无源逆变电路
无源逆变电路ppt课件
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)
图5－6 单相半桥电压型逆变
阻感负载时，还可采 用移相得方式来调节 输出电压－移相调压。
V3的基极信号比V1落后q
uG1
a)
（0＜ q ＜180 °）。V3、
O u G2
t
V4的栅极信号分别比V2、
V1的前移180°－q。输 出电压是正负各为q的脉
O
u G3 ? O
u G4
t t
冲。
O
t
改变q就可调节输出电压。
u o
io
io
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
8.2 电压型逆变电路
2）电压型逆变电路的特点
(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。
与全桥电路的比较：
比全桥电路少用一半开关器件。 器必件须承有受一的个电变压 压为 器2。Ud，比全桥电路高 一倍。
8.2.2 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
第4章 无源逆变电路
I om
Ts Ud 4L
4.3.1 单相电压型逆变电路
3）阻感负载RL时
0≤θ≤ωt 期间， T1 和 T4 有驱动信号，由 于电流i0为负值，T1和T4不导通，D1、D4导 通起负载电流续流作用， u0=+Ud。 θ≤ωt≤π 期间， i0 为正值， T1 和 T4 才导 通。
π≤ωt≤π+θ 期间， T2 和 T3 有驱动信号，
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。
4-10
4.2.2 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）
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
4-17
4.3 电压型逆变电路· 引言
2）电压型逆变电路的特点
(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。
4-15
4.3 电压型逆变电路
4.3.1 单相电压型逆变电路 4.3.2 三相电压型逆变电路
4-16
4.3 电压型逆变电路· 引言
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
电感耦合式强迫换流
先使晶闸管电流减为零， 然后通过反并联二极管使其 加上反向电压。 也叫电流换流。
无源逆变电路
u
o
U
m
+
V
O
t
U
1
d
VD
1
-Um
i
o
2
i
o
R
L
U
d
t O t
1
3
t
u
4
U
o
d
t
2
t
5
t
6
t
V2
2
2
VD
2
V1 VD
1
V VD
2
2
V1 VD
1
V
2
VD
a)
• V1或V2通时，负载电流io和电压uo同方向，直流侧向负载提供能量 • VD1或VD2通时，io和uo反向，负载电感中贮藏的能量向直流侧反馈
V4
VD 4
-
t3时刻V3和V4栅极信号再 次反向， V3截止， V4不能
34
V4
VD 4
-
+
V1 Ud C V2 VD1 R io L uo VD 2 V3 VD 3
t1时刻前V1和V4导通，输出电 压uo为ud t1时刻V3和V4栅极信号反向， V4截止，因io不能突变，V3不能 立即导通，VD3导通续流，因V1 和VD3同时导通，所以输出电压
V4
VD 4
-
u G1 O u G2 O u G3 O u G4 O uo io O io t1 t2 t3 uo
1
V VD
2
2
V VD
1
1
VD
2
u
o
+
m
U O
U
d
V
1
t
电力电子技术——无源逆变电路及PWM控制技术(01-03)
2．开关管的控制方式、输出电压波形及输出交流 电压有效值如何改变。
1)180°方波控制（两开关管互补通断），输出电 压为正负对称180°方波，幅度为Ud / 2 ，通过 改变DC侧Ud来调节输出交流电压有效值大小。
+Ud/2
t
-Ud/2
ia
+ ua
~
ub ~
~ uc
—
+
ua
—
实质上，该三相交流电源可以视作三相反电势
负载，考虑将电流ia的参考方向取反，如相量图中 虚线所示，则该“负载”电流比电压超前，相当
于容性负载，这正是有源逆变电路的SCR不需要 强迫换流的根本原因，实质上是利用了容性负载
换流。
在无源逆变电路中，
ua
三相负载通常是感性负
di
iA
>0
dt
uA
t2
t1
di dt <0
(4) 换流方式：强迫换 流（另加辅助换流电 路：串联二极管和换 流电容）。随着全控 型器件的不断进步， 晶闸管逆变电路的应 用已越来越少，但串 联二极管式晶闸管逆 变电路仍应用较多。 这种电路主要用于中 大功率交流电动机调 速系统。
(5) 串联二极管式晶闸管逆变器的换流原理
•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 （ Forced Commutation ） 。 通常利用附加电容上所储存的能 量来实现。也称为电容换流。
➢直接耦合式强迫换流：由换流 电路内电容直接提供换流电压的 方式。在晶闸管处于通态时，预 先给电容C按图中所示极性充电。 如果合上开关S，就可以使晶闸 管被施加反向电压而关断。
王兴贵电力电子逆变电路课后习题答案
王兴贵电力电子逆变电路课后习题答案1.无源逆变电路和有源逆变电路的区别是什么?区别主要在于输出端接的负载不同，如交流输出端接的是交流电源（如电网），则为有源逆变电路，如果输出端直接接负载，则为无源逆变。
2.换流方式有哪几种，各有什么特点?通常所说的换流方式指的是如何器件关断的方式。
常可分为以下几种：器件换流：利用全控型器件的自关断能力进行换流的方式。
电网换流：由电网提供换流电压。
即当电网电压为负时，该电压施加在欲关断的器件上时，器件自动关断。
该方式对没有交流电网的无源逆变电路不适用。
负载换流：由负载提供换流电压，只要负载电流的相位超前于负载电压的场合，都能实现。
强迫换流：设置附加的换流电路。
给欲关断的器件强迫施加负电压或负电流。
3电压型逆变电路和电流型逆变电路有何不同，电压型逆变：1）直流侧为电压源2）逆变输出电压波形为矩形波3）逆变桥都并联了反馈二极管。
电流型逆变：1)直流侧为电流源2）逆变输出的电流波形为矩形波3）逆变桥不用反馈二极管。
4．电压型逆变电路中反馈二极管有什么作用?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。
5三相桥式电压型逆变电路，180o导电方式，UD=100V.试求相电压的基波幅值和有效值，输出线电压的基波幅值和有效值。
（书上第102页）6.试说明PWM控制的基本原理。
PWM控制就是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）的技术。
在采样控制理论中有一条重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。
效果基本相同是指环节的输出响应波形基本相同。
上述原理称为面积等效原理。
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。
任务五 逆变电路
重 物 放 下
Id的方向：从E的正极流出，从Ud的正 极流入，电流方向未变。 显然，这时电动机为发电状态运行， 对外输出电能，变流器则吸收上述能量 并回馈到交流电网，此时的电路进入到 图4-2 全波相控电路的整流与有源逆变 有源逆变工作状态。
子任务1 有源逆变电路
由图4-2中波形可见，电路工作在逆变时的直流电压可由积分来求 得
这种直流电动势源可以是直流电动机的电枢电动势，也可以是蓄电池电动势。它 是使电能从变流器的直流侧回馈交流电网的源泉，其数值应稍大于变流器直流侧 输出的直流平均电压Ud。
（2）内部条件：要求变流器中晶闸管的控制角α>π/2，这样才能 使变流器直流侧输出一个负的平均电压，以实现直流电源的能量 向交流电网的流转。
电压型
电压型逆变电路的输入 端并接有大电容，输入 直流电源为恒压源，逆 变电路将直流电压变换 成交流电压
电流型
电流型逆变电路的输入端 串接有大电感，输入直流 电源为恒流源，逆变电路 将输入的直流电流变换为 交流电流输出
子任务2 无源逆变电路
（2）根据电路的结构特点分类
①半桥式逆变电路 ②全桥式逆变电路 ③推挽式逆变电路
上述两个条件必须同时具备才能实现有源逆变。必须指出，对于半控桥 或者带有续流二极管的可控整流电路，因为它们在任何情况下均不可能 输出负电压，也不允许直流侧出现反极性的直流电动势，所以不能实现 有源逆变。为了保证电流连续，逆变电路中一定要串接大电感。
子任务1 有源逆变电路
从上面的分析可见，整流和逆变、直流和交流在交流电路中相互联 系并在一定条件下可相互转换。同一个变流器既可工作在整流状态 又可工作在逆变状态，其关键是电路的内部与外部条件不同。但是 半控桥或带有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也 不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变。欲实现 有源逆变，只能采用全控电路。
单相桥式无源逆变电路
黄石理工学院课程设计绪论电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术，是建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT 等）对电能进行变换和控制的技术。
电力电子技术所变换的“电力”功率可大到数百MW 甚至GW，也可以小到数W 甚至1W 以下，和以信息处理为主的信息电子技术不同电力电子技术主要用于电力变换。
此技术的应用已深入到国家经济建设，交通运输，空间技术，国防现代化，医疗，环保和人们日常生活的各个领域。
进入新世纪后电力电子技术的应用更加广泛。
以计算机为核心的信息科学将是21 世纪起主导作用的科学技术之一，有人预言，电力电子技术和运动控制一起，将和计算机技术共同成为未来科学的两大支柱。
电力电子技术是应用于电力领域的电子技术。
具体地说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
通常把电力电子技术分为电力电子制造技术和变流技术（整流，逆变，斩波，变频，变相等）两个分支。
其中，变流技术也称为电力电子器件的应用技术，它包括用电力电子器件构成各种电力变换电路和对这些电路进行控制的技术，以及由这些电路构成电路电子装置和电力电子系统的技术。
“变流”不仅指交直流之间的交换，也包括直流变直流和交流变交流的变换。
将直流电转换为交流电的电路称为逆变电路，本课程设计主要介绍单相桥式无源逆变电路。
1 逆变器的性能指标与分类1.1 有源逆变的基本定义及其应用如果将逆变电路的交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率的交流电反送到电网去。
它用于直流电机的可逆调速、绕线型异步电机的串级调速、高压直流输电和太阳能发电等方面。
1.2 无源逆变电路的基本定义及应用无源逆变是指逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到负载，即将直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载。
它在交流电机变频调速、感应加热、不停电电源等方面应用十分广泛，是构成电力电子技术的重要内容。
1.3 逆变器的性能指标1.3.1 谐波系数HF谐波系数HF 定义为谐波分量有效值同基波分量有致值之比，即U HF =nU1（1-1）式中n=1、2、3…，表示谐波次数，n=1 时为基波。
无源逆变电路
5.3.3 三相电压型逆变电路
注意：为防止同一相上下桥臂开关器件同时导通而 引起直流侧电源短路，通常采取“先断后通”的方法。 即在器件关断后留一定裕量，也称为死区时间，然后 再给出应导通的器件的开通信号。
电压型逆变电路 特点
•直流侧为电压源或并联 大电容，直流侧电压基 本无脉动。 •输出电压为矩形波，输 出电流因负载阻抗不同 而不同。 •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。因为输出电压极性不可改变，交流侧要向直 流侧反馈无功，只能通过改变电流的方向实现，所 以需并联反馈二极管以提供反向电流通路。
5.4.2 三相电流型逆变电路
电路分析 基本工作方式是120°导 电方式－每个臂一周期内导电 120°，VT1-VT6每隔60度一次 触发导通。因此，任一时刻上 下桥臂组各有一个臂导通，换 O i 流方式为横向换流。 O 在负载端并联三相电容，为负 i 载电感中的电流提供流通路径， O 以吸收电感中存储的能量 u
5.1.1 有源逆变电路
1 单相双半波有源逆变电路
1、电路结构
VT1
u2 u2
VT2
id
+ L ud 电能 +
E R
VT1
u2 u2
M
VT2
id
ud
L
E
R
电能 +
-
-
M +
u2
0
图3-1
t
u2
0
t
ug
0
ug
t
Ud
E
ud
0
ud
0
t
0
t
Ud E
t
第5章 无源逆变电路
• 二、串联谐振式逆变电路 • 1.电路组成 • 在逆变电路的直流侧并联一个大电容C，用电容储能来缓冲电 源和负载之间的无功功率传输。从直流输出端看，电源因并联大 电容，其等效阻抗变得很小，大电容又使电源电压Ud稳定，从而 使逆变电路输出电压接近双极性矩形波，这种逆变电路又被称为 电压型逆变电路。 • 图5一11给出了串联谐振式逆变电路的主电路，主要用于淬火、 热加工等场合。
•
• 第一节 无源逆变的基本工作原理
一、逆变电路工作原理 • 逆变电路种类较多，根据变频的过程可分为两大类，一类为 交一交变频，另一类为交一直一交变频，下面以单相逆变电路为 例来阐述其工作原理。 • 1.单相交一直一交变频电路 •
•
图5-1 单相输出交——直——交变频电路 （a）电路；（b）输出电压波形
• 一、并联谐振式逆变电路 • 1.电路组成 • 图5一8所示电路即为并联谐振逆变电路的主电路， 一般多用于金属的熔炼、淬火及透热的中频加热电源。
图5-8 并联谐振式逆变电路
图5-9 逆变器的换流过程 （a）VT1、VT4导通；（b）换相；（c）VT2、VT3导通
图5-10 并联谐振式逆变电路 工作波形
• 第二节谐振式逆变电路
•
在晶闸管逆变电路中，晶闸管的换相方式有以下三种: 器件换相、负载换相和强迫换相。其中负载换相方式是利用负载 电流相位超前电压的特点来实现换相的，即利用负载电路的谐振 来实现换相，这种电路称为谐振式逆变电路。由于谐振式逆变电 路不用附加专门的换流电路，因此应用较为广泛。 • 如果换相电容与负载并联，换相是基于并联谐振的原理， 则称为并联谐振式逆变电路;它广泛应用于金属冶炼、加热、中 频淬火等场合。如果换相电容与负载串联，换相是基于串联谐振 原理，则称为串联谐振式逆变电路，适用于高频悴火、弯管等场 合。 •
第5章无源逆变电路
表5-1 180º导电型三相桥式逆变电路各阶段等效电路及相电压和线电压
5.2.3电压型逆变电路的特点
(1)直流侧接有大电容，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)由于直流电压源的箝位作用，交流侧电压波形为矩形波， 与负载阻抗角无关，而交流侧电流波形和相位因负载阻抗角 的不同而异，其波形接近三角波或接近正弦波。
5.5脉宽调制型逆变器
PWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断 进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不 等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波所需要的波形。 按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可以改 变逆变电路输出电压的大小，又可以改变输出电压 的频率。
• 5.5.1 PWM控制的基本原理 • 5.5.2 PWM逆变器及其优点 • 5.5.3 SPWM控制电路
图5-14 电流型三相桥式逆变电路的输出波形
5.3.3电流型逆变器的特点
(1)直流侧串联有大电感，直流侧电流基本无脉动， 由于大电感抑流作用，直流回路呈现高阻抗，短 路的危险性也比电压型逆变电路小得多。
(2)电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通 路径，因此交流侧输出的电流为矩形波，与负载 性质无关。而交流侧电压波形因负载阻抗角的不 同而不同。
5.5.1 PWM控制的基本原理
正弦波脉宽调制的控制思 想是利用逆变器的开关元 件，由控制线路按一定的 规律控制开关元件是否通 断，从而在逆变器的输出 端获得一组等幅、等距而 不等宽的脉冲序列。 SPWM 控 制 方 式 就 是 对 逆 变电路开关器件的通断进 行控制，使输出端得到一 系列幅值相等而宽度不相 等的脉冲，用这些脉冲来 代替正弦波或者其他所需 要的波形。
(完整word版)电力电子课程设计_IGBT单相电压型全桥无源逆变电路(阻感负载)
1 引言本次课程设计的题目是IGBT单相电压型全桥无源逆变电路设计（阻感负载），根据电力电子技术的相关知识，单相桥式逆变电路是一种常见的逆变电路，与整流电路相比较，把直流电变成交流电的电路成为逆变电路。
当交流侧接在电网上，称为有源逆变；当交流侧直接和负载相接时，称为无源逆变，逆变电路在现实生活中有很广泛的应用。
2 工作原理概论2. 1 IGBT的简述绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor）,英文简写为IGBT。
它是一种典型的全控器件。
它综合了GTR和MOSFET的优点，因而具有良好的特性。
现已成为中、大功率电力电子设备的主导器件。
IGBT是三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。
它可以看成是一个晶体管的基极通过电阻与MOSFET相连接所构成的一种器件。
其等效电路和电气符号如下：图2-1 IGBT等效电路和电气图形符号它的开通和关断是由栅极和发射极间的电压所决定的。
当UGE为正且大于开启电压UGE时，MOSFET内形成沟道，并为晶体管提供基极电流进而是IGBT导通。
由于前面提到的电导调制效应，使得电阻减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。
当山脊与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的积极电流被切断，使得IGBT关断。
2.2电压型逆变电路的特点及主要类型根据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电路；直流侧是电流源的则称为电流型逆变电路。
电压型逆变电路有以下特点：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。
由于直流电压源的钳位作用，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因为负载阻抗的情况不同而不同。
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。
单项桥式电流型无源逆变控制电路
为了得到控制电路驱动信号，我们需要做一个频率可调的正弦波信号发生
器，通过两路过零比较器可分别得到两路互补的控制信号，而V3和V4的控制信号可在前一正弦交流信号后加一个移相网络得到，再用过零比较器就可得到他们的控制信号了。
当然，每路信号都必须通过光耦隔离驱动四个桥臂。
5.1控制电路驱动信号发生电路
根据以上分析，所设计出的控制电路驱动信号发生电路如图所示
这个电路的原理其实就是一个RC桥式正弦振荡电路，只是在一般的RC桥式正弦振荡电路的基础上增加了图中的R6和R8所在支路，通过同时调节R6和
R8可以达到调节该电路所产生的Array正弦波频率的作用。
5. 2控制信号的产生电路
同样地，所设计出的控
制信号产生电路如图6所示. 将
图5中电路所得到的正弦信号分
别输入这个电路中，第一路输入
直接通过过零比较器输出，得到
V1和V3；在第二路输入中，先
加一个移相网络得到，再用过零
比较器就得到V3和V4的控制信号。
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Voltage Source Inverte—又称为电流源型
逆变电路 Current Source Inverter-CSI
5.3.1 单相半桥电压型逆变电路
电路结构特点
由两个桥臂组成，每个桥臂 为一个可控器件和一个反并 联二极管并联。
直流侧有两个串联的大电容， 两个电容的联结点为直流电 源的中点。
5.2.3 逆变电路的基本工作原理 以单相桥式逆变电路为例
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。
5.2.3 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
5.2.3 逆变电路的基本工作原理
（a）α=60°的整流状态
（b）α=120°的逆变状态
单相双半波电路α=60°的整流和α=120°的逆变时的仿真波形
要使整流电路工作在逆变状态，必须满足两个条件：
1）变流器的输出Ud能够改变极性（内部条件）。由于晶闸 管的单向导电性，电流Id不能改变方向，为实现有源逆变， 必须改变Ud的极性。即让变流器的控制角α＞90°即可。
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。
阳极关断方式
➢ 电网换流（Line Commutation）
电网提供换流电压的换流方式。
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。
逆变电路
本章主要内容
逆变种类与换流方式 电压型逆变电路Voltage source inverter
(VSI)
电流型逆变电路Current source inverter
(CSI)
SPWM逆变电路
逆变电路
逆变的概念
逆变是与整流相对应的，指直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 ——可控整流电路工作在逆变状态，把该电路的 交流侧接到交流电源上，把直流电逆变成与交流 电源同频率的交流电返送到电源。 交流侧接负载，为无源逆变。 ——可控整流电路的交流侧不与电源联接，而直 接接到无源负载。
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。
电和阻uo的负波载形时相，同负，载相电位流也io
相同。
阻 感 负 载 时 ， io 相 位 滞 后于uo，波形也不同。
注意电路的功率流向
5.3 电压型逆变电路
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
2）须有外接的提供直流电能的电源E。E也要能改变极性， 且有 E Ud （外部条件）。
5.2.1 无源逆变电路
按输入电源特点
电压源逆变电路 电流源逆变电路
按电路结构特点
半桥、全桥
按主电路的器件 全控型逆变电路、半控型逆变电路 按输出波形特点
正弦式、非正弦式逆变电路
5.2.2 换流方式
换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过 程，也称为换相。
负载连接在直流电源中点和 两个桥臂的联结点之间。
C容量较大，O点电位基本 不变，A点电位取决于器件 导通情况。
工作原理
VT1和VT2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。 VT1或VT2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, 它又起着使负载电流连续的作 用，又称续流二极管。 VT1，VT2不能同时导通。
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5.3.1单相半桥电压型逆变电路
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：
2）逆变状态（90°﹤α≤180°）
逆变是将电机吸收的直流电能转变成交流反馈回电网。
由于晶闸管的单向导电性，负载电流Id不能改变方向，只有 将E反向，即电机作发电运行才能回馈电能；为避免Ud与E 顺接，此时将Ud的极性也反过来，如上图b示。要使Ud反 向，α应该大于90°。
当α在90°﹤α≤180°间变动时，输出电压瞬时值ud在整个 周期内有正有负，但负面积大于正面积，故平均值Ud为负 值，见上图b所示。此时E略大于Ud，电流Id的流向是从E 的正端流出，从Ud的正端流入，逆变电路吸收从电机反送 来的直流电能，并将其转变成交流电能反馈回电网，这就 是该电路的有源逆变状态。
➢ 负载换流（Load Commutation） ➢ 强迫换流（Forced Commutation）
换流方式总结
器件换流——适用于全控型器件。 其余三种方式——针对晶闸管。 器件换流和强迫换流——属于自换流。 电网换流和负载换流——属于外部换流。 当电流不是从一个支路向另一个支路转移， 而是在支路内部终止流通而变为零，则称 为熄灭。
当α等于零时，输出电压瞬时值ud在整个周期内全部为正； 当90°>α>0时，ud在整个周期内有正有负，但正面积总是 大于负面积，故平均值Ud为正值，其极性是上正下负，如 上图a。通常Ud略大于E，此时电流Id从Ud的正端流出，从 E的正端流进。电机M吸收电能，作电动运行，电路把从 交流电网吸收的电能转变成直流电能输送给电动机，电路 工作在整流状态，电机M工作在电动状态。
器件开通：适当的门极驱动信号就可使器件开通。 器件关断：
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。
5.2.2 换流方式
控制极关断方式（又称器件换流方式）
利用全控型器件的自关断能力进行换流。
5.1.1 有源逆变电路
1 单相双半波有源逆变电路
1、电路结构
VT1 u2 u2
VT2
+L ud 电能
-
id
+R E M
-
u2
图3-1
0 t
ug
0 t
ud
Ud
E
0 t
VT1 u2 u2
VT2
-L
ud 电能
+
id
-R
E M
+
u2
0
t
ug
0
t
ud
0
t
U E
d
2、工作原理 1）整流状态（0≤α﹤90°）