单相方波电压逆变
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量；VD1或VD2通时，io和 uo反向，电感中贮能向直
流侧反馈。VD1、VD2称 为反馈二极管,它又起着使
负载电流连续的作用，又
称续流二极管。
u
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
t
ON V1 V2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2 b)
单相半桥电压型逆变电路及其
工作波形
2U d
n
sin nt
基波有效值
U 01rms
2U d
2
0.45Ud
输出电流
i0 n n1,3,5,K
2U d
R2 L
2
sin
nωt n
,
n
tg 1
n L
R
4-9
例：单相半桥逆变器电阻负载，输入直流电压200V， 负载电阻10W，求
输出电压基波有效值； 输出功率； 功率管每管电流平均值；
1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
4-6
4-7
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
1）半桥逆变电路
期偏工V内，1作和两各原V半者2理栅周互极正补止信不偏，电实号能、输源际在瞬半出经因时一周电功功完周反压率率成管管，短关为路断防，
uo为矩形波，上幅下值管为交替导通间须
Um=Ud/2。 插入死区保证先关后
V1或V2通时，io和uo同开方
向，直流侧向负载提供能
4-1
4.1.1 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
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
S 1
io
负载
S 3
Ud
S2
uo S4
io
t1 t2
t
a)
b)
逆变电路及其波形举例
4-2
4.1.1 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。
两对桥臂交替导通180°。
输出电压合电流波形与半 桥电路形状相同，幅值高 出一倍。
改变输出交流电压的有效 值只能通过改变直流电压 Ud来实现。 重复频率和脉宽由控制极信 号决定，幅值由直流电源电 压决定。
4-12
单相方波逆变电路工作特点 臂内换流：电流在同一
导电桥臂内器件间转移。
4-8
输出电压有效值
U0rms
2 T0
T0 2
0
Ud 2
2
dt
Ud 2
u0
a0 2
[an
n1
cos nt
bn
sin nt ]
a0 0, an 0
bn
1
0
U d 2
sin nt d
t
0
Ud 2
sin nt d
t
2U d
n
,n
1,3,5,K
输出电压u0
n1,3,5,L
4.2 电压型逆变电路
2）电压型逆变电路的特点
(3)阻感负载时 需提供无功功 率。为了给交 流侧向直流侧 反馈的无功能 量提供通道， 逆变桥各臂并 联反馈二极管。
(1)直流侧为电压源或 并联大电容，直流侧电 压基本无脉动。
(2)输出电压为交流方波，输出 电流因负载阻抗不同而不同。
电压型全桥逆变电路
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程， 也称为换相。
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。
4-5
4.2 电压型逆变电路
总谐波失真度THD
U 01rms
2U d
2
0.45Ud
0.45 200 90V
U0
Ud 2
100V , P0
U
2 0
/
R
1002 10
1000W
I0
U0 R
100 10
10A
IV
I0 2
5A
THD
U
2 0
U
2 01
0.52 0.452 48.4%
U 01
0.45
4-10
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
Introduction
DC-to-ac converters are knows as inverters. The function of an inverter is to change a dc input voltage to a symmetric ac output voltage of desired magnitude and frequency. The output voltage could be fixed or variable frequency. A variable output voltage can be obtained by varying the input dc voltage and maintaining the gain of the inverter constant. On the other hand, if the dc input voltage is fixed and it is not controllable, a variable output voltage can be obtained by varying the gain of the inverter, which is normally accomplished by pulsewidth-modulation (PWM) control within the inverter.
直流电 交流电
4-3
4.1.1 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。
电和u阻o的负波载形时相，同负，载相电位流也io
相同。
阻于u感o负，载波时形，也i不o相同位。滞后
a) uo
io
t1 t2
t
b)
逆变电路及其波形举例
4-4
Байду номын сангаас
4.1.2 换流方式分类【阅读】
优点：电路简单，使用器件少。 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，基波有效值为
0.45Ud，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电 压均衡。
应用：
用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电 路的组合。
4-11
单相电压型方波全桥逆变电路
2) 全桥逆变电路
共四个桥臂，可看成两个半桥 电路组合而成。
流侧反馈。VD1、VD2称 为反馈二极管,它又起着使
负载电流连续的作用，又
称续流二极管。
u
a)
o
Um
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
t
ON V1 V2 V1 V2
VD1 VD2 VD1 VD2 b)
单相半桥电压型逆变电路及其
工作波形
2U d
n
sin nt
基波有效值
U 01rms
2U d
2
0.45Ud
输出电流
i0 n n1,3,5,K
2U d
R2 L
2
sin
nωt n
,
n
tg 1
n L
R
4-9
例：单相半桥逆变器电阻负载，输入直流电压200V， 负载电阻10W，求
输出电压基波有效值； 输出功率； 功率管每管电流平均值；
1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
直流侧是电压源
电压型逆变电路——又称为电压源
型逆变电路 Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧是电流源
电流型逆变电路——又称为电流源
型逆变电路 Current Source Type Inverter-CSTI
4-6
4-7
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
1）半桥逆变电路
期偏工V内，1作和两各原V半者2理栅周互极正补止信不偏，电实号能、输源际在瞬半出经因时一周电功功完周反压率率成管管，短关为路断防，
uo为矩形波，上幅下值管为交替导通间须
Um=Ud/2。 插入死区保证先关后
V1或V2通时，io和uo同开方
向，直流侧向负载提供能
4-1
4.1.1 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
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
S 1
io
负载
S 3
Ud
S2
uo S4
io
t1 t2
t
a)
b)
逆变电路及其波形举例
4-2
4.1.1 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。
两对桥臂交替导通180°。
输出电压合电流波形与半 桥电路形状相同，幅值高 出一倍。
改变输出交流电压的有效 值只能通过改变直流电压 Ud来实现。 重复频率和脉宽由控制极信 号决定，幅值由直流电源电 压决定。
4-12
单相方波逆变电路工作特点 臂内换流：电流在同一
导电桥臂内器件间转移。
4-8
输出电压有效值
U0rms
2 T0
T0 2
0
Ud 2
2
dt
Ud 2
u0
a0 2
[an
n1
cos nt
bn
sin nt ]
a0 0, an 0
bn
1
0
U d 2
sin nt d
t
0
Ud 2
sin nt d
t
2U d
n
,n
1,3,5,K
输出电压u0
n1,3,5,L
4.2 电压型逆变电路
2）电压型逆变电路的特点
(3)阻感负载时 需提供无功功 率。为了给交 流侧向直流侧 反馈的无功能 量提供通道， 逆变桥各臂并 联反馈二极管。
(1)直流侧为电压源或 并联大电容，直流侧电 压基本无脉动。
(2)输出电压为交流方波，输出 电流因负载阻抗不同而不同。
电压型全桥逆变电路
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程， 也称为换相。
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。
4-5
4.2 电压型逆变电路
总谐波失真度THD
U 01rms
2U d
2
0.45Ud
0.45 200 90V
U0
Ud 2
100V , P0
U
2 0
/
R
1002 10
1000W
I0
U0 R
100 10
10A
IV
I0 2
5A
THD
U
2 0
U
2 01
0.52 0.452 48.4%
U 01
0.45
4-10
4.2.1 单相电压型方波逆变电路
Introduction
DC-to-ac converters are knows as inverters. The function of an inverter is to change a dc input voltage to a symmetric ac output voltage of desired magnitude and frequency. The output voltage could be fixed or variable frequency. A variable output voltage can be obtained by varying the input dc voltage and maintaining the gain of the inverter constant. On the other hand, if the dc input voltage is fixed and it is not controllable, a variable output voltage can be obtained by varying the gain of the inverter, which is normally accomplished by pulsewidth-modulation (PWM) control within the inverter.
直流电 交流电
4-3
4.1.1 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。
电和u阻o的负波载形时相，同负，载相电位流也io
相同。
阻于u感o负，载波时形，也i不o相同位。滞后
a) uo
io
t1 t2
t
b)
逆变电路及其波形举例
4-4
Байду номын сангаас
4.1.2 换流方式分类【阅读】
优点：电路简单，使用器件少。 缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，基波有效值为
0.45Ud，且直流侧需两电容器串联，要控制两者电 压均衡。
应用：
用于几kW以下的小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电 路的组合。
4-11
单相电压型方波全桥逆变电路
2) 全桥逆变电路
共四个桥臂，可看成两个半桥 电路组合而成。