電力電子技術(shù)第4版第4無(wú)源逆變電路ppt課件

1、第第4章章 無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)(第第4版版)第第4 4章章 無(wú)源逆變電無(wú)源逆變電路路1 1定義：如果將逆變電路的交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流定義：如果將逆變電路的交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率的交流電反送到電網(wǎng)去。電逆變成同頻率的交流電反送到電網(wǎng)去。2 2應(yīng)用：它用于直流電機(jī)的可逆調(diào)速、繞線(xiàn)型異步電機(jī)的串應(yīng)用：它用于直流電機(jī)的可逆調(diào)速、繞線(xiàn)型異步電機(jī)的串級(jí)調(diào)速、高壓直流輸電和太陽(yáng)能發(fā)電等方面。級(jí)調(diào)速、高壓直流輸電和太陽(yáng)能發(fā)電等方面。1 1定義：逆變器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而是直接接到負(fù)載，定義：逆變器的交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而是直接接到負(fù)載，即將直流電逆

2、變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。即將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。2 2應(yīng)用：它在交流電機(jī)變頻調(diào)速、感應(yīng)加熱、不停電電源等應(yīng)用：它在交流電機(jī)變頻調(diào)速、感應(yīng)加熱、不停電電源等方面應(yīng)用十分廣泛，是構(gòu)成電力電子技術(shù)的重要內(nèi)容。方面應(yīng)用十分廣泛，是構(gòu)成電力電子技術(shù)的重要內(nèi)容。 1 1、有源逆變、有源逆變: :2 2、無(wú)源逆變：、無(wú)源逆變：第第4 4章章 無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路 n 4.1 4.1 逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)n 4.2 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 n 4.3 4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路n 4.4 4.4 電流型逆變

3、電路電流型逆變電路n 4.5 4.5 逆變器的逆變器的SPWMSPWM控制技術(shù)控制技術(shù)n 4.6 4.6 負(fù)載換流式逆變電路負(fù)載換流式逆變電路 （1 1諧波系數(shù)諧波系數(shù)HFHFHarmonic FactorHarmonic Factor） 諧波系數(shù)諧波系數(shù)HFHF定義為諧波分量有效值同基波分量有致值之定義為諧波分量有效值同基波分量有致值之比，即比，即 式中式中n=1n=1、2 2、33，表示諧波次數(shù)，表示諧波次數(shù)，n=1n=1時(shí)為基波。時(shí)為基波。(4.1.1)(4.1.1)1UUHFn （2 2總諧波系數(shù)總諧波系數(shù)THDTHDTotal Harmonic DistrotionTotal Har

4、monic Distrotion） 4 . 3,2211nnUUTHD(4.1.2)(4.1.2)（5 5電磁干擾電磁干擾EMIEMI和電磁兼容性和電磁兼容性EMCEMC）（3 3逆變效率逆變效率（4 4單位重量的輸出功率單位重量的輸出功率: :衡量逆變器輸出功率密度的指標(biāo)。衡量逆變器輸出功率密度的指標(biāo)。 總諧波系數(shù)表征了一個(gè)實(shí)際波形同其基波的接近程度。總諧波系數(shù)表征了一個(gè)實(shí)際波形同其基波的接近程度。THDTHD定義為定義為4.1.2 逆變電路的分類(lèi)逆變電路的分類(lèi) 電壓型：電壓型逆變器的輸人端并接有大電容，輸入電壓型：電壓型逆變器的輸人端并接有大電容，輸入直流電源為恒壓源，逆變器將直流電壓變換

5、成交流電壓。直流電源為恒壓源，逆變器將直流電壓變換成交流電壓。 電流型：電流型逆變器的輸入端串接有大電感，輸入電流型：電流型逆變器的輸入端串接有大電感，輸入直流電源為恒流源，逆變器將輸入的直流電流變換為交流電直流電源為恒流源，逆變器將輸入的直流電流變換為交流電流輸出。流輸出。（1 1）、根據(jù)輸入直流電源特點(diǎn)分類(lèi)）、根據(jù)輸入直流電源特點(diǎn)分類(lèi) 半橋式逆變電路；半橋式逆變電路； 全橋式逆變電路；全橋式逆變電路； 推換式逆變電路；推換式逆變電路； 其他形式：如單管晶體管逆變電路。其他形式：如單管晶體管逆變電路。（2 2）、根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi)）、根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類(lèi) 負(fù)載換流型逆變電路；負(fù)載換流型

6、逆變電路； 脈沖換流型逆變電路；脈沖換流型逆變電路； 自換流型逆變電路。自換流型逆變電路。4.1.2 逆變電路的分類(lèi)逆變電路的分類(lèi)（3 3根據(jù)換流方式分類(lèi)根據(jù)換流方式分類(lèi)（4 4根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)分類(lèi)根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)分類(lèi)非諧振式逆變電路非諧振式逆變電路諧振式逆變電路諧振式逆變電路4.1.2 逆變電路的分類(lèi)逆變電路的分類(lèi) 1 1、可以做成變頻變壓電源、可以做成變頻變壓電源VVVFVVVF），主要用于交流電動(dòng)），主要用于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速。機(jī)調(diào)速。 2 2、可以做成恒頻恒壓電源、可以做成恒頻恒壓電源CVCFCVCF），其典型代表為不間），其典型代表為不間斷電源斷電源UPSUPS）、航空機(jī)載電源、機(jī)車(chē)照明，通信等

7、輔助）、航空機(jī)載電源、機(jī)車(chē)照明，通信等輔助電源也要用電源也要用CVCFCVCF電源。電源。 3 3、可以做成感應(yīng)加熱電源，例如中頻電源，高頻電源等、可以做成感應(yīng)加熱電源，例如中頻電源，高頻電源等。 逆變器的用途：逆變器的用途：第第4 4章章 無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路 n 4.1 4.1 逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)n 4.2 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 n 4.3 4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路n 4.4 4.4 電流型逆變電路電流型逆變電路n 4.5 4.5 逆變器的逆變器的SPWMSPWM控制技術(shù)控制技術(shù)n 4.6 4.6 負(fù)載換流式逆變電路負(fù)載換流

8、式逆變電路 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 Ud為輸入直流電壓，為輸入直流電壓，R為逆變器的輸出為逆變器的輸出負(fù)載。負(fù)載。 當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)T1、T4閉合，閉合，T2、T3斷開(kāi)時(shí)，斷開(kāi)時(shí)，逆變器輸出電壓逆變器輸出電壓u0=Ud； 當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)T1、T4斷開(kāi)，斷開(kāi)，T2、T3閉合時(shí)，閉合時(shí)，輸出電壓輸出電壓 u0=Ud ; 當(dāng)以頻率當(dāng)以頻率fS交替切換開(kāi)關(guān)交替切換開(kāi)關(guān)T1、T4和和T2、T3時(shí)，則在電阻時(shí)，則在電阻R上獲得如圖上獲得如圖3.2.1(b)所示所示的交變電壓波形，其周期的交變電壓波形，其周期Ts=1/fS，將直，將直流電壓流電壓E變成了交流電壓變成了交流電壓uo。uo含有各

9、次含有各次諧波，如果想得到正弦波電壓，則可通過(guò)諧波，如果想得到正弦波電壓，則可通過(guò)濾波器濾波獲得。濾波器濾波獲得。圖圖4.2.1 4.2.1 單相橋式逆單相橋式逆變變 電路工作原理電路工作原理 圖圖4.2.1(a)中主電路開(kāi)關(guān)中主電路開(kāi)關(guān)T1T4，它實(shí)際是各種半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的，它實(shí)際是各種半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的一種理想模型。逆變電路中常用的開(kāi)關(guān)器件有快速晶閘管、可關(guān)一種理想模型。逆變電路中常用的開(kāi)關(guān)器件有快速晶閘管、可關(guān)斷晶閘管斷晶閘管GTO）、功率晶體管）、功率晶體管GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣柵晶體管）、絕緣柵晶體管IGBT）。）。1、主要功能、主要功能:

10、將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。將直流電逆變成某一頻率或可變頻率的交流電供給負(fù)載。2、工作原理：、工作原理：第第4 4章章 無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路 n 4.1 4.1 逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)n 4.2 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 n 4.3 4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路n 4.4 4.4 電流型逆變電路電流型逆變電路n 4.5 4.5 逆變器的逆變器的SPWMSPWM控制技術(shù)控制技術(shù)n 4.6 4.6 負(fù)載換流式逆變電路負(fù)載換流式逆變電路 4.3.1 電壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路 它由兩個(gè)導(dǎo)電臂構(gòu)成，每個(gè)導(dǎo)它由

11、兩個(gè)導(dǎo)電臂構(gòu)成，每個(gè)導(dǎo)電臂由一個(gè)全控器件和一個(gè)反并聯(lián)電臂由一個(gè)全控器件和一個(gè)反并聯(lián)二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相二極管組成。在直流側(cè)接有兩個(gè)相互串聯(lián)的足夠大的電容互串聯(lián)的足夠大的電容C1和和C2，且滿(mǎn)足且滿(mǎn)足C1=C2。設(shè)感性負(fù)載連接在。設(shè)感性負(fù)載連接在A、0兩點(diǎn)間。兩點(diǎn)間。 T1和和T2之間存在死區(qū)時(shí)間，以之間存在死區(qū)時(shí)間，以避免上、下直通，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)兩避免上、下直通，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)兩晶閘管均無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。晶閘管均無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖圖4.3.1 4.3.1 電壓型半橋逆變電電壓型半橋逆變電路路 及其電壓電流波形及其電壓電流波形 1、電路結(jié)構(gòu)：、電路結(jié)構(gòu)： 在一個(gè)周期內(nèi)，電力晶體在一個(gè)周期內(nèi)，電力晶

12、體管管T1和和T2的基極信號(hào)各有半的基極信號(hào)各有半周正偏，半周反偏，且互補(bǔ)。周正偏，半周反偏，且互補(bǔ)。 若負(fù)載為純電阻，在若負(fù)載為純電阻，在0,期間，期間，T1有驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通，有驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通，T2截止，那么截止，那么 u0=Ud。在。在, 2期間，期間， T2有驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通，通， T1截止，則截止，則u0=-Ud 。 若負(fù)載為純電感，若負(fù)載為純電感， T2無(wú)驅(qū)無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)截止，盡管動(dòng)信號(hào)截止，盡管T1有驅(qū)動(dòng)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于感性負(fù)載中的電信號(hào)，由于感性負(fù)載中的電流流i。不能立即改變方向，于。不能立即改變方向，于是是 D1導(dǎo)通續(xù)流，導(dǎo)通續(xù)流，u0=Ud /2 。 圖圖4.3.1 4.3.

13、1 電壓型半橋逆變電路及其電壓電流波形電壓型半橋逆變電路及其電壓電流波形 2 2、工作原理：、工作原理：4.3.1 電壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路 若負(fù)載為阻感負(fù)載，在若負(fù)載為阻感負(fù)載，在0, 期間，期間， T2無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)截止，盡管無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)截止，盡管T1有驅(qū)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流動(dòng)信號(hào)，由于電流i。為負(fù)值，所以。為負(fù)值，所以T1不導(dǎo)通，不導(dǎo)通， D1導(dǎo)通續(xù)流，導(dǎo)通續(xù)流， u0=Ud。 輸出電壓有效值為輸出電壓有效值為: 輸出電壓瞬時(shí)值為輸出電壓瞬時(shí)值為: 其中，其中， 為輸出電壓角頻率。為輸出電壓角頻率。 當(dāng)當(dāng) n=1時(shí)其基波分量的有效值為時(shí)其基波分量的有效值為: 4.3.1 電

14、壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路 22122/0dTdSOUdtUTUS tnnUundo sin2, 5, 3, 1ddOUUU45. 0221 (4.3.1)(4.3.2)(4.3.3)sf 2 圖圖4.3.1 4.3.1 電壓型半橋逆變電路電壓型半橋逆變電路及其電壓電流波形及其電壓電流波形 4.3.1 電壓型單相半橋逆變電路電壓型單相半橋逆變電路3、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，使用器件少；簡(jiǎn)單，使用器件少；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1交流電壓幅值僅為交流電壓幅值僅為Ud/2； 2直流側(cè)需分壓電容器；直流側(cè)需分壓電容器； 3為了使負(fù)載電壓接近正弦波通常在輸出端要接為了使負(fù)載電壓接近正弦

15、波通常在輸出端要接LC濾波器，輸出濾波器濾波器，輸出濾波器LC濾除逆變器輸出電壓中的高次濾除逆變器輸出電壓中的高次諧波。諧波。 4、應(yīng)用：用于幾、應(yīng)用：用于幾kW以下的小功率逆變電源；以下的小功率逆變電源；4.3.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路 全控型開(kāi)關(guān)器件全控型開(kāi)關(guān)器件T1和和T4構(gòu)成一對(duì)橋構(gòu)成一對(duì)橋臂，臂，T2和和T3構(gòu)成一構(gòu)成一對(duì)橋臂對(duì)橋臂, T1和和T4同時(shí)同時(shí)通、斷；通、斷；T2和和T3同同時(shí)通、斷。時(shí)通、斷。T1(T)4與與T2(T3)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，即補(bǔ)，即T1和和T4有驅(qū)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，動(dòng)信號(hào)時(shí)，T2和和T3無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，反之亦無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，反之亦然，

16、兩對(duì)橋臂各交替然，兩對(duì)橋臂各交替導(dǎo)通導(dǎo)通180。圖圖4.3.2 4.3.2 電壓型單相全橋逆變電電壓型單相全橋逆變電路和電壓、電流波形圖路和電壓、電流波形圖 電路工作原理：電路工作原理：4.3.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路 輸出方波電壓瞬時(shí)值：輸出方波電壓瞬時(shí)值： 輸出方波電壓有效值：輸出方波電壓有效值： 基波分量的有效值：基波分量的有效值：圖圖4.3.2 4.3.2 電壓型單相全橋逆電壓型單相全橋逆變變 電路和電壓、電流波形圖電路和電壓、電流波形圖 (4.3.5)ddOUUU9 . 0241 dTdsOUdtUTUs 22/01tnnUundo sin4, 5 , 3,

17、1 (4.3.4)(4.3.6) 同單相半橋逆變電路相比，同單相半橋逆變電路相比，在相同負(fù)載的情況下，其輸出電在相同負(fù)載的情況下，其輸出電壓和輸出電流的幅值為單相半橋壓和輸出電流的幅值為單相半橋逆變電路的兩倍。逆變電路的兩倍。1 1純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載4.3.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路 0tTs4，Ts2t3Ts4期間，期間，D1、D4導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，在此期間流作用，在此期間T1 T4均不導(dǎo)均不導(dǎo)通。通。圖圖4.3.2 4.3.2 電壓型單相全橋逆電壓型單相全橋逆變變 電路和電壓、電流波形圖電路和電壓、電流波形圖 2 2電感負(fù)載電感負(fù)載22somo

18、dTILdtdiLU dsomULTI4 由由可得負(fù)載電流峰值為：可得負(fù)載電流峰值為：(4.3.7) 4.3.2 電壓型單相全橋逆變電路電壓型單相全橋逆變電路 0 t 期間，期間，T1和和T4有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流由于電流i0為負(fù)值，為負(fù)值，T1和和T4不導(dǎo)通，不導(dǎo)通，D1、D4導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用， u0=+Ud。 t期間，期間， i0為正值，為正值，T1和和T4才導(dǎo)通。才導(dǎo)通。 t+期間，期間，T2和和T3有驅(qū)動(dòng)信有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，由于電流號(hào)，由于電流i0為負(fù)值，為負(fù)值，T2、T3不導(dǎo)通，不導(dǎo)通，D2、D3導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用，導(dǎo)通起負(fù)載電流續(xù)流作用， u0

19、=Ud 。 +t2期間，期間，T2和和T3才導(dǎo)通。才導(dǎo)通。3 3阻感負(fù)載阻感負(fù)載RLRL圖圖4.3.2 4.3.2 電壓型單相全橋逆電壓型單相全橋逆變變 電路和電壓、電流波形圖電路和電壓、電流波形圖 圖圖4.3.2(e)所示是所示是RL負(fù)載時(shí)直流電源輸負(fù)載時(shí)直流電源輸入電流的波形。圖入電流的波形。圖4.3.2(f)所示是所示是RL負(fù)載時(shí)負(fù)載時(shí)直流電源輸入電流的波形。直流電源輸入電流的波形。4.3.3 電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路 電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式為的基本工作方式為180180導(dǎo)電型，導(dǎo)電型，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角為即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角為180

20、180，同一相上下橋臂交替導(dǎo)電的縱同一相上下橋臂交替導(dǎo)電的縱向換流方式，各相開(kāi)始導(dǎo)電的向換流方式，各相開(kāi)始導(dǎo)電的時(shí)間依次相差時(shí)間依次相差120120。 在一個(gè)周期內(nèi)，在一個(gè)周期內(nèi)，6 6個(gè)開(kāi)關(guān)管個(gè)開(kāi)關(guān)管觸發(fā)導(dǎo)通的次序?yàn)橛|發(fā)導(dǎo)通的次序?yàn)門(mén)1T2 T3 T1T2 T3 T4 T5T6 T4 T5T6 ，依次相隔，依次相隔6060，任一時(shí)刻均有三個(gè)管子，任一時(shí)刻均有三個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)通的組合順序?yàn)橥瑫r(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)通的組合順序?yàn)門(mén)1T2T3T1T2T3，T2T3T4T2T3T4，T3T4T5T3T4T5，T4T5T6T4T5T6，T5T6T1T5T6T1，T6T1T2T6T1T2，每，每種組合工作種組合

21、工作6060。圖圖4.3.3 4.3.3 電壓型三相橋式逆變電電壓型三相橋式逆變電路路 1 1、工作原理：、工作原理：4.3.3 電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路 將一個(gè)工作周期分成將一個(gè)工作周期分成6個(gè)區(qū)域。個(gè)區(qū)域。 在在00, ug20, ug30，則有，則有T1，T2，T3導(dǎo)通，導(dǎo)通， dcadbcabUuUuu0 dcNdbNdaNUuUuUu3231312 2、各相負(fù)載相電壓和線(xiàn)電壓波形：、各相負(fù)載相電壓和線(xiàn)電壓波形：線(xiàn)線(xiàn)電電壓壓相相電電壓壓圖圖4.3.4 4.3.4 電壓型三相橋式逆變電路及其工作波形電壓型三相橋式逆變電路及其工作波形式中式中Ud為逆變器輸入直流電壓。根

22、據(jù)同樣的為逆變器輸入直流電壓。根據(jù)同樣的思路可得其余思路可得其余5個(gè)時(shí)域的值個(gè)時(shí)域的值4.3.3 電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路表表4.3.1三相橋式逆變電路的工作狀態(tài)表三相橋式逆變電路的工作狀態(tài)表4.3.3 電壓型三相橋式逆變電路電壓型三相橋式逆變電路 3、負(fù)載相電壓和線(xiàn)電壓幅值分析：、負(fù)載相電壓和線(xiàn)電壓幅值分析：相電壓的瞬時(shí)值為：相電壓的瞬時(shí)值為： tttttUudBN 13sin13111sin1117sin715sin51sin2 dmBNUU21 相電壓基波幅值相電壓基波幅值 (4.3.8)(4.3.9)負(fù)載相電壓中無(wú)負(fù)載相電壓中無(wú)3次諧波，只含更高階奇次諧波，次諧波，

23、只含更高階奇次諧波，n次諧波幅值為基波幅次諧波幅值為基波幅值的值的1/n。線(xiàn)電壓的瞬時(shí)值為：線(xiàn)電壓的瞬時(shí)值為： tttttUudBC 13sin13111sin1117sin715sin51sin32線(xiàn)電壓基波幅值線(xiàn)電壓基波幅值 dmBCUU21(4.3.11)(4.3.10)由上式可知，負(fù)載線(xiàn)電壓中無(wú)由上式可知，負(fù)載線(xiàn)電壓中無(wú)3次諧波，只含更高階奇次諧波，次諧波，只含更高階奇次諧波，n次諧波次諧波幅值為基波幅值的幅值為基波幅值的1/n。 直流側(cè)接有大電容，相當(dāng)于電壓源，直流電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流直流側(cè)接有大電容，相當(dāng)于電壓源，直流電壓基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗，回路呈現(xiàn)低阻抗， 由于直流電

24、壓源的鉗位作用，交流側(cè)電壓波形為矩形波，與負(fù)載由于直流電壓源的鉗位作用，交流側(cè)電壓波形為矩形波，與負(fù)載阻抗角無(wú)關(guān)，而交流側(cè)電流波形和相位因負(fù)載阻抗角的不同而異，其波阻抗角無(wú)關(guān)，而交流側(cè)電流波形和相位因負(fù)載阻抗角的不同而異，其波形接近三角波或正弦波。形接近三角波或正弦波。 當(dāng)交流側(cè)為電感性負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)當(dāng)交流側(cè)為電感性負(fù)載時(shí)需提供無(wú)功功率，直流側(cè)電容起緩沖無(wú)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋能量提供通道，各臂都并聯(lián)功能量的作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋能量提供通道，各臂都并聯(lián)了反饋二極管。了反饋二極管。 逆變電路從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)，因直流電壓無(wú)脈逆變電

25、路從直流側(cè)向交流側(cè)傳送的功率是脈動(dòng)，因直流電壓無(wú)脈動(dòng)，故傳輸功率的脈動(dòng)是由直流電流的脈動(dòng)來(lái)體現(xiàn)的。動(dòng)，故傳輸功率的脈動(dòng)是由直流電流的脈動(dòng)來(lái)體現(xiàn)的。 當(dāng)用于交當(dāng)用于交-直直-交變頻器中且負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)工作在再交變頻器中且負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)工作在再生制動(dòng)狀態(tài)，就必須向交流電源反饋能量。因直流側(cè)電壓方向不能改變，生制動(dòng)狀態(tài)，就必須向交流電源反饋能量。因直流側(cè)電壓方向不能改變，所以只能靠改變直流電流的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就需要給交所以只能靠改變直流電流的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就需要給交-直整流橋再反并直整流橋再反并聯(lián)一套逆變橋。聯(lián)一套逆變橋。4.3.4 電壓型逆變電路的特點(diǎn)電壓型逆變電路的特點(diǎn)第

26、第4 4章章 無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路 n 4.1 4.1 逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)n 4.2 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 n 4.3 4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路n 4.4 4.4 電流型逆變電路電流型逆變電路n 4.5 4.5 逆變器的逆變器的SPWMSPWM控制技術(shù)控制技術(shù)n 4.6 4.6 負(fù)載換流式逆變電路負(fù)載換流式逆變電路 4.4.1 電流型單相橋式逆變電路電流型單相橋式逆變電路 當(dāng)當(dāng)T1、T4導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2、T3關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷時(shí)，I0=Id ；反之，；反之，I0=-Id 。 當(dāng)以頻率當(dāng)以頻率f交替切換開(kāi)關(guān)管交替切換開(kāi)關(guān)管T1、T4和和

27、T2、T3時(shí)，則在負(fù)載上獲得如圖時(shí)，則在負(fù)載上獲得如圖 4.4.1b所示的電流波形。所示的電流波形。 輸出電流波形為矩形波，與電路負(fù)輸出電流波形為矩形波，與電路負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)，而輸出電壓波形由負(fù)載性載性質(zhì)無(wú)關(guān)，而輸出電壓波形由負(fù)載性質(zhì)決定。質(zhì)決定。 主電路開(kāi)關(guān)管采用自關(guān)斷器件時(shí)，主電路開(kāi)關(guān)管采用自關(guān)斷器件時(shí)，如果其反向不能承受高電壓，則需在各如果其反向不能承受高電壓，則需在各開(kāi)關(guān)器件支路串入二極管。開(kāi)關(guān)器件支路串入二極管。圖圖4.4.1 4.4.1 電流型單相橋式逆電流型單相橋式逆變電路及電流波形變電路及電流波形 1、工作原理：、工作原理：其中基波幅值其中基波幅值I01mI01m和基波有效值和基

28、波有效值I01I01分別為分別為 (4.4.1) (4.4.2) (4.4.3) 4.4.1 電流型單相橋式逆變電路電流型單相橋式逆變電路)5sin513sin31(sin4 tttIido ddmIII27. 1401 ddIII9 . 02401 將圖將圖4.4.14.4.1b b所示的電流波形所示的電流波形i0i0展開(kāi)成傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)成傅氏級(jí)數(shù), ,有有2、參數(shù)計(jì)算：、參數(shù)計(jì)算： 圖圖4.4.1 4.4.1 電流型單相橋式逆電流型單相橋式逆變電路及電流波形變電路及電流波形 4.4.2 電流型三相橋式逆變電路電流型三相橋式逆變電路 導(dǎo)電方式為導(dǎo)電方式為120導(dǎo)通、橫向換流方式，導(dǎo)通、橫向換流

29、方式，任意瞬間只有兩個(gè)橋臂導(dǎo)通。任意瞬間只有兩個(gè)橋臂導(dǎo)通。 導(dǎo)通順序?qū)樞騎1T2T3T4T5T6，依次間隔依次間隔60，每個(gè)橋臂導(dǎo)通，每個(gè)橋臂導(dǎo)通120，每，每個(gè)時(shí)刻上橋臂組和下橋臂組中都各有一個(gè)個(gè)時(shí)刻上橋臂組和下橋臂組中都各有一個(gè)臂導(dǎo)通。臂導(dǎo)通。 輸出電流波形與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)。輸出電流波形與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)。 輸出電壓波形由負(fù)載的性質(zhì)決定。輸出電壓波形由負(fù)載的性質(zhì)決定。 輸出電流的基波有效值輸出電流的基波有效值I01和直流電流和直流電流Id的關(guān)系式為：的關(guān)系式為： 圖圖4.4.3 4.4.3 電流型三相橋式逆變電電流型三相橋式逆變電路的輸出電流波形路的輸出電流波形 (4.4.4) 1、工作原理

30、：、工作原理： ddIII78. 0601 圖圖4.4.2 電流型三相橋式逆變電流型三相橋式逆變電路原理圖電路原理圖 直流側(cè)接大電感，相當(dāng)于電流源，直流電流基直流側(cè)接大電感，相當(dāng)于電流源，直流電流基本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。本無(wú)脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。 因?yàn)楦鏖_(kāi)關(guān)器主要起改變直流電流流通路徑的因?yàn)楦鏖_(kāi)關(guān)器主要起改變直流電流流通路徑的作用，故交流側(cè)電流為矩形波，與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)，而作用，故交流側(cè)電流為矩形波，與負(fù)載性質(zhì)無(wú)關(guān)，而交流側(cè)電壓波形和相位因負(fù)載阻抗角的不同而不同。交流側(cè)電壓波形和相位因負(fù)載阻抗角的不同而不同。 直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用，因電流不直流側(cè)電感起緩沖無(wú)功能量的作用，因

31、電流不能反向，故可控器件不必反并聯(lián)二極管。能反向，故可控器件不必反并聯(lián)二極管。 當(dāng)用于交當(dāng)用于交-直直-交變頻器且負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，若交交變頻器且負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，若交-直變換為相控整流，則可很方便地實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。直變換為相控整流，則可很方便地實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。4.4.3 電流型逆變電路的特點(diǎn)電流型逆變電路的特點(diǎn)第第4 4章章 無(wú)源逆變電路無(wú)源逆變電路 n 4.1 4.1 逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)逆變器的性能指標(biāo)與分類(lèi)n 4.2 4.2 逆變電路的工作原理逆變電路的工作原理 n 4.3 4.3 電壓型逆變電路電壓型逆變電路n 4.4 4.4 電流型逆變電路電流型逆變電路n 4.5 4.5 逆變器的逆變器

32、的SPWMSPWM控制技術(shù)控制技術(shù)n 4.6 4.6 負(fù)載換流式逆變電路負(fù)載換流式逆變電路 4.5.1 SPWM控制的基本原理控制的基本原理 將一個(gè)正弦波半波電壓分成將一個(gè)正弦波半波電壓分成N N等份，等份，并把正弦曲線(xiàn)每一等份所包圍的面積都并把正弦曲線(xiàn)每一等份所包圍的面積都用一個(gè)與其面積相等的等幅矩形脈沖來(lái)用一個(gè)與其面積相等的等幅矩形脈沖來(lái)代替，且矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)正弦等代替，且矩形脈沖的中點(diǎn)與相應(yīng)正弦等份的中點(diǎn)重合，得到如圖份的中點(diǎn)重合，得到如圖4.5.14.5.1b b所所示的脈沖列。這就是示的脈沖列。這就是PWMPWM波形。正弦波波形。正弦波的另外一個(gè)半波可以用相同的辦法來(lái)等的另外一個(gè)半波可以用相同的辦法來(lái)等效。效。 PWM PWM被形的脈沖寬度是按正弦規(guī)被形的脈沖