逆变电路与变频电路.ppt

第一节 电力变流器换相方式
■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。
熄灭
图7-1 熄灭和换相
换相
◆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。
◆研究换相方式主要是研究如何使器件关断。
第一节 电力变流器换相方式
■换相方式分为以下四种： ◆交流电网换相
图1 直接耦合式原理图 图2 电感耦合式原理图
ຫໍສະໝຸດ Baidu 第一节 电力变流器换相方式
◆器件换相 ☞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。
■换相方式总结 ◆器件换相只适用于全控型器件，其余三种方式主要是针对晶
闸管而言的。 ◆器件换相和脉冲换相属于强迫换相，电网换相和负载换相属
一、基本原理及分类
■根据直流侧电源性质的不同，可以分为电压型和电流型两类。 ◆电压型逆变电路：直流侧是电压源。 ◆电流型逆变电路：直流侧是电流源。
■根据交流侧输出相数，可以分为单相和三相两种。 ◆单相逆变电路 ◆三相逆变电路
■根据换相方式的不同，晶闸管构成的逆变电路有很多种，如： ◆并联谐振式 ◆串联谐振式 ◆辅助晶闸管换相式（麦克墨莱） ◆串联二极管式
◆当开关S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正；当开关S1、S4断开， S2、S3闭合时，uo为负，这样就把直流电变成了交流电。
◆改变两组开关的切换频率，即可改变输出交流电的频率。
◆电阻负载时，负载电流io和uo的波形相同，相位也相同。 ◆阻感负载时，io相位滞后于uo，波形也不同。
第二节 单相无源逆变电路
一、电压型三相逆变电路
◆为了防止同一相上下两桥臂的晶闸管同时导通而引起直流侧 电源的短路，要采取“先断后通”的方法。 ◆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。
图7-15 180o导电型逆变电路两种情况的等效由路 （a）0o～60o区间 （b）60o～120o区间
图 7-6 串联谐振逆变电路
第二节 单相无源逆变电路
三、电流型逆变电路的主要特点
◆直流侧串大电感，电流基本无脉动，相当于电流源。 ◆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 相位因负载不同而不同。 ◆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7-5 电流型逆变电路
O
√注意触发VT2、VT3的时刻t1必须 uVT
在uo过零前并留有足够的裕量，才能使 O
t1
u
VT 1
u
VT 4
ωt
ωt
换流顺利完成。
b)
第一节 电力变流器换相方式
◆脉冲换相 ☞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脉冲换相。 ☞通常利用附加电容上所储存的能量来实现，
第三节 三相无源逆变电路
一、电压型三相逆变电路
第七章 逆变电路与变频电路
■逆变的概念 ◆与整流相对应，将直流电变成交流电，实现DC/AC变换。 ◆交流侧接电网，为有源逆变，第五章内容。 ◆交流侧接负载，为无源逆变，本章主要讲述无源逆变。
■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 ◆在已有的各种电源中，如蓄电池、干电池、太阳能电池等都是直流电 源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。
◆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。 ◆交流电机调速用变频器、家用电器等。
第七章 逆变电路与变频电路
第一节 电力变流器换相方式 第二节 单相无源逆变电路 第三节 三相无源逆变电路 第四节 脉宽调制（PWM）型逆变电路 第五节 交-直-交变频电路 第六节 交-交变频电路 本章小结
因此也称为电容换相。 ☞分类 √直接耦合式：由换流电路内电容直接提供
换相电压。如图1，当晶闸管VT处于通态时，预 先给电容充电。当S合上，就可使VT被施加反压 而关断。
√电感耦合式：通过换流电路内的电容和电感 的耦合来提供换相电压或换相电流。如图2a中晶 闸管在LC振荡第一个半周期内关断，图2b中晶 闸管在LC振荡第二个半周期内关断。
☞电网提供换相电压的换相方式。 如可控整流电路、有源逆变电路和 交流调压及交交变频电路。
☞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。
第一节 电力变流器换相方式
◆负载谐振式换相
☞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
第二节 单相无源逆变电路
二、电压型逆变电路的主要特点
◆直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。 ◆由于直流电压源的钳位作用，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。
图7-4电压型逆变电路
图 7-9 并联谐振逆变电路
第三节 三相无源逆变电路
一、电压型三相逆变电路
■电路构成——辅助晶闸管换相式
图7-11 三相辅助晶闸管换相逆变电路
■工作原理——三相六拍180o导电型 ◆VT1~VT6间隔60o依次触通，且同一桥臂换相（纵向换相），每只 主晶闸管在一个周期内导电180o。
第三节 三相无源逆变电路
于自然换相。 ◆逆变电路所采用的换相方式有负载换相、脉冲换相和器件换
相三种。
第二节 单相无源逆变电路
一、基本原理及分类
■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
S1 io 负载S3
Ud S2
uo S4
io
t1 t2
t
a)
b)
图7-3逆变电路工作原理
场合，都可实现负载换流，如电容性负
载和同步电动机。
u
o
o
☞右图是基本的负载换相逆变电路，
i o
整个负载工作在接近并联谐振状态而略 O
i
ωt
呈容性，直流侧串大电感，工作过程可
认为id基本没有脉动。 √负载对基波的阻抗大而对谐波的
i
O i
o
iVT 1 iVT 4
iVT2 iVT3
ωt
阻抗小，所以uo接近正弦波。