第五章-逆变电路n课件.ppt
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1、2023年4月3日星期一,第5章 逆变电路,5.1 换流方式5.2 电压型逆变电路 5.4 多重逆变电路和多电平逆变电路,2023年4月3日星期一,第5章 逆变电路,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,为有源逆变。交流侧接负载,为无源逆变。主要应用各种直流电源,如蓄电池、干电池、太阳能电池等。交流电机调速用变频器、UPS、感应加热电源等。,2023年4月3日星期一,5.1 换流方式,5.1.1 逆变电路的基本工作原理 5.1.2 换流方式分类,2023年4月3日星期一,以单相桥式逆变电路为例,5.1.1 逆变电路的基本工作原理,图5-1 逆变电路及其波形举例,S1S4
2、是桥式电路的4个臂,由电力电子器件及辅助电路组成。,2023年4月3日星期一,5.1.1 逆变电路的基本工作原理,逆变电路最基本的工作原理 改变两组开关切换频率,可改变输出交流电频率。,图5-1 逆变电路及其波形举例,电阻负载时,负载电流io和uo的波形相同,相位相同。,阻感负载时,io相位滞后于uo,波形不同。,2023年4月3日星期一,5.1.2 换流方式分类,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。,开通:适当的门极驱动信号就可使器件开通。关断:全控型器件可通过门极关断。半控型器件晶闸管,必须利用外部条件才能关断。一般在晶闸管电流过零后施加一定时间反压,才能关断。研究换流方
3、式主要是研究如何使器件关断。,2023年4月3日星期一,5.1.2 换流方式分类,1.器件换流(Device Commutation)利用全控型器件的自关断能力进行换流。2.电网换流(Line Commutation)电网提供换流电压的换流方式。3.负载换流(Load Commutation)负载提供换流电压的换流方式。4.强迫换流(Forced Commutation),2023年4月3日星期一,5.1.2 换流方式分类,图5-2 负载换流电路及其工作波形,负载换流:容性负载的场合(电容电流可以突变、电容电压不能突变)。,2023年4月3日星期一,负载工作在接近并联谐振状态略呈容性。直流侧串
4、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阻抗小。所以uo接近正弦波。注意:触发VT2、VT3的时刻t1必须在uo过零前并留有足 够的裕量,才能使换流顺利完成。,基本的负载换流电路,5.1.2 换流方式分类,2023年4月3日星期一,4.强迫换流(Forced Commutation),5.1.2 换流方式分类,换流电路,给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反 电流的换流方式称为强迫换流。通常利用附加电容 储存的能量来实现,因此也称为电容换流。分类,2023年4月3日星期一,5.1.2 换流方式分类,直接耦合式 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
5、施加反压而关断。也叫电压换流。,图5-3直接耦合式强迫换流原理图,2023年4月3日星期一,电感耦合式 先使晶闸管电流减为零,然后通过反并联二极管使其加上反向电压。也叫电流换流。,图5-4 电感耦合式强迫换流原理图,5.1.2 换流方式分类,2023年4月3日星期一,5.1.2 换流方式分类,器件换流适用于全控型器件。其余三种方式针对晶闸管。器件换流和强迫换流属于自换流。电网换流和负载换流属于外部换流。,换流方式总结:,2023年4月3日星期一,5.2 电压型逆变电路,1.逆变电路的分类 _根据直流侧电源性质的不同,2023年4月3日星期一,5.2.1 单相电压型逆变电路,1.半桥逆变电路,图
6、56 单相半桥电压型逆变电路及其工作波形,工作原理V1和V2栅极信号一周期内两者互补,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,又称续流二极管。,2023年4月3日星期一,5.2.1 单相电压型逆变电路,优点:电路简单,器件少。缺点:输出交流电压幅值为Ud/2,直流侧需两电容器串联,要控制两者电压均衡。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。,2023年4月3日星期一,5.2.1 单相电压型逆变电路,2.全
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