多重逆变电路和多电平逆变电路ppt
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电工学第4章 逆变电路
图4-8 带中心抽头变 压器的逆变电路
◆与全桥电路相比较 ☞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。
20/47
4.2.2 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。 ■三相桥式逆变电路 ◆基本工作方式是180°导电方式。 ◆同一相（即同一半桥）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。
4/47
◆阻感负载时io波形
设t1时刻前：S1、S4通，uo和io均 为正 t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3， uo变负，但是因为负载中有电感 io不能立刻反向而仍维持原方向。 这时io从电源负极流出，经S2、负载 和S3流回正极，负载电感能量向 电源反馈，io逐渐减小，t2时刻降 为零，之后io才反向并增大。
图4-5 全桥逆变电路 17/47
4.2.1 单相电压型逆变电路
◆移相调压方式
☞ V3的基极信号比V1落后（0＜＜ 180°）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1 的前移180°- 。输出电压是正负各为 的 脉冲。 ☞工作过程 √t1时刻前V1和V4导通， uo=Ud。 √t1时刻V4截止，而因负载电感中的电流 io不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续 流，uo=0。 √t2时刻V1截止，而V2不能立刻导通， VD2导通续流，和VD3构成电流通道，uo=Ud。 √到负载电流过零并开始反向时，VD2和 VD3截止，V2和V3开始导通，uo仍为-Ud。 √t3时刻V3截止，而V4不能立刻导通， VD4导通续流，uo再次为零。 ☞改变 就可调节输出电压。
图4-3 直接耦合式 强迫换流原理图
◆与全桥电路相比较 ☞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
■三个单相逆变电路可组合成一个三相逆变电路。 ■三相桥式逆变电路 ◆基本工作方式是180°导电方式。 ◆同一相（即同一半桥）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。
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◆阻感负载时io波形
设t1时刻前：S1、S4通，uo和io均 为正 t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3， uo变负，但是因为负载中有电感 io不能立刻反向而仍维持原方向。 这时io从电源负极流出，经S2、负载 和S3流回正极，负载电感能量向 电源反馈，io逐渐减小，t2时刻降 为零，之后io才反向并增大。
图4-5 全桥逆变电路 17/47
4.2.1 单相电压型逆变电路
◆移相调压方式
☞ V3的基极信号比V1落后（0＜＜ 180°）。V3、V4的栅极信号分别比V2、V1 的前移180°- 。输出电压是正负各为 的 脉冲。 ☞工作过程 √t1时刻前V1和V4导通， uo=Ud。 √t1时刻V4截止，而因负载电感中的电流 io不能突变，V3不能立刻导通，VD3导通续 流，uo=0。 √t2时刻V1截止，而V2不能立刻导通， VD2导通续流，和VD3构成电流通道，uo=Ud。 √到负载电流过零并开始反向时，VD2和 VD3截止，V2和V3开始导通，uo仍为-Ud。 √t3时刻V3截止，而V4不能立刻导通， VD4导通续流，uo再次为零。 ☞改变 就可调节输出电压。
图4-3 直接耦合式 强迫换流原理图
电力电子技术多电平技术新全面.ppt
最新.课件
19最新.课件20源自二极管箝位型逆变器的优点二极管箝位结构的显著优点：就是利用二
极管箝位解决了功率器件串联的均压问题，适 于高电压场合。
由于没有两电平逆变器中两个串联器件同
时导通和同时关断的问题，所以该拓扑对器件
的动态性能要求低，器件受到的电压应力小，
系统可靠性有所提高。在输出性能上也拥有多
最新.课件
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最新.课件
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最新.课件
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若要得到更多电平数，如N电平，只需将 直流分压电容改为(N-1)个串联，每桥臂主开关 器件改为2(N-1)个串联，每桥臂的箝位二极管 数量改为(N-1)(N-2)个，每(N-1)个串联后分别 跨接在正负半桥臂对应开关器件之间进行箝位， 再根据与三电平类似的控制方法进行控制即可。
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6
1多电平变换器研究的背景及意义
随着社会工农业生产规模的不断扩大，对
能源的需求量也越来越大，对于现有的有限能 源，如何合理利用，是各国政府关心的问题。 我国政府制定的“十二五”规划，把节能减排 定为规划纲要，以保证我国经济和社会的可持 续发展。
电动机作为工业、农业、市政等领域的主
动力源，是能源消耗的大户，根据国家权威部 门统计，我国的发电量有60%左右被电动机消 耗，而其中的90%被交流电动机消耗。
1977年德国学者Holtz首次提出了利用 开关管来辅助中点箝位的三电平逆变器 主电路。
1980年日本的A Nabae等人对其进行了 发展，提出了二极管箝位式逆变电路。
最新.课件
13
图1为单相二极管箱位逆变电路，它 具有2个电容，能输出3电平的电压。
最新.课件
14
Bhagwat和Stefanovic在1983年进一步将三电 平推广到多电平的结构。二极管箝位式多电平 变换电路的特点是采用多个二极管对相应的开 关器件进行箝位，同时利用不同的开关组合输 出所需的不同电平。
多重逆变电路和多电平逆变电路
1 4
uo
Ld id VT 1 Ed VT 2
t
iVT
2
iVT
3
t t t
t1
uVT
1
uVT
4
b) 图5-2 返回
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图5-3 直接耦合式强迫换流原理图
S VT
+
负载
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返回
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图5-4 电感耦合式强迫换流原理图
S VD VT S
+
C VD VT
+C
L
L
负载
图5-22 三相电压型二重逆变电路
UU1(UA1) UUN UA21 UU2 -UB22
图5-23 二次侧基波电压合成相量图 图5-23
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3.2.1
多重逆变电路
UU1 (UA1) O UA21 O -UB22 O UU2 2 E 3 d Ed 1 Ed 3 t
T1为Δ/ Y联结，线电压变 比为 （一次和 二次绕组匝数相等） 1: 3 T2 一次侧Δ联结，二次侧 两绕组曲折星形接法，其 二次电压相对于一次电压 而 言 ， 比 T1 的 接 法 超 前 30°，以抵消逆变桥II比 逆变桥I滞后的30°。这 样，uU2 和uU1 的基波相位 就相同
Ld Id VT 1 LT1 LT2 R VT 2 B
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A VT 3 LT3 LT4 L VT 4
io
C uo
返回
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uG1 ,4 O uG2 ,3 O iT O io O t1 Id t 2 t3 t iVT
1,4
iVT
2,3
t
Id t t4 t t5 t uo O t t6 t7 t t
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Ld id VT 1 Ed VT 2
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iVT
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uVT
1
uVT
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b) 图5-2 返回
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图5-3 直接耦合式强迫换流原理图
S VT
+
负载
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图5-4 电感耦合式强迫换流原理图
S VD VT S
+
C VD VT
+C
L
L
负载
图5-22 三相电压型二重逆变电路
UU1(UA1) UUN UA21 UU2 -UB22
图5-23 二次侧基波电压合成相量图 图5-23
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3.2.1
多重逆变电路
UU1 (UA1) O UA21 O -UB22 O UU2 2 E 3 d Ed 1 Ed 3 t
T1为Δ/ Y联结，线电压变 比为 （一次和 二次绕组匝数相等） 1: 3 T2 一次侧Δ联结，二次侧 两绕组曲折星形接法，其 二次电压相对于一次电压 而 言 ， 比 T1 的 接 法 超 前 30°，以抵消逆变桥II比 逆变桥I滞后的30°。这 样，uU2 和uU1 的基波相位 就相同
Ld Id VT 1 LT1 LT2 R VT 2 B
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A VT 3 LT3 LT4 L VT 4
io
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返回
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uG1 ,4 O uG2 ,3 O iT O io O t1 Id t 2 t3 t iVT
1,4
iVT
2,3
t
Id t t4 t t5 t uo O t t6 t7 t t
逆变电路工作原理ppt课件
行
04
设计与实现过程剖析
主电路设计思路
拓扑结构选择
根据应用需求和性能指标，选择合适 的逆变电路拓扑结构，如全桥、半桥 、推挽等。
元器件参数设计
磁性元件设计
针对逆变电路中的磁性元件，如变压 器、电感等，进行详细设计，包括磁 芯材料选择、匝数计算、气隙设置等 。
依据拓扑结构和性能指标，设计合适 的元器件参数，包括功率开关管、二 极管、电感、电容等。
控制策略优化
通过改进控制策略，如采用多电平技术、PWM 控制技术等，可进一步提高输出电压波形的质量 。
系统稳定性增强手段
稳定性分析方法
01
利用状态空间法、频域分析法等方法对逆变电路进行稳定性分
析，找出潜在的不稳定因素。
控制环路设计
02
通过合理设计控制环路，包括电流环、电压环等，确保系统在
不同负载和输入电压条件下均能保持稳定运行。
逆变电路工作原理ppt课件
演讲人： 日期：
目录
• 逆变电路基本概念与分类 • 逆变电路工作原理详解 • 关键器件与参数选择 • 设计与实现过程剖析 • 性能评估与优化措施 • 实验验证与结果分析 • 总结与展望
01逆变电路定义
将直流电能转换为交流电能的电 路。
作用
方波逆变电路将直流电转换为方 波交流电。它采用开关管（如晶 体管或MOSFET）进行高速切换 ，将直流电压逆变为方波电压输
出。
输出波形
方波逆变电路的输出波形为方波 ，具有陡峭的上升沿和下降沿。 方波电压的幅值和频率可以通过 控制开关管的切换速度和直流输
入电压来调节。
应用领域
方波逆变电路常用于一些对波形 要求不高的场合，如低功率照明
控制系统设计思路
04
设计与实现过程剖析
主电路设计思路
拓扑结构选择
根据应用需求和性能指标，选择合适 的逆变电路拓扑结构，如全桥、半桥 、推挽等。
元器件参数设计
磁性元件设计
针对逆变电路中的磁性元件，如变压 器、电感等，进行详细设计，包括磁 芯材料选择、匝数计算、气隙设置等 。
依据拓扑结构和性能指标，设计合适 的元器件参数，包括功率开关管、二 极管、电感、电容等。
控制策略优化
通过改进控制策略，如采用多电平技术、PWM 控制技术等，可进一步提高输出电压波形的质量 。
系统稳定性增强手段
稳定性分析方法
01
利用状态空间法、频域分析法等方法对逆变电路进行稳定性分
析，找出潜在的不稳定因素。
控制环路设计
02
通过合理设计控制环路，包括电流环、电压环等，确保系统在
不同负载和输入电压条件下均能保持稳定运行。
逆变电路工作原理ppt课件
演讲人： 日期：
目录
• 逆变电路基本概念与分类 • 逆变电路工作原理详解 • 关键器件与参数选择 • 设计与实现过程剖析 • 性能评估与优化措施 • 实验验证与结果分析 • 总结与展望
01逆变电路定义
将直流电能转换为交流电能的电 路。
作用
方波逆变电路将直流电转换为方 波交流电。它采用开关管（如晶 体管或MOSFET）进行高速切换 ，将直流电压逆变为方波电压输
出。
输出波形
方波逆变电路的输出波形为方波 ，具有陡峭的上升沿和下降沿。 方波电压的幅值和频率可以通过 控制开关管的切换速度和直流输
入电压来调节。
应用领域
方波逆变电路常用于一些对波形 要求不高的场合，如低功率照明
控制系统设计思路
多重逆变电路和多电平逆变电路ppt课件
导通 1 VT
导
3
通
t
O
t
iW
VT
导通
6
VT
导
5
通
O
t
uVT1
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导通
2
O udM
t
O
返回
t
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图5-20 二重单相逆变电路
Ud
j=60°
T1 u1
uo T2
u2
图5返-2回0
33
图5-21 二重逆变电路的工作波形
u1
三次谐波
O
t
180°
u2
60°
三次谐波
O
t
uo 120°
O
t
图返5回-21
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uG1
+
O
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V1
V3
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VD1
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R io L
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-
uo io O
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a)
b)
返回
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图5-8 带中心抽头变压器的逆变电
路
负载
io
uo
+
Ud
V1
-
V2 VD 1
VD 2
返回
21
图5-9 三相电压型桥式逆变电路
t
t
t
Ud 6
t
Ud 3
t
t
t23
图5-11 电流型三相桥式逆变电路
id Ud
VT3 VT5 VT1
U V W
《详细逆变电路》课件
04
逆变电路的工作过程
启动过程
输入电压：直流电压 开关元件：MOSFET或IGBT 控制信号：PWM信号
输出电压：交流电压 启动方式：软启动或硬启动 启动时间：根据负载和电源条件确定
运行过程
输入电压：直流电压输入
开关控制：通过开关控制 电路的开关状态
逆变过程：将直流电压转 换为交流电压
输出电压：输出交流电压， 用于驱动负载
可靠性及寿命
逆变电路的可靠性：指其在各 种环境下能够稳定工作的能力
寿命：指逆变电路能够持续工 作的时间影响因素：环境来自度、湿度、 电压波动、负载变化等
提高可靠性和寿命的方法：选 择高质量的元器件、优化电路 设计、加强散热措施等
06
逆变电路的控制策略
电压控制策略
电压控制策略的目的：保持输 出电压的稳定
混合控制策略的分类：包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
混合控制策略的应用：在逆变电路中，混合控制策略可以提高系统的稳定性和响应速度， 降低系统的能耗和噪声。
混合控制策略的发展趋势：随着科技的发展，混合控制策略在逆变电路中的应用将会越 来越广泛，其性能也将不断提高。
控制算法的实现方式
控制策略： PWM控制、电 压控制、电流
按照电路结构分类：单相逆变电路、三相逆变电路等
按照输出频率分类：固定频率逆变电路、变频逆变电路等
逆变电路的应用场景
太阳能发电系统：将太阳能电池板产生 的直流电转换为交流电，供家庭或商业 使用
电动汽车：将电池存储的直流电转换 为交流电，驱动电动机
工业自动化：将直流电源转换为交流 电源，驱动各种工业设备
低成本等
感谢观看
汇报人：PPT
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三电平逆变器PPT课件
工作原理分析
由
SA、SB、SC
组成的电路共有3×3×3=27种组合，
对应主电路有27种工作模式，开关状态及相应电
压值如表所示
2021/3/7
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CHENLI
三电平逆变器基本原理
2021/3/7
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CHENLI
三电平逆变器基本原理
2021/3/7
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CHENLI
三电平逆变器控制方法
单脉冲控制
2021/3/7
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CHENLI
二电平与三电平逆变器比较
二电平输出端对电源中点电位仅2个值，而三 电平有三个值
三电平逆变器输出端电压波形比二电平包含较 小的谐波分量，脉动转矩降低
与二电平相比，三电平逆变器中的开关器件所 承受的电压是二电平的一半，为0.5Ud,元件耐 压水平可降低一半；当采用相同耐压水平的功 率开关元件时，三电平可承受更高的直流中间 电压，从而提升电机功率
而当ɑ>60度时，波形变为不连续的脉冲波，谐 波很大
因此，在电力牵引传动系统中，逆变器采用三 电平主电路且机车运行于高速区时，方波控制 角都会满足0~30度
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CHENLI
三电平逆变器控制方法
SPWM控制，即采用多个不同宽度的脉冲波控制
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CHENLI
三电平逆变器控制方法
当负载电流为负时形成od10t13a通t13t14导通t11t12关断则不轮电机负载的电流方向a点的电位为功率开关只有以上三种组合并且t11和t14不能够同时开通为了防止同一相上下两桥臂的开关元件同时导通而引起直流侧电源短路逆变器中上述功率开关通断转换必须遵循先断后通的原则即先给应关断的元件关断信号待其关断后留一定的时间裕量然后再给应导通的元件发出到通信号在两者之间留出一个短暂的死区时间死区时间的长短根据开关元件的开关速度来决定工作原理分析三电平逆变器基本原理利用上述理想开关函数每相桥臂电路结构可以简化为一个与直流侧相通的单刀三掷开关s组成的电路共有33327种组合对应主电路有27种工作模式开关状态及相应电压值如表所示输出交流量的每半个周期中只有一块宽度可随控制角调节的矩形电压或电流脉冲称单脉冲工作方式即方波调制
第4章 4逆变电路多重化
该三相电压型二重逆变电路的直流侧电流每周期脉动12 次，称为12脉波逆变电路。一般来说，使m个三相桥式逆变 电路的相位依次错开 /(3m) 运行，连同使它们输出电压合
成并抵消上述相位差的变压器，就可以构成脉波数为6m的
逆变电路。
8
自动化与信工程学院电气系
--电力电子技术--
3. Cascaded Inverter Topology 由若干个基本变换单元，例如H桥逆变器、两电平逆变器、 三电平逆变器等，通过串联或并联连接而形成的单相或三相 逆变器。每一个逆变单元可以输出方波或阶梯波，通过输出 波形的叠加合成，形成更多电平台阶的阶梯波，以逼近正弦 输出电压或电流。
110kV 馈线A 27.5kV 馈线B 27.5kV
Lfa Cdc Cdc
Tb
Cdc
Cdc
Cdc
Cdc
独立直流电源型
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自动化与信工程学院电气系
110kV
--电力电子技术-110kV
馈线A 27.5kV
馈线B 27.5kV
馈线A 27.5kV
馈线B 27.5kV
Ta
Cdc
--电力电子技术--
2.Three-phase Cascaded Inverter 1)电路结构分析 ☞由两个三相桥式 逆变电路构成，输出通 过变压器串联合成。 ☞两个逆变电路均 为180°导通方式。 ☞工作时，逆变桥II 的相位比逆变桥I滞后 30°。
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自动化与信工程学院电气系
--电力电子技术--
6U d n
n次谐波有效值为： U U1n
☞输出相电压uUN的基波电压有效值为：
U UN1
7
2 6U d
1.56U d
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为两电平逆变电路
+
➢ 三电平逆变电路 ➢ 图5-25，也称中点钳位型
VD11
+ VD1
VD12
V11 V12
（Neutral Point Clamped）逆变 Ud
U O'
V
电路
VD4 VD41 V41
+
iU
Ls
Rs
W
➢每桥臂由两个全控器件串联构 成，两者中点通过钳位二极管 -
VD42
V42
和直流侧中点相连
➢ 两个逆变电路均为 180°导通方式
➢ 逆变桥II的相位比逆 变桥I滞后30°
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Ⅰ
U VW
Ud Ⅱ
T1 A1
uU 1
B1
C1
uU N T2
A 21
A 22
B22 B21
uU 2
C 22 C 21
N
图5-22 三相电压图 5型-22 二重逆变电路
UU1(UA1) UUN
UU2 UA2 1
图5-25 三电平图5逆-25 变电路
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■-
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ U相工作情况与输出相电压的电平
➢ V11和V12（或VD11和VD12）通，V41和V42断，UO'间电 位差为Ud/2
➢ V41和V42（或VD41和VD42）通，V11和V12断，UO’间电 位差为-Ud/2
3.2 多重逆变电路和多电平逆变电路
❖ 电压型——输出电压是矩形波，电流型——输出电流 是矩形波，谐波多
❖ 多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦 ❖ 多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦
3.2.1 多重逆变电路
电压型、电流型都可多重化，以电压型为例 ➢ 单相电压型二重逆变电路
➢ 两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器T1和 T2串联起来
➢ n=6k±1
UU11
6Ud
0.78 Ud
(5-24)
➢ n次谐波有效值 UU1n
(5-25)
6Ud
n
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6
3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出相电压uUN展开成傅里叶级数，可得其基波有效值 (5-26)
➢
2 n次谐波有效值UUN1
6Ud
1.56Ud
(5-27)
n=12k±1，uUN中U 已U 不N 含n 5次2、n76 次U等d 谐波n 1UUN1
▪ 分为外部换流和自换流两大类，外部换流包括电网换 流和负载换流两种，自换流包括器件换流和强迫换流 两种
▪ 晶闸管时代十分重要，全0
■-
11
本章小结
➢ 逆变电路分类方法
➢ 可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途 等分类
➢ 本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法，分为 电压型和电流型两类
➢ V12和V41导通，V11和V42关断时，UO‘间电位差为0 ➢ V12和V41不能同时导通 ➢ iU>0时，V12和VD1导通 ➢ iU<0时，V41和VD4导通
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 线电压的电平
➢ 相电压相减得到线电压
➢ 两电平逆变电路的输出线电压有±Ud和0三种电平 ➢ 三电平逆变电路的输出线电压有±Ud、±Ud/2和0五种
➢ 电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电 路有更深刻的认识
➢ 负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路 ➢ 电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路
11.05.2020
■-
12
本章小结
➢ 与其他章的关系
▪ 本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整
-UB 2 2
图5-23 二次侧图5基-23波电压合成相量图
-
4
3.2.1 多重逆变电路
➢ T1为Δ/ Y联结，线电压变
比为
（一次和 UU1 (U A1 )
二次绕组匝1 :数3相等）
O
➢ T2一次侧Δ联结，二次侧
U A2 1 O
两绕组曲折星形接法，其 -UB22
O
二次电压相对于一次电压 UU2
而 言 ， 比 T1 的 接 法 超 前 O 30°，以抵消逆变桥II比 逆 变 桥 I 滞 后 的 30° 。 这 UUN
串 联 起 来 ， 多 用 于 uo
电压型
120°
▪ 并 联 多 重 —— 把 几 O
t
个逆变电路的输出
并联起来，多用于
电流型
图5-21 二重图逆5-变21电路的工作波形
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■-
3
3.2.1 多重逆变电路
➢ 三相电压型二重逆 变电路
➢ 由两个三相桥式逆 变电路构成，输出 通过变压器串联合 成
样，uU2和uU1的基波相位 O 就相同
Ed
1 3
Ed
t
2 3
Ed
t
1 3
Ed
t
t
(1+
1 3
Ed )
(1+
2 3
Ed )
1 3
Ed
t
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图5-24 三相电压图 型5二-24重逆变电路波形图
■-
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出谐波分析
➢ uU1展成傅里叶级数
uU 12 3 U d si n tn 1n( 1 )ksin n t (5-23)
电平
➢ 三电平逆变电路输出电压谐波可大大少于两电平逆变 电路
➢ 三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受 电压为直流侧电压的一半
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本章小结
➢ 讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理
▪ 四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC两类电路更 为基本、更为重要
➢ 换流方式
➢ 输出波形：两个单相的输出u1和u2是180°矩形波
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 3次谐波
➢ u1 和 u2 相 位 错 开 j =60° ， 其 中 3 次 谐 波 就 错 开 了
3X60°=180°
➢ 变压器串联合成后，3次谐波互相抵消，总输出电压 中不含3次谐波
➢ uo波形是120°矩形波，含6k±1次谐波，3k次谐波
都被抵消
T1
Ud
u1
j =6 0 °
图5-20 二重单相逆变电路
uo
T2 u2
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图 5-20
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 多 重 逆 变 电 路 有 串 u1
联多重和并联多重 O
两种
u2
▪ 串 联 多 重 —— 把 几
个逆变电路的输出 O
三次谐波
180° 60°
t 三次谐波
t
➢ 直流侧电流每周期脉动12次，称为12脉波逆变电路
➢ 使m个三相桥逆变电路的相位依次错开/(3m)，连同合成
输出电压并抵消上述相位差的变压器，就可构成6m脉波 逆变电路
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 回顾图5-9三相电压型桥式逆变电路和图5-10的波形 ➢ 以N‘为参考点，输出相电压有Ud/2和-Ud/2两种电平，称
+
➢ 三电平逆变电路 ➢ 图5-25，也称中点钳位型
VD11
+ VD1
VD12
V11 V12
（Neutral Point Clamped）逆变 Ud
U O'
V
电路
VD4 VD41 V41
+
iU
Ls
Rs
W
➢每桥臂由两个全控器件串联构 成，两者中点通过钳位二极管 -
VD42
V42
和直流侧中点相连
➢ 两个逆变电路均为 180°导通方式
➢ 逆变桥II的相位比逆 变桥I滞后30°
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Ⅰ
U VW
Ud Ⅱ
T1 A1
uU 1
B1
C1
uU N T2
A 21
A 22
B22 B21
uU 2
C 22 C 21
N
图5-22 三相电压图 5型-22 二重逆变电路
UU1(UA1) UUN
UU2 UA2 1
图5-25 三电平图5逆-25 变电路
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ U相工作情况与输出相电压的电平
➢ V11和V12（或VD11和VD12）通，V41和V42断，UO'间电 位差为Ud/2
➢ V41和V42（或VD41和VD42）通，V11和V12断，UO’间电 位差为-Ud/2
3.2 多重逆变电路和多电平逆变电路
❖ 电压型——输出电压是矩形波，电流型——输出电流 是矩形波，谐波多
❖ 多重逆变电路把几个矩形波组合起来，接近正弦 ❖ 多电平逆变电路输出较多电平，使输出接近正弦
3.2.1 多重逆变电路
电压型、电流型都可多重化，以电压型为例 ➢ 单相电压型二重逆变电路
➢ 两个单相全桥逆变电路组成，输出通过变压器T1和 T2串联起来
➢ n=6k±1
UU11
6Ud
0.78 Ud
(5-24)
➢ n次谐波有效值 UU1n
(5-25)
6Ud
n
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出相电压uUN展开成傅里叶级数，可得其基波有效值 (5-26)
➢
2 n次谐波有效值UUN1
6Ud
1.56Ud
(5-27)
n=12k±1，uUN中U 已U 不N 含n 5次2、n76 次U等d 谐波n 1UUN1
▪ 分为外部换流和自换流两大类，外部换流包括电网换 流和负载换流两种，自换流包括器件换流和强迫换流 两种
▪ 晶闸管时代十分重要，全0
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本章小结
➢ 逆变电路分类方法
➢ 可按换流方式、输出相数、直流电源的性质或用途 等分类
➢ 本章主要采用按直流侧电源性质分类的方法，分为 电压型和电流型两类
➢ V12和V41导通，V11和V42关断时，UO‘间电位差为0 ➢ V12和V41不能同时导通 ➢ iU>0时，V12和VD1导通 ➢ iU<0时，V41和VD4导通
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 线电压的电平
➢ 相电压相减得到线电压
➢ 两电平逆变电路的输出线电压有±Ud和0三种电平 ➢ 三电平逆变电路的输出线电压有±Ud、±Ud/2和0五种
➢ 电压型和电流型的概念用于其他电路，会对这些电 路有更深刻的认识
➢ 负载为大电感的整流电路可看为电流型整流电路 ➢ 电容滤波的整流电路可看成为电压型整流电路
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本章小结
➢ 与其他章的关系
▪ 本章对逆变电路的讲述是很基本的，还远不完整
-UB 2 2
图5-23 二次侧图5基-23波电压合成相量图
-
4
3.2.1 多重逆变电路
➢ T1为Δ/ Y联结，线电压变
比为
（一次和 UU1 (U A1 )
二次绕组匝1 :数3相等）
O
➢ T2一次侧Δ联结，二次侧
U A2 1 O
两绕组曲折星形接法，其 -UB22
O
二次电压相对于一次电压 UU2
而 言 ， 比 T1 的 接 法 超 前 O 30°，以抵消逆变桥II比 逆 变 桥 I 滞 后 的 30° 。 这 UUN
串 联 起 来 ， 多 用 于 uo
电压型
120°
▪ 并 联 多 重 —— 把 几 O
t
个逆变电路的输出
并联起来，多用于
电流型
图5-21 二重图逆5-变21电路的工作波形
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 三相电压型二重逆 变电路
➢ 由两个三相桥式逆 变电路构成，输出 通过变压器串联合 成
样，uU2和uU1的基波相位 O 就相同
Ed
1 3
Ed
t
2 3
Ed
t
1 3
Ed
t
t
(1+
1 3
Ed )
(1+
2 3
Ed )
1 3
Ed
t
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图5-24 三相电压图 型5二-24重逆变电路波形图
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 输出谐波分析
➢ uU1展成傅里叶级数
uU 12 3 U d si n tn 1n( 1 )ksin n t (5-23)
电平
➢ 三电平逆变电路输出电压谐波可大大少于两电平逆变 电路
➢ 三电平逆变电路另一突出优点：每个主开关器件承受 电压为直流侧电压的一半
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本章小结
➢ 讲述基本的逆变电路的结构及其工作原理
▪ 四大类基本变流电路中，AC/DC和DC/AC两类电路更 为基本、更为重要
➢ 换流方式
➢ 输出波形：两个单相的输出u1和u2是180°矩形波
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 3次谐波
➢ u1 和 u2 相 位 错 开 j =60° ， 其 中 3 次 谐 波 就 错 开 了
3X60°=180°
➢ 变压器串联合成后，3次谐波互相抵消，总输出电压 中不含3次谐波
➢ uo波形是120°矩形波，含6k±1次谐波，3k次谐波
都被抵消
T1
Ud
u1
j =6 0 °
图5-20 二重单相逆变电路
uo
T2 u2
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图 5-20
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3.2.1 多重逆变电路
➢ 多 重 逆 变 电 路 有 串 u1
联多重和并联多重 O
两种
u2
▪ 串 联 多 重 —— 把 几
个逆变电路的输出 O
三次谐波
180° 60°
t 三次谐波
t
➢ 直流侧电流每周期脉动12次，称为12脉波逆变电路
➢ 使m个三相桥逆变电路的相位依次错开/(3m)，连同合成
输出电压并抵消上述相位差的变压器，就可构成6m脉波 逆变电路
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3.2.2 多电平逆变电路
➢ 回顾图5-9三相电压型桥式逆变电路和图5-10的波形 ➢ 以N‘为参考点，输出相电压有Ud/2和-Ud/2两种电平，称