第4章逆变电路1

每桥臂导电180°，同一相上下两臂交替导电，各相 开始导电的角度差120 °。
任一瞬间有三个桥臂同时导通。
每次换流都是在同一相上下两臂之间进行，也称为 纵向换流。
A
B
C
O
4.1.2 三相电压型逆变电路
基本工作方式——180°导电方式
0
uAO
1 3
Ud
120
300
60
180 240
360
2 3
Ud
0
wt
2 3
Ud
120
300
0
uAB
60
180 240
3Biblioteka Baidu0
Ud
0
wt
-Ud
uBO
uBC
0
uCO
wt
0
wt
uCA
0
wt
0
wt
) a 相电压波形
) b 线电压波形
p U B O 2 U d sw i n 1 5 ts5 iw n 7 1 ts7 iw n 1 1 ts1 1 iw n 1 t p U B C 2 U d sw i- n 1 5 ts5 iw n - 7 1 ts7 iw n 1 1 ts1 1 iw n 1 t
变输出交流电频率。
V1
V3
iR R
+uR -
V2
V4
V1 .4
V2 . 3 V1 . 4
Ud p
- Ud
2p
wt
iV1. 4
U d /RR
wt
Ud iV 2 .3
Ud / R wt
4.1.1 单相电压型逆变电路
1) 全桥逆变电路——阻感负载
id
V1 Ud
V2
VD1
R iO
uO
VD2
V3 L
V4
VD3 VD4
io
t1 t2
uo
t
3
b) i0
t
没有电流。
4.1.1 单相电压型逆变电路
2）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, 它又起着使负载电流连续的 作用，又称续流二极管。
1) 全桥逆变电路——电阻负载
id
共四个桥臂。
Ud
两对桥臂栅极信号在一周期内
各半周正偏、半周反偏，两者
互补，交替导通180°。
逆变:Ud(直流)——uR(交流)
uR
0
电阻负载电压电流波形相同。 iR
逆变电路最基本的工作原理 — 0
—通过两组开关的交替导通， id 输出电压有正有负，为交流电； 0
改变两组开关切换频率，可改
wt
iD 1.4
wt
uo
4Ud
p
(siwnt1sin3wt1sin5wt 1 sin2(n-1)wt)
3
5
2n-1
Uo1m4U pd 1.27Ud
Uo1
2
2Ud
p
0.9Ud
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。
4.1.1 单相电压型逆变电路
1) 全桥逆变电路——阻感负载
• 阻感负载时，还可采用移相
4）根据逆变器的电压和频率的控制方法的不同可分为 PWM（脉冲宽度调制）逆变器，PAM（脉冲幅值调制） 逆变器，方波或阶梯波（用阶梯波调幅或用数台逆变器 通过变压器实现串并联的移相调压）逆变器。
4.1 电压型逆变电路
4.1.1 单相电压型逆变电路 4.1.2 三相电压型逆变电路
4.1.1 单相电压型逆变电路
4.1.1 单相电压型逆变电路
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。
a)
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。
4.1.1 单相电压型逆变电路
3)带中心抽头变压器的逆变电路
交替驱动两个IGBT，经变压 器耦合给负载加上矩形波交 流电压。 两个二极管的作用也是提供 无功能量的反馈通道。 Ud和负载参数相同，变压器 匝比为1：1：1时，uo和io与 全桥逆变电路完全相同。
第4章 逆变电路 • 引言
2）根据逆变器的主电路结构不同可分为半桥逆变器、全 桥逆变器、二电平逆变器、多电平逆变器。
3）根据逆变器所用的电力电子器件及其关断（换流）方 式的不同可分为自关断（用全控型开关器件，如IGBT、 功率MOSFET、MCT和IGCT等）、强迫关断（换流）、 负载换流逆变器、电网换流逆变器（有源逆变器）。
– 交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加
第4章 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
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
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 。
4.1.2 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
AB
O
C
三相电压型桥式逆变电路
4.1.2 三相电压型逆变电路
基本工作方式——180°导电方式
第4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。
交流侧接负载，为无源逆变本。章讲述无源逆变
• 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
– 各种直流电源给交流负载供电，如蓄电池、干 电池、太阳能电池等。
的方式来调节输出电压－移
相调压。
V3的基极信号比V1落后
（0＜ ＜180 °）。V3、
V4的栅极信号分别比V2、
uG1
O
uG2
a) t
V1的前移180°－。输出 电压是正负各为的脉冲。
uG3O
t
改变就可调节输出电压。 uG4O
t
O
t
在纯电阻负载时，采用移相调 u0
压方法得到相同的结果，只是
O
VD不再续流，Ud=0时，负载上
VD又起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。
4.1.1 单相电压型逆变电路
1) 全桥逆变电路——阻感负载
id
V1
V3
VD1
VD 3
R io
L
Ud
uo
V2
VD 2
V4
VD 4
u0
V1. 4
V2 . 3
V1 .4
b)0
U
d
p
2p
wt
i0 c) 0
iV 1. 4 iD 1.4
id d )0
iD 2. 3 iV 2 .3
u0
V1 . 4
V2 .3
V1 .4
b)0
U
d
p
2p
wt
i0 c) 0
id d )0
iV 1 . 4 iD 1 .4
iD 2. 3 iV 2 .3
wt
iD 1.4
wt
全控器件V通时，io和uo同方向，直流侧向负载提供 能量；
二极管VD通时，io和uo反向，电感中贮能向直流侧反 馈。VD称为反馈二极管。