层半导体结构的三端器件C. 三层半导体结构的三端器件D. 四层半导体结构的二端器件4、电力晶体管GTR集电极电压U CE逐渐增至某一数值时集电极电流I C急剧增加，如果不加限制地让I C继续增加，则电力晶体管上的电压突然下降，此时GTR（）。
A. 一次击穿B. 雪崩击穿C. 工作在安全范围D. 二次击穿5、三相桥式全控整流电路带阻感性负载时，α的最大移相范围是（）。
A.0~π/2B. 0~2π/3C. 0~5π/6D. 0~2π6、三相半波可控整流电路中整流变压器采用的接法是（）。
A.Y-YB. Y-ΔC. Δ-YD. Δ-Δ7、下列电路不是隔离型电路的是（）。
电流型逆变电路
5.3 电流型逆变电路
5.3.1 单相电流型逆变电路
5.3.2
单相电流型逆变电路
5.3.1 单相电流型逆变电路
1) 电路原理
由四个桥臂构成，每 个桥臂的晶闸管各串 联一个电抗器，用来 限制晶闸管开通时的 di/dt。 工作方式为负载换相。 电容 C 和L 、 R 构成并 联谐振电路。 输出电流波形接近矩 形波，含基波和各奇 次谐波，且谐波幅值 远小于基波。
VT
1
VT
3
VT VT
1
C
3
13
C
+ VD
1
13
+ 1
VD
3
VD
VD
3
U V W VD
U V W
2
VD
2
I
VT
2
d
I
VT
2
d
uC13下降到零之前， VT1承受 反压，反压时间大于tq就能保 证关断。
图5-16 换流过程各阶段 的电流路径 a) b）
5.3.2 三相电流型逆变电路
t2 时 刻 uC13 降 到 零 ， 之 后
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电流源型单相全桥逆变电路的设计摘要本次设计说明书首先介绍了电流源型单相全桥逆变电路的特点和原理，用单相桥式电流型逆变电路的原理图说明了该电路是采用负载换相方式工作的，要求负载电流略超前于负载电压，又详细分析该电路的工作过程，并用图给出该逆变电路的工作波形。
最后根据以上分析运用仿真软件PSIM对电路进行仿真设计，得到波形图。
关键词：电流源型单相电路，逆变电路，PSIM仿真'目录.1.电流源型单相全桥逆变电路研究-----------------------------------------3逆变电路介绍----------------------------------------------------3电流型逆变电路的主要特点----------------------------------------3电流源型单相全桥逆变电路----------------------------------------3电流源型单相全桥逆变电路工作过程--------------------------------4 2.电流源型单相全桥逆变电路设计------------------------------------------7电路设计原理----------------------------------------------------7电路仿真图------------------------------------------------------73.参数设定及仿真结果----------------------------------------------------8直流侧仿真------------------------------------------------------8)参数设定-------------------------------------------------8仿真结果-------------------------------------------------8交流侧仿真------------------------------------------------------8参数设定-------------------------------------------------8仿真结果-------------------------------------------------94.小结------------------------------------------------------------------95.参考文献--------------------------------------------------------------10:正文1.电流源型单相全桥逆变电路研究逆变电路介绍把直流电变成交流电称为逆变。
逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。
由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。
在交—直—交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
随着用电设备不断发展，用电设备对交流电源性能参数也有很多不同的要求,也就形成多种逆变电路。
·逆变电路可以从不同的角度进行分类。
如可以按换流方式分类，按输出的相数分类，也可以按直流电源的性质分类。
若按直流电源的性质分类，可分为电压型和电流型两大类。
本次课程设计的电路就属于电流型逆变电路。
电流型逆变电路的主要特点（1）直流侧串联有大电感，相当于电流源。
直流侧电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。
（2）电路中开关器件的作用仅是改变直流甩流的流通路径，因此交流侧输出电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位则因负载阻抗情况的不同而不同。
（3）当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。
因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。
电流源型单相全桥逆变电路电流源型单相全桥逆变电路原理图如图1-3所示。
电路由4个桥臂构成，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器LT。
LT用来限制晶闸管开通时di/dt，各桥臂的L之间不存在互感。
使桥臂1、4和桥臂2、3以1000～2500Hz的中频轮流导通，就可以在负载上得到中频交流电。
该电路是采用负载换相方式工作的，要求负载电流略超前于负载电压，即负载略呈容性。
实际负载一般是电磁感应线圈，用来加热置于线圈内的钢料。
图1 中R和L串联即为感应线圈的等效电路，因为功率因数很低，故并联补偿电容器C，电容C和L、R成并联谐振电路，故这种逆变电路也被称为并联谐振式逆变电路。
负载换流方式要求负载电流超前于电压，因此补偿电容应使负载过补偿，使负载电路总体上工作在容性小失谐的情况下。
因为是电流型逆变电路，故其交流输出电流波形接近矩形波，其中包含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远小于基波。
因基波频率接近负载电路谐振频率，故负载电路对基波呈现高阻抗，而对谐波呈现低阻抗，谐波在负载电路上产生的压降很小，因此负载电压的波形接近正弦波。
图1-3 电流源型单相全桥逆变电路电流源型单相全桥逆变电路工作过程图1-4为该电路的工作波形。
在交流电流的一个周期内，有两个稳定导通阶段和两个换流阶段。
t l～t2之间为晶闸管 VT l和 VT4稳定导通阶段，负载电流 i o =I d，近似为恒值，t2时刻之前在电容C上，即负载上建立了左正右负的电压。
在 t2时刻触发晶闸管VT2和VT3，因在t2前VT2和 VT3的阳极电压等于负载电压，为正值，故VT2和VT3开通，开始进入换流阶段。
由于每个晶闸管都串有换流电抗器L T，故 VT l和 VT4在 t2时刻不能立刻关断，其电流有一个减小过程。
同样，VT2 和 VT3 的电流也有一个增大过程。
t2时刻后，4个晶闸管全部导通，负载电容电压经两个并联的放电回路同时放电。
其中一个回路是经 LT l、VT l、VT3、LT3回到电容C；另一个回路是经 LT2、VT2、VT4、LT4回到电容C，如图1-4中虚线所示。
在这个过程中，VT l、VT4电流逐渐减小，VT2、VT3电流逐渐增大。
当t=t4时，VT l、VT4电流减至零而关断，直流侧电流I d全部从VT l、VT4转移到VT2、VT3，换流阶段结束。
称为换流时间。
晶闸管在电流减小到零后，尚需一段时间才能恢复正向阻断能力。
因此，在 t4时刻换流结束后，还要使VT l，VT4承受一段反压时间才能保证其可靠关断。
应大于晶闸管的关断时间t q。
如果 VT1、VT4尚未恢复阻断能力就被加上正向电压，将会重新导通，使逆变失败。
为了保证可靠换流，应在负载电压u o过零前时刻去触发 VT2、VT3。
称为触发引前时间，，从图1-4可得， t4～t6之间是VT2、VT3的稳定导通阶段。
t6以后又进入从VT2、VT3导通向VT2、VT4导通的换流阶段，其过程和前面的分析类似。
晶闸管的触发脉冲u Gl～u G4，晶闸管承受的电压 u VTl～u VT4以及A、B间的电压 u AB 也都示于图1-4中。
在换流过程中,上下桥臂的L T上的电压极性相反，如果不考虑晶闸管压降，则u AB=0。
可以看出，u AB的脉动频率为交流输出电压频率的两倍。
在u AB为负的部分，逆变电路从直流电源吸收的能量为负，即补偿电容 C 的能量向直流电源反馈。
这实际上反映了负载和直流电源之间无功能量的交换。
在直流侧，L d 起到缓冲这种无功能量的作用。
如果忽略换流过程，i o可近似看成矩形波。
展开成傅里叶级数可得其基波电流有效值 I o1为再来看负载电压有效值U。
和直流电压U d的关系。
如果忽略电抗器L d的损耗，则u AB的平均值应等U d。
再忽略晶闸管压降，则从图1-4的u AB波形可得一般情况下值较小，可近似认为，再考虑到式$可得或图1-4 逆变电路工作波形图在上述讨论中，为简化分析，认为负载参数不变，逆变电路的工作频率也是固定的。
实际上在中频加热和钢料熔化过程中，感应线圈的参举是随时间而变化的，固定的工作频率无法保证晶闸管的反压时间大于关断时间，可能导致逆变失败。
为了保证电路早常工作，必须使工作频率能适应负载的变化而自动调整。
这种控制方式称为自励方式，即逆变电路的触发信号取自负载端，其工作频率受负载谐振频率的控制而比后者高一个适当的值。
与自励式相对应，固定工作频率的控制方声称为他励方式。
自励方式存在着起动的问题，因为在系统未投入运行时，负载端没有输出，无法取出信号。
解决这一问题的方法之一是先用他励方式，系统开始工作后再转入自励方式。
另一种方法是附加预充电起动电路，即预先给电容器充电，起动时将电容能量释放到负载上，形成衰减振荡，检测出振荡信号实现自励。
2.电流源型单相全桥逆变电路设计电路设计原理逆变时电流源型逆变电路的直流部分需要输出稳定的直流电流，将仿真电路中的电压源近似等效成电流源。
在逆变电路中，由于电压源串联电阻可以等效成电流源，可以相互转换，所以采用电压源串联大电阻来等效成电流源，再接上大电感，直流侧部分就设计完成。
交流侧采用单相桥式连接，由晶闸管触发导通电路，每个桥臂的晶闸管各串联一个电抗器LT。
LT用来限制晶闸管开通时的di/dt,各桥臂LT之间不存在互感。
此电抗器用电感等效，选用小电感。
负载部分中电阻R2与电感L6串联，后与大电容C1并联，组成并联谐振式电路。
电容C1为补偿电容，使负载过补偿，使负载电路总体工作在容性，并略失谐的情况下。
\电路仿真图图2-2 电路仿真图3.参数设定及仿真结果直流侧仿真参数设定将电压源VDC1设定为10伏，电压源串联的大电阻R1为1兆欧，与直流侧相连的大电感L1为573毫亨。
仿真结果}图3-1-2直流侧仿真波形图交流侧仿真参数设定晶闸管中VT1与VT4，VT2与VT3以中频1000至2500Hz的中频轮流导通，将导通频率设定为1500Hz。
由逆变电路的工作波形可以看出两组晶闸管相差180o轮流导通，导通角设定为0o。
电抗器LT选择小电感均为1毫亨。
负载电路中需满足并联谐振条件WC=1/WL,由于触发脉冲为1500Hz,所以将大电容C1设定为450uF，电感L6为2mH，取电阻R2为100欧姆。
仿真结果图3-2-2 交流侧仿真波形图从仿真波形可以看出，通过本次逆变电路，在直流侧的直流电通过桥式电路后，转变成了交流电，且电流超前于电压。
4.小结通过本次课程设计，对电力电子技术的知识有了更具体的理解和直观的认识。