电压型和电流型逆变器
电压型逆变电路
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-VSTI
负载相电压
uUN uUN' uNN'
uVN
uVN'
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uWN
uWN'
uNN
'
u UN'
a)
O
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2Ud 3
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t
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O
t
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h)
O
t
图5-10电压型三相桥式逆
变电路的工作波形
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 。
5.2.2 三相电压型逆变电路
三个单相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
图5-9 三相电压型桥式逆变电路
5.2.2 三相电压型逆变电路
基本工作方式—— 180°导电方式
5.2 电压型逆变电路
5.2.1 单相电压型逆变电路 5.2.2 三相电压型逆变电路
电压型逆变器电流型逆变器的区别
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载电压型逆变器电流型逆变器的区别地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容论文摘要：在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求，为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。
下述问题涉及电流型逆变器内部结构，以串联二极管式电流型逆变器为讨论对象。
对异步电动机的从逆变器元件的选择对电机参数的要求。
串联二极管式电流型逆变器的品闸管和隔离二极管可以确定耐压值。
可以看到，在电机漏感上减小的情况下，可以相应地降低功率半导体器件的耐压要求。
另外，二极管换流阶段的持续时间可确定。
为了减小换流时间以提高逆变器的运行频率，也要求降低电动机的总漏感上。
因而，电流型逆变器要求异步电动机有尽可能小的漏感上。
这一点正好与电压型逆变器对异步电动机的要求相反。
在功率半导体器件耐压已知的情况下，应合理地选择电动机，以减小换流电容器的电容量。
从电动机运行的安全可靠性对电动机材料的要求，电动机在电流型逆变器供电的运行过程中，由干每次换流在电压波形中产生尖峰。
这个尖峰在数值上等于I,差加千正线电势波形之上。
因此，电动机在运行过程中实际承受的最高电压，于电动机额定线电压的峰值。
为了电动机安全地运行，应适当加强其绝缘。
由于电流矩形波对电动机供电在电动机内造成谐波损耗，逆变器在高于50赫的情况下运行时，电动机的损坏也有所增加。
为了不致因电机效率过低和温升过高造电动机过热而损坏，应适当降低电动机铜铁材料的电负荷。
在运行频率较高的情况下，应注意降低电动机的机械损耗和铁耗。
起动转矩和避免机振对电动机结构的要求。
电动机低频起动时，起动转矩的平均值和转矩的波动率。
电力电子技术(第二版)第5章答案知识讲解
第五章1.换流方式有哪几种?各有什么特点?答:换流方式有4种:①器件换流。
利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
②电网换流。
由电网提供换流电压称为电网换流。
这种换流方式应用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。
③负载换流。
由负载提供换流电压称为负载换流。
这种换流方法多用于直流电源供电的负载电路中。
④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反向电压或反向电流的换流方式称为强迫换流。
换流回路的作用是利用储能元件中的能量，产生一个短暂的换流脉冲，使原来导通的晶闸管电流下降到零，再使它承受一段时间反压，便可关断。
强迫换流通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称电容换流。
2.什么是电压型和电流型逆变器？它们各有什么特点？答：⑴直流侧是电压源的逆变器称为电压型逆变器。
电压型逆变器的特点如下：①直流侧为电压源，或并联有大电容，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由于直流电压源的箝位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关；而交流侧输出电流波形和相位随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，直流侧电容起缓冲无功能量的作用。
逆变桥各臂反并联的二极管为交流侧向直流侧反馈无功能量提供了通道。
④直流侧向交流侧传送的功率是脉动的。
因为直流电源电压无脉动，故传送功率的脉动由直流侧电流的脉动来实现。
⑵直流侧电源为电流源的逆变器称为电流型逆变器。
电流型逆变器有如下特点：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各开关管仅是改变直流电流流通途径，交流侧输出电流波形为矩形波，与负载阻抗角无关。
而交流侧输出电压波形和相位因负载阻抗角的不同而异，其波形常接近正弦波。
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功率能量的作用。
因反馈无功能量时电流并不反向，故开关管不必反并联二极管。
逆变器简介
交通领域
电动汽车
逆变器是电动汽车的核心组件之一，用于将电池直流 电转换为交流电，驱动电机。
混合动力汽车
逆变器用于将电池直流电转换为交流电，为发动机和 电机提供动力。
轨道交通
逆变器用于将直流电转换为交流电，为列车提供动力 。
工业领域
自动化设备
逆变器用于将直流电转换为交流电，为工业自 动化设备提供动力。
压相对稳定。
响应速度快
由于电压型逆变器采用电容作为储 能元件，因此其响应速度较快，可 以在短时间内达到额定输出功率。
适用范围广
电压型逆变器适用于各种不同类型 负载，如电阻性、电感性和电容性 负载。
电流型逆变器
1 2
输出电流稳定性高
电流型逆变器采用电感作为储能元件，通过电力 电子器件的开关动作将直流电能转化为交流电能 ，输出电流相对稳定。
逆变器可分为直流逆变器和交流逆 变器。
按控制方式
逆变器可分为模拟控制逆变器和数 字可分为单相逆变器和三相逆 变器。
按功率等级
逆变器可分为小功率逆变器和工业 级逆变器等。
04
02
逆变器的工作原理
电压型逆变器
输出电压稳定性高
电压型逆变器采用直流电源，通 过电力电子器件的开关动作将直 流电能转化为交流电能，输出电
02
成本较高：逆变器的制造成本较高，价格相对较高。
03
维护困难：逆变器的维护和检修相对复杂，需要专业人员进行操作。
04
效率受环境影响：逆变器的效率受到环境温度、湿度等因素的影响， 会影响设备的运行效率。
逆变器的发展趋势
01
向高效节能方向发 展
随着能源紧缺和环保要求的提高 ，逆变器的高效节能技术将继续 得到发展。
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明
三相逆变器电路原理和工作过程图文说明单相逆变器电路由于受到功率开关器件的容量、零线（中性线）电流、电网负载平衡要求和用电负载性质等的限制，容量一般都在100kV A以下，大容量的逆变电路大多采用三相形式。
三相逆变器按照直流电源的性质不同分为三相电压型逆变器和三相电流型逆变器。
1.三相电压型逆变器。
电压型逆变器就是逆变电路中的输入直流能量由一个稳定的电压源提供，其特点是逆变器在脉宽调制时的输出电压的幅值等于电压源的幅值，而电流波形取决于实际的负载阻抗。
三相电压型逆变器的基本电路如图6-15所示。
该电路主要由6只功率开关器件和6只续流二板管以及带中性点的直流电源构成。
图中负载L和R表示三相负载的各路相电感和相电阻。
图6-15 三相电压型逆变器电路原理图图6-15三相电压型逆变器电路原理图功率开关器件VT1～VT6在控制电路的作用下，控制信号为三相互差1200的脉冲信号时，可以控制每个功率开关器件导通180度或120度，相邻两个开关器件的导通时间互差60度逆变器三个桥臂中上部和下部开关元件以180度间隔交替开通和关断，VT1～VT6以60度的电位差依次开通和关断，在逆变器输出端形成a、b、c三相电压。
控制电路输出的开关控制信号可以是方波、阶梯波、脉宽调制方波、脉宽调制三角波和锯齿波等，其中后三种脉宽调制的波形都是以基础波作为载波，正弦波作为调制波，最后输出正弦波波形。
普通方波和被正弦波调制的方波的区别如图6-16所示，与普通方波信号相比，被调制的方波信号是按照正弦波规律变化的系列方波信号，即普通方波信号是连续导通的，而被调制的方波信号要在正弦波调制的周期内导通和关断N次。
方波调制波形图6-16 方波与被调制方波波形示意图2.三相电流型逆变器。
电流型逆变器的直流输入电源是一个恒定的直流电流源，需要调制的是电流，若一个矩形电流注入负载，电压波形则是在负载阻抗的作用下生成的。
在电流型逆变器中，有两种不同的方法控制基波电流的幅值，一种方法是直流电流源的幅值变化法，这种万法使得交流电输出侧的电流控制比较简单；另一种方法是用脉宽调制来控制基波电流。
电力电子技术(第二版)第5章答案
解：输出线电压的基波幅值
输出线电压的有效值
输出线电压中五次谐波 的表达式为：
其有效值为：
输出相电压的基波幅值
输出相电压的有效值
6.SPWM逆变器有哪些优点？其开关频率的高低有什么利弊？
4.电压型逆变器中反馈二极管的作用是什么？
答：在电压型逆变器中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压和电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。
12.什么是自然采样法和规则采样法？
答：按照SPWM控制的基本原理，可在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关管的通断，这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。规则采样法是一种应用较广的工程使用方法，它的效果非常接近自然采样法。
13.逆变器多重化的目的是什么？如何实现？
答：逆变电路多重化的目的：一是使总体上装置的功率等级提高；二是可以改善输出电压的波形。因为无论是电压型逆变电路输出的矩形电压波，还是电流型逆变电路输出的矩形电流波，都含有较多谐波，对负载有不利影响；采用多重逆变电路，可以把几个矩形波组合起来获得接近正弦波的波形。
第五章
1.换流方式有哪几种?各有什么特点?
答:换流方式有4种:
1器件换流。利用全控型器件的自关断能力进行换流称为器件换流。
2电网换流。由电网提供换流电压称为电网换流。这种换流方式应用于由交流电网供电的电路中，它是利用电网电压自动过零并变负的性能来实现换流的。
电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？
电压型逆变电路中反馈二极管的作用是什么？为什么电流型逆变电路中没有反馈二极管？
在电压型逆变电路中，反馈二极管的作用是提供电流路径，以便形成负反馈回路，实现精确控制输出电压。
具体而言，反馈二极管连接在逆变器输出端，在逆变器的控制回路中起到以下作用：
1.提供逆变器的控制信号：通过反馈二极管，逆变器可以将
输出电压的信息进行检测并反馈给控制电路。
2.参与输出电流的调节：反馈二极管可以通过控制电路来调
整自身的导通状态，从而影响输出电流。
在电流型逆变电路中，没有反馈二极管的主要原因是控制方式的不同。
电流型逆变电路通过控制输出电流的大小和波形来实现逆变操作，此时输出电压不是直接控制变量。
因此，电流型逆变电路通常不需要使用反馈二极管。
需要根据不同的逆变器控制方式来合理选择相应的反馈元件，确保逆变器能够稳定可靠地工作。
电压型逆变器与电流型逆变电路的定义及特点
比较电压型逆变器和电流型逆变器的特点先两者都属于交-直-交变频器，由整流器和逆变器两部分组成。
由于负载一般都是感性的，它和电源之间必有无功功率传送，因此在中间的直流环节中，需要有缓冲无功功率的元件。
如果采用大电容器来缓冲无功功率，则构成电压源型变频器；如采用大电抗器来缓冲无功功率，则构成电流源型变频器。
电压型变频器和电流型变频器的区别仅在于中间直流环节滤波器的形式不同，但是这样一来，却造成两类变频器在性能上相当大的差异，主要表现列表比较如下：电压型变频器与电流型变频器的性能比较1、储能元件：电压型变频器——电容器；电流型——电抗器。
2、输出波形的特点：电压形电压波形为矩形波电流波形近似正弦波；电流型变频器则为电流波形为矩形波电压波形为近似正弦波3、回路构成上的特点，电压型有反馈二极管直流电源并联大容量电容（低阻抗电压源）；电流型无反馈二极管直流电源串联大电感（高阻抗电流源）电动机四象限运转容易。
4、特性上的特点，电压型为负载短路时产生过电流，开环电动机也可能稳定运转；电流型为负载短路时能抑制过电流，电动机运转不稳定需要反馈控制电流型逆变器采用自然换流的晶闸管作为功率开关，其直流侧电感比较昂贵，而且应用于双馈调速中，在过同步速时需要换流电路，在低转差频率的条件下性能也比较差；高压变频器的结构特征1.1电流型变频器变频器的直流环节采用了电感元件而得名，其优点是具有四象限运行能力，能很方便地实现电机的制动功能。
缺点是需要对逆变桥进行强迫换流，装置结构复杂，调整较为困难。
另外，由于电网侧采用可控硅移相整流，故输入电流谐波较大，容量大时对电网会有一定的影响。
1.2电压型变频器由于在变频器的直流环节采用了电容元件而得名，其特点是不能进行四象限运行，当负载电动机需要制动时，需要另行安装制动电路。
功率较大时，输出还需要增设正弦波滤波器。
1.3高低高变频器;采用升降压的办法，将低压或通用变频器应用在中、高压环境中而得名。
电力电子变流技术课后答案第6章
第六章无源逆变电路习题与思考题解6-1.无源逆变电路和有源逆变电路的区别有哪些解：无源逆变电路就是将直流电能转换为某一固定频率或可变频率的交流电能，并且直接供给负载使用的逆变电路。
有源逆变电路就是将直流电能转换为交流电能后，又馈送回交流电网的逆变电路。
这里的“源”即指交流电网，或称交流电源。
6-2.什么是电压型逆变电路和电流型逆变电路各有什么特点解：根据逆变器直流侧电源性质的不同可分为两种，直流侧是电压源的称为电压型逆变器，直流侧是电流源的称为电流型逆变器。
电压型逆变器，其中间直流环节以电容贮能，具有稳定直流侧电压的作用。
直流侧电压无脉动、交流侧电压为矩形波，多台逆变器可以共享一套直流电源并联运行。
由于PWM（脉宽调制）技术的出现和发展，使得电压和频率的调节均可在逆变过程中由同一逆变电路完成，应用更为普遍。
电流型逆变器，中间直流环节以电感贮能，具有稳定直流侧电流的作用。
它具有直流侧电流无脉动、交流侧电流为矩形波和便于能量回馈等特点。
一般用于较大功率的调速系统中，如大功率风机、水泵等。
6-3.试说明电压型逆变电路中续流二极管的作用。
解：对于电感性负载，由于电感的储能作用，当逆变电路中的开关管关断时，负载电流不能立即改变方向，电流将保持原来的流向，必须通过与开关管反向并联的大功率二极管进行续流，来释放电感中储存的能量，这就是电压型逆变电路中续流二极管的作用。
若电路中无续流二极管，开关管关断时，由于电感中的电流将产生很大电流变化率，从而在电路中引起很高的过电压，对电路的器件或绝缘产生危害。
6-4试述180O导电型电压型逆变电路的换流顺序及每60O区间导通管号。
解：参阅教材P101中的图6-4（g）。
180 O导电型电压型逆变电路，每个开关管在每个周期中导通180 O，关断时间也是180 O，换流（换相）是在同一个桥臂的上、下两个开关管之间进行，亦称纵向换相。
换流顺序为每一次在同一桥臂上的V11和V14，V13和V16，V15和V12，每对管各自间隔180 O换相一次。
第5章-逆变电路
当变化两组开关切换频率，就可变化输出交流电频
率相也；位不若也同接相。电同阻；负若载阻时感，负负载载时电，i流o相io和位u滞o旳后波于形uo相，同波，形
如图所示，设t1前S1、S4通，则uo和io均为正。 若在t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3，则uo旳极性变负，但io 不能立即反向且仍维持原方向；
交直交变频电路由交直变换（整流）和直交变换两部分构成， 后一部分就是逆变。
3. 应用
多种直流电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等在向交流 负载供电时就需要逆变电路。
交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力 电子装置旳关键部分都是逆变电路。
2024/9/22
5.1 换流方式
5.1.1 逆变电路旳基本工作原理 5.1.2 换流方式分类
优点：电路简朴，使用器件少。
缺陷电：容输器出串交联流，电须压控幅制值两仅者为电压Ud均/2衡，。且直流侧需要两个
应用： 常用于几kW下列旳小功率逆变电源。 单相全桥、三相桥式都可看成若干个半桥逆变电路 旳组合。
2024/9/22
5.2.1 单相电压型逆变电路
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。 两对桥臂交替导通180°。 输出电压和电流波形与半 桥电路形状相同，但幅值 高出一倍。 变化输出交流电压旳有效 值只能经过变化直流电压 Ud来实现。
2024/9/22
5.1.2 换流方式分类
4. 逼迫换流 举例：
设置附加旳换流电路，给欲关断旳晶闸管逼迫施加 反向电压或反向电流旳换流方式称为逼迫换流 (forced commutation), 这一般是利用附加电容上储存 旳能量来实现，故也称为电容换流。
电力电子技术41逆变
4.1.1 逆变器的基本原理
3. 斩控调制方式
②脉冲频率调制（PFM）：
u
这种控制方式是指调制脉
冲宽度和幅值固定不变，而
o
t
脉冲调制频率可调。基于PFM 控制的逆变器输出波形如图
b)
4-5b所示。PFM控制方式由于
需要很宽的开关频率变化范
围，考虑到输出滤波器设计
的困难，因此在逆变器中一
般较少采用。
显然，采用SPM控制方式时，逆变 器输出方波的幅值即逆变器直流侧 电压（或电流）的幅值恒定。
4.1.1 逆变器的基本原理
1. 方波变换方式
采用SPM变换方式时，由于逆变器输出方波的幅值一定，因此逆 变器直流侧可采用较为简单的不变幅值的直流电源整流输入方 式（如二极管整流电路）。
但是SPM方式由于需要调节方波的导通角，因而需要采用快速功 率元件（如IGBT等）
方波逆变器常采用脉冲幅值调制（PAM）控制 阶梯波逆变器常采用移相叠加或多电平控制 正弦波逆变器则常采用脉冲宽度调制（PWM）控制
3. 按逆变器功率电路结构形式的不同，逆变器可分为半桥逆变器、 全桥逆变器、推挽式逆变器等。
4. 按逆变器功率电路的功率器件的不同，逆变器可分为半控型逆 变器和全控型逆变器。
4.1 概述
许多场合下，电网提供的50Hz工频电源不能满足负载的特殊需 要，要用交直交变频电路进行电能变换。如感应加热，根据加 热工艺和对象的不同，所需感应加热电源的频率范围从几百Hz 到几千Hz。
交流电机为了获得良好的调速特性需要频率可变的电源，这些 电源的核心就是逆变电路。
有些负载虽然也用工频电源供电，但对电源的频率稳定性、波 形畸变等有严格要求，且绝不允许瞬时停电。比如对于计算机 一类的负载，特别是银行、证券公司、医院以及大型计算机中 心的计算机，瞬时的停电会带来严重后果。因此，需要不间断 电源（Uninterruptable Power Supply——UPS），其核心就 是逆变电路。
第5章 逆变器
图5.10
晶闸管单相电流型逆变器
该晶闸管中频电源的输出频率是RLC并联谐振电路的谐振频率。
5.3.2 电流跟踪型逆变器
• 电流跟踪型逆变器使逆变器输出电流跟随给定的电流波 形变化，这是一种PWM控制方式。 • 电流跟踪一般采用滞环控制，即当逆变器输出电流与设 定电流的偏差超过一定值时，改变逆变器的开关状态， 使逆变器输出电流增加或减小，从而将输出电流与设定 电流的偏差控制在一定范围内。
'
• 规则采样法计算的开关时刻与自然采样法略有差异，但 是误差不大。规则采样法固定了采样时刻tP，使计算大 为简化，是一种实用的算法。在规则采样时，由于三角 波的两条边对称，输出脉冲也是以三角波中线为对称的
5.3 单相电流型逆变器
• • 晶闸管单相电流型逆变器 电流跟踪型逆变器
5.3.1 晶闸管单相电流型逆变器
5.1.1 电压源型和电流源型逆变电路
• 电压源型逆变器:当直流回 路采用大电容滤波时，逆 变器输入电压Ud波动很小， 具有电压源的性质，故称 为电压源型逆变器（图 5.1a） • 电流源型逆变器:直流回路 采用大电感滤波，电感使 逆变器输入电流Id波动很 小，具有电流源的性质， 故称为电流源型逆变器
双极性SPWM调制
4 单极倍频正弦脉宽调制 时
u r uc
T1
驱动，
u r uc 时 T2 驱动， T1 u r uc 0
T3
驱动，T4
T2
截止 截止
时
截止
u r uc 0 时 T3 截止 T4 驱动，
单极倍频正弦脉宽调制是单极性的，正半周只有正脉冲，负半周只 有负脉冲。若每周期各管有N个脉冲时，输出电压由2N个脉冲组成， 因此称为倍频控制，倍频控制以较少的开关次数得到较高调制频率 的效果，单极倍频正弦脉宽调制在单相变频器中使用较多。
什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有何特点？
什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二
者各有何特点？
电压型逆变电路和电流型逆变电路是逆变器的两种常见控制方式，它们在控制策略和特点上有所不同。
电压型逆变电路：
1.电压型逆变电路是通过控制输出电压的大小和波形来实现
逆变操作的方式。
2.在电压型逆变电路中，控制变量是输出电压，通常通过比
较输出电压与参考电压来生成控制信号。
3.电压型逆变电路具有输出电压精度高、输出电压波形好的
特点。
它适用于精确控制输出电压、要求较高的电压波形质量的应用，如UPS电源、电动车驱动器等。
电流型逆变电路：
1.电流型逆变电路是通过控制输出电流的大小和波形来实现
逆变操作的方式。
2.在电流型逆变电路中，控制变量是输出电流，通常通过比
较输出电流与参考电流来生成控制信号。
3.电流型逆变电路具有输出电流响应快、对负载变化适应性
强的特点。
它适用于需要实现精确控制输出电流、对负载变动响应要求高的应用，如电动车制动能量回馈、太阳能微网等。
需要注意的是，电压型和电流型逆变电路并不是互斥的，实际
的逆变器控制系统中也可以结合两种控制方式。
控制方式的选择取决于具体的应用需求、系统要求和设计考虑。
第二十讲 三相电压和电流型逆变电路
2) 工作分析
一个周期内有两个导通阶 段和两个换流阶段。
O u G2,3
t
O
iT
i VT 1,4
i VT 2,3
t
Id
O
io
tg
t
O
t1
Id t2 t3
t4 tf t5
t6 t7
t
td
uo
tb
t1~t2：VT1和VT4稳定导通阶段，iｏ=Id，t2时
O
8
20.2.1 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。
图5－12 单相桥式电流型 （并联谐振式）逆变电路
图5－13并联谐振式逆变 电路工作波形
11
20.2.1 单相电流型逆变电路
为引保前证时可间靠：换流应在uo过零前ttd=t5-t2gt2时 刻tb触发VT2、VT3 。.
td 为触发 (5-16)
io超前于uo的时间：
tδ tγ tβ
(5-17)
表示为电角度：
w
tg 2
tb
g
2
b
w为电路工作角频率；g、b分别是tg、tb对应的电角度。
13
20.2.2 三相电流型逆变电路
O t
图5－13并联谐振式逆变 电路工作波形
10
20.2.1 单相电流型逆变电路 u G1,4
io在t3时刻，即iVT1=iVT2 时刻过零，t3时刻大体 位于t2和t4的中点。
《电力电子技术》习题解答(高职高专第5版) 第4章习题答案
第4章思考题与习题4.1 什么是电压型和电流型逆变电路？各有何特点？答：按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧为电压源的逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧为电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。
电压型逆变电路的主要特点是：（1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。
直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。
（2）由于直流电压源的钳位作用，交流侧电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关，而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同，其波形接近于三角波或正弦波。
（3）当交流侧为阻感性负载时，需提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了二极管。
（4）逆变电路从直流侧向交流侧传送的功率是脉动的，因直流电压无脉动，故功率的脉动是由交流电压来提供。
（5）当用于交—直—交变频器中，负载为电动机时，如果电动机工作在再生制动状态，就必须向交流电源反馈能量。
因直流侧电压方向不能改变，所以只能靠改变直流电流的方向来实现，这就需要给交—直整流桥再反并联一套逆变桥。
电流型逆变电路的主要特点是：（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）因为各开关器件主要起改变直流电流流通路径的作用，故交流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角的不同而不同。
（3）直流侧电感起缓冲无功能量的作用，因电流不能反向，故可控器件不必反并联二极管。
（4）当用于交—直—交变频器且负载为电动机时，若交—直变换为可控整流，则很方便地实现再生制动。
4.2 电压型逆变电路中的反馈二极管的作用是什么？答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，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，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。
当输出交流电压与电流的极性相同时，电流经电路中的可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。
三相逆变器工作原理
三相逆变器工作原理三相逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置，通常用于工业生产中的变频调速系统、UPS系统和太阳能发电系统等领域。
它的工作原理主要包括电压型逆变器和电流型逆变器两种类型。
下面将分别介绍这两种逆变器的工作原理。
首先，我们来看电压型逆变器的工作原理。
在电压型逆变器中，通过对直流电源进行PWM调制，控制开关管的导通和关断，从而实现对输出交流电压的控制。
具体来说，当开关管导通时，直流电源的电流通过变压器向负载输出，同时存储在电感中的能量增加；而当开关管关断时，存储在电感中的能量释放，从而产生负向的输出电压。
通过不同的PWM调制方式，可以实现对输出交流电压幅值、频率和相位的控制。
其次，我们来看电流型逆变器的工作原理。
电流型逆变器通过对直流电源进行调制，控制开关管的导通和关断，从而实现对输出交流电流的控制。
具体来说，当开关管导通时，直流电源的电流通过变压器向负载输出，同时存储在电容中的能量增加；而当开关管关断时，存储在电容中的能量释放，从而产生负向的输出电流。
通过不同的调制方式，可以实现对输出交流电流幅值、频率和相位的控制。
总的来说，无论是电压型逆变器还是电流型逆变器，它们的工作原理都是通过对直流电源进行调制，控制开关管的导通和关断，从而实现对输出交流电压或电流的控制。
在实际应用中，逆变器的工作原理对于系统的性能和稳定性具有重要影响，因此需要合理设计和精心调试。
除了工作原理外，逆变器的高效率、低谐波、快速响应等特点也是其在工业生产和新能源领域得到广泛应用的重要原因。
随着技术的不断进步，逆变器的性能和可靠性将会得到进一步提升，为工业生产和能源转换带来更大的便利和效益。
第4章 逆变电路
本章换流及换流方式问题最为全面集中,因此安排在 本章集中讲述。
1-10
4.1.2 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） （ ）
uo io O
uo a)
io i O i O uVT O iVT iVT
1 4
?t
iVT
2
iVT
3
?t ?t ?t
t1
uVT
1
uVT b)
4
图4-2 负载换流 电路及其工作波形
1-12
4.1.2 换流方式分类
4)强迫换流（Forced Commutation） （ ）
设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫 施加反压或反电流的换流方式称为强迫换流 强迫换流。 强迫换流 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因 电容换流。 此也称为电容换流 电容换流 分类 由换流电路内电容 直接提供换流电压 通过换流电路内的 电容和电感的耦合 来提供换流电压或 换流电流 直接耦合式 强迫换流 电感耦合式 强迫换流
电容器串联，要控制两者电压均衡。
应用： 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。
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4.3 电流型逆变电路
直流电源为电流源的逆 变电路称为电流型逆变 电流型逆变 电路。 电路 电流型逆变电路主要特点 特
(1) 直流侧串大电感，电流基 本无脉动，相当于电流源。 因负载不同而不同。 (3)直流侧电感起缓冲无功能量的作用，不必给开关器件反并联二极管。 图4-11 电流型三相桥式逆变电路 (2) 交流输出电流为矩形波，与负载阻抗角无关。输出电压波形和相位
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半桥逆变电路
-+ t1~t2：C1——V1——负载，输出电压右正左负
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半桥逆变电路
+-
t2~t3：C2——VD2——负载，二极管VD2续流，输出 电压左正右负
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8.1.2 逆变电路的换相
1) 器件换相（Device Commutation） 利用全控型器件的自关断能力进行换相。 在采用IGBT 、电力MOSFET 、GTO 、GTR等全 控型器件的电路中的换相方式是器件换相。
2) 电网换相（Line Commutation） 电网提供换相电压的换相方式。 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。
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半桥逆变电路
优点：电路简单，使用器件少。
缺点：输出交流电压幅值为Ud/2，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。
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8.1 无源逆变及基本电路
8.1.1 逆变电路的基本工作原理 8.1.2 逆变电路的换相 8.1.3 基本逆变电路
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8.1.1 逆变电路基本工作原理
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。
第8章 逆变电路 • 引言
逆变的概念 逆变——与整流相对应，直流电变成交流电。
交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。 逆变与变频 变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。 交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部 分就是逆变。 主要应用 各种直流逆变电源，如蓄电池、干电池、太阳能电池等。 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子 装置的核心部分都是逆变电路。
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8.2 电压型和电流型逆变器
2）电压型逆变电路的主要特点
(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)输出电压为矩形波，输 出电流因负载阻抗不同而不同。
(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。
全桥逆变电路
uG1
O
t
u G2
O
t
u G3 ?
O
t
u G4
O
t
uo io
i
o
uo t
O
t
1
t2
3
t
b)
特点 – 共四个桥臂，可看成两个半桥电路组合而成。 – 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。
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8.2 电压型和电流型逆变器
半桥逆变电路
+-
t3~t4：C2——V2——负载，输出电压右正左负
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半桥逆变电路
-+ t4~t5：C1——VD1——负载，二极管VD1续流，输出 电压左负右正
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半桥逆变电路
++-- ++--
工作原理 V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压uo为矩 形波，幅值为Um=Ud/2。 V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供能量；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, 起着使负载电流连续的作 用，又称续流二极管。
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8.1.2 逆变电路的换相
3) 负载换相（Load Commutation） 由负载提供换相电压的换相方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现
负载换相。 4) 强迫换相（Forced Commutation）
设置附加的换相电路，给欲关断的晶闸管强迫施加 反压或反电流的换相方式称为强迫换相。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也 称为电容换相。
1）逆变电路的分类 —— 根据直流侧电源性质的不同
电压型逆变电路——又称为电压源 Nhomakorabea直流侧大电容滤波 型逆变电路
是电压源
Voltage Source Type Inverter-VSTI
直流侧大电感滤波 电流型逆变电路——又称为电流源
是电流源
型逆变电路
Current Source Type Inverter-VSTI
8.1.1 逆变电路基本工作原理
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 性
阻于u感o负，载波时形，也i不o相同位。滞后
阻 感 性
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8.1.2 逆变电路的换相
图8-1 逆变电路拓扑结构
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8.1.1 逆变电路基本工作原理
+S1、S4闭合、S2、S3断开
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8.1.1 逆变电路基本工作原理
-+ S1、S4断开、S2、S3闭合
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换相——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。 研究换相主要是研究如何使器件关断。
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8.1.2 逆变电路的换相
换相方式
分为外部换相和自换相两大类，外部换相包 括电网换相和负载换相两种，自换相包括器 件换相和强迫换相两种。 晶闸管时代十分重要，全控型器件时代其重 要性有所下降。
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8.1.3 基本逆变电路