详细逆变电路
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欧姆龙贸易（上海）有限公司
4.1.2逆变电路的分类
（3）、根据换流方式分类 ① 负载换流型逆变电路； ② 脉冲换流型逆变电路； ③ 自换流型逆变电路。
（4）、根据负载特点分类 ① 非谐振式逆变电路 ② 谐振式逆变电路
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4.1.3 逆变电路用途
逆变器的用途十分广泛：
1、可以做成变频变压电源（VVVF），主要用于交 流电动机调速。
图4.2.1 单相桥式逆变电路工作原理
图4.2.1(a)中主电路开关T1~T4，它实际是各种半导体开关器件的 一种理想模型。逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关 返 断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管 回
（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）。
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2、工作原理：
开关T1、T4闭合，T2、T3断开：u0=Ud； 开关T1、T4断开，T2、T3闭合：u0=－Ud ;
、所这示T样当3的时，以交，就频变则将率电在直fS压电流交波阻电替形R压切上，换E获变其开得成周关如了期T1图交、Ts4流=T.124电和 /.f4S(压，Tb2) u波o。电u压o含，有则各可通次过谐滤波波，器如滤果波想获得得到。正弦
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4.1.1逆变器的性能指标
（1）谐波系数HF：谐波分量有效值同基波分量有致值 之比。
（2）总谐波系数：总谐波系数表征了一个实际波形 同其基波的接近程度。 （3）逆变效率
（4）单位重量的输出功率:衡量逆变器输出率密度的 指标。
（5）电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）
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1）纯电阻负载时
• 输出方波电压瞬时值：
uo
4U d
n n1,3,5,
s in nt
• 输出方波电压有效值：
(4.3.4)
UO
1 Ts
U Ts / 2
0
d
2
dt
Ud
基波分量的有效值：
(4.3.5)
U O1
4U d
2
0.9U d
(4.3.6)
同单相半桥逆变电路相比，在相同负载的情况下，其输 出电压和输出电流的幅值为单相半桥逆变电路的两倍。
4.1.2 逆变电路的分类
（1）、根据输入直流电源特点分类
① 电压型：输人端并接有大电容，输入直流电源为恒压源，逆变器 将直流电压变换成交流电压。 ② 电流型：输入端串接有大电感，输入直流电源为恒流源，逆变器 将输入的直流电流变换为交流电流输出。
（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 推换式逆变电路； ④ 其他形式：如单管晶体管逆变电路。
2、可以做成恒频恒压电源（CVCF），其典型代表为 不间断电源（UPS）、航空机载电源、机车照明，通信等
辅助电源也要用CVCF电源。
3、可以做成感应加热电源，例如中频电源， 高频电源等。
返 回
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4.2 Fra Baidu bibliotek变电路的工作原理
1、主要功能: 将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。
第4章: 无源逆变电路
4.1 逆变器的性能指标与分类 4.2 逆变电路的工作原理 4.3 电压型逆变电路 4.4 电流型逆变电路 4.5负载换流式逆变电路
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4.1逆变器的性能指标与分类
1、有源逆变:
1）定义：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。
4.3 电压型逆变电路
动画
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
1.电压型逆变电路半桥逆变电路结构及波形： 它由两个导电臂构成，每个导电臂由一个全控器件和 一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足 够大的电容C1和C2，且满足C1=C2。设感性负载连接在A 、0两点间。 T1和T2之间存在死区时间，以避免上、下直通，在死 区时间内两晶闸管均无驱动信号。
(4.3.1) (4.3.2)
(4.3.3)
缓
冲
电
2、工作原理：
感
反
各有半在周一正个偏周，期半内周，反电偏力，晶且体互管补T1。和T2的基极信号
馈 的 无
号导若通负，载T为2截阻止感，负则载u，0=设Udt/22时。刻以前，T1有驱动信 感通性续t负流2时载，刻中u关0=的断－电的U流dT/2i1。，。不同能时立给即T2改发变出方导向通，信于号是。D由2导于
1、电路工作过程： 全控型开关器件T1和T4构成一对桥臂，
T2和T3构成一对桥臂, T1和T4同时通、断； T2 和 T3 同 时 通 、 断 。 T1(T)4 与 T2(T3) 的 驱 动 信号互补，即T1和T4有驱动信号时，T2和T3 无驱动信号，反之亦然，两对桥臂各交替导 通180°。
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功 能 量
增大t3，时此刻时i。仍降然至有零u，0=D－2U截d止/2，。T2导通，i。开始反向
感续性流在负，t4载此时中时刻的仍关电然断流有T2iu，。0=同不U时d能/2给立；T即1发改出变导方通向信，号D1，先由导于通
t5时刻 i。降至零， T1导通，u0=Ud /2 ；
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形
2）应用：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。
2、无源逆变：
1）定义：逆变器的交流侧不与电网联接，而是直接接到负载，即将直 流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载
2）应用：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。
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优点： 简单，使用器件少； 缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要 接LC滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输
出电压中的高次谐波。
应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
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4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
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输出电压有效值为: UO
1
TS / 2 U d
2 dt
Ud
TS 0 2
2
由傅里叶分析，输出电压瞬时值为:
uo
2U d
n n1,3,5,
s in nt
其中， 2fs 为输出电压角频率。
当 n=1时其基波分量的有效值为:
UO1
2U d
2
0.45Ud
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4.1.2逆变电路的分类
（3）、根据换流方式分类 ① 负载换流型逆变电路； ② 脉冲换流型逆变电路； ③ 自换流型逆变电路。
（4）、根据负载特点分类 ① 非谐振式逆变电路 ② 谐振式逆变电路
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4.1.3 逆变电路用途
逆变器的用途十分广泛：
1、可以做成变频变压电源（VVVF），主要用于交 流电动机调速。
图4.2.1 单相桥式逆变电路工作原理
图4.2.1(a)中主电路开关T1~T4，它实际是各种半导体开关器件的 一种理想模型。逆变电路中常用的开关器件有快速晶闸管、可关 返 断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR）、功率场效应晶体管 回
（MOSFET）、绝缘栅晶体管（IGBT）。
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2、工作原理：
开关T1、T4闭合，T2、T3断开：u0=Ud； 开关T1、T4断开，T2、T3闭合：u0=－Ud ;
、所这示T样当3的时，以交，就频变则将率电在直fS压电流交波阻电替形R压切上，换E获变其开得成周关如了期T1图交、Ts4流=T.124电和 /.f4S(压，Tb2) u波o。电u压o含，有则各可通次过谐滤波波，器如滤果波想获得得到。正弦
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4.1.1逆变器的性能指标
（1）谐波系数HF：谐波分量有效值同基波分量有致值 之比。
（2）总谐波系数：总谐波系数表征了一个实际波形 同其基波的接近程度。 （3）逆变效率
（4）单位重量的输出功率:衡量逆变器输出率密度的 指标。
（5）电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）
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1）纯电阻负载时
• 输出方波电压瞬时值：
uo
4U d
n n1,3,5,
s in nt
• 输出方波电压有效值：
(4.3.4)
UO
1 Ts
U Ts / 2
0
d
2
dt
Ud
基波分量的有效值：
(4.3.5)
U O1
4U d
2
0.9U d
(4.3.6)
同单相半桥逆变电路相比，在相同负载的情况下，其输 出电压和输出电流的幅值为单相半桥逆变电路的两倍。
4.1.2 逆变电路的分类
（1）、根据输入直流电源特点分类
① 电压型：输人端并接有大电容，输入直流电源为恒压源，逆变器 将直流电压变换成交流电压。 ② 电流型：输入端串接有大电感，输入直流电源为恒流源，逆变器 将输入的直流电流变换为交流电流输出。
（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 推换式逆变电路； ④ 其他形式：如单管晶体管逆变电路。
2、可以做成恒频恒压电源（CVCF），其典型代表为 不间断电源（UPS）、航空机载电源、机车照明，通信等
辅助电源也要用CVCF电源。
3、可以做成感应加热电源，例如中频电源， 高频电源等。
返 回
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4.2 Fra Baidu bibliotek变电路的工作原理
1、主要功能: 将直流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载。
第4章: 无源逆变电路
4.1 逆变器的性能指标与分类 4.2 逆变电路的工作原理 4.3 电压型逆变电路 4.4 电流型逆变电路 4.5负载换流式逆变电路
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4.1逆变器的性能指标与分类
1、有源逆变:
1）定义：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。
4.3 电压型逆变电路
动画
4.3.1 电压型单相半桥逆变电路
1.电压型逆变电路半桥逆变电路结构及波形： 它由两个导电臂构成，每个导电臂由一个全控器件和 一个反并联二极管组成。在直流侧接有两个相互串联的足 够大的电容C1和C2，且满足C1=C2。设感性负载连接在A 、0两点间。 T1和T2之间存在死区时间，以避免上、下直通，在死 区时间内两晶闸管均无驱动信号。
(4.3.1) (4.3.2)
(4.3.3)
缓
冲
电
2、工作原理：
感
反
各有半在周一正个偏周，期半内周，反电偏力，晶且体互管补T1。和T2的基极信号
馈 的 无
号导若通负，载T为2截阻止感，负则载u，0=设Udt/22时。刻以前，T1有驱动信 感通性续t负流2时载，刻中u关0=的断－电的U流dT/2i1。，。不同能时立给即T2改发变出方导向通，信于号是。D由2导于
1、电路工作过程： 全控型开关器件T1和T4构成一对桥臂，
T2和T3构成一对桥臂, T1和T4同时通、断； T2 和 T3 同 时 通 、 断 。 T1(T)4 与 T2(T3) 的 驱 动 信号互补，即T1和T4有驱动信号时，T2和T3 无驱动信号，反之亦然，两对桥臂各交替导 通180°。
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功 能 量
增大t3，时此刻时i。仍降然至有零u，0=D－2U截d止/2，。T2导通，i。开始反向
感续性流在负，t4载此时中时刻的仍关电然断流有T2iu，。0=同不U时d能/2给立；T即1发改出变导方通向信，号D1，先由导于通
t5时刻 i。降至零， T1导通，u0=Ud /2 ；
图4.3.1 电压型半桥逆变电路及其电压电流波形
2）应用：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。
2、无源逆变：
1）定义：逆变器的交流侧不与电网联接，而是直接接到负载，即将直 流电逆变成某一频率或可变频率的交流电供给负载
2）应用：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。
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优点： 简单，使用器件少； 缺点：
1）交流电压幅值仅为Ud/2； 2）直流侧需分压电容器； 3）为了使负载电压接近正弦波通常在输出端要 接LC滤波器，输出滤波器LC滤除逆变器输
出电压中的高次谐波。
应用：用于几kW以下的小功率逆变电源；
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4.3.2 电压型单相全桥逆变电路
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输出电压有效值为: UO
1
TS / 2 U d
2 dt
Ud
TS 0 2
2
由傅里叶分析，输出电压瞬时值为:
uo
2U d
n n1,3,5,
s in nt
其中， 2fs 为输出电压角频率。
当 n=1时其基波分量的有效值为:
UO1
2U d
2
0.45Ud
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