无源逆变电力电子技术课件.ppt

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1、第十三讲无源逆变13.0引言13.1无源逆变的基本原理13.2电压型逆变电路13.3电流型逆变电路13.4多重逆变电路和多电平逆变电路13.0引言逆变概念逆变——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，为无源逆变本章讲述无源逆变逆变与变频变频电路：交交变频和交直交变频两种交直交变频由交直变换和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变13.0引言逆变电路的应用蓄电池、干电池、太阳能电池等直流电源向交流负载供电时，需要逆变电路交流电机调速用变频器、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13.1无源逆变的基本原理主要介绍逆变电路的

2、基本工作原理和换流方式13.1无源逆变的基本原理13.1.1逆变电路的基本工作原理13.1.2换流方式分类13.1.1逆变电路的基本工作原理单相桥式逆变电路为例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S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正图5-1逆变电路及其波形举例13.1.1逆变电路的基本工作原理S1、S4断开，S2、S3闭合时，uo为负，把直流电变成了交流电改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率电阻负载时，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（图5-1b）t1前：S1、S4通，uo和io均

3、为正t1时刻断开S1、S4，合上S2、S3，uo变负，但io不能立刻反向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13.1.2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，也称换相开通：适当的门极驱动信号就可使其开通关断：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式主要是研究如何使器件关断13.1.2换流方式分类换流方式1.器件换流利用全控型器件的自关断能力进行换流（DeviceCommutation

4、）2.电网换流由电网提供换流电压称为电网换流（LineCommutation）可控整流电路、交流调压电路和采用相控方式的交交变频电路不需器件具有门极可关断能力，也不需要为换流附加元件3.负载换流由负载提供换流电压称为负载换流（LoadCommutation）负载电流相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流负载为电容性负载时，负载为同步电动机时，可实现负载换流13.1.2换流方式分类基本的负载换流逆变电路：采用晶闸管负载：电阻电感串联后再和电容并联，工作在接近并联谐振状态而略呈容性电容为改善负载功率因数使其略呈容性而接入直流侧串入大电感Ld，id基本没有脉动图5-2负载换

5、流电路及其工作波形13.1.2换流方式分类工作过程（工作波形图5-2b）4个臂的切换仅使电流路径改变，负载电流基本呈矩形波负载工作在对基波电流接近并联谐振的状态，对基波阻抗很大，对谐波阻抗很小，uo波形接近正弦t1前：VT1、VT4通，VT2、VT3断，uo、io均为正，VT2、VT3电压即为uot1时：触发VT2、VT3使其开通，uo加到VT4、VT1上使其承受反压而关断，电流从VT1、VT4换到VT3、VT2t1必须在uo过零前并留有足够裕量，才能使换流顺利完成13.1.2换流方式分类4.强迫换流设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压或反向电流的换流方式

6、称为强迫换流（ForcedCommutation）通常利用附加电容上储存的能量来实现，也称为电容换流直接耦合式强迫换流——由换流电路内电容提供换流电压VT通态时，先给电容C充电。合上S就可使晶闸管被施加反压而关断图5-3直接耦合式强迫换流原理图13.1.2换流方式分类电感耦合式强迫换流：通过换流电路内电容和电感耦合提供换流电压或换流电流两种电感耦合式强迫换流：图5-4a中晶闸管在LC振荡第一个半周期内关断图5-4b中晶闸管在LC振荡第二个半周期内关断给晶闸管加上反向电压而使其关断的换流也叫电压换流（图5-3）先使晶闸管电流减为零，然后通过反并联二极管使其加反压的换流叫电流

7、换流图5-4电感耦合式强迫换流原理图13.1.2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——外部换流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13.2电压型逆变电路13.2.0概述13.2.1单相电压型逆变电路13.2.2三相电压型逆变电路13.2.0概述逆变电路按其直流电源性质不同分为两种电压型逆变电路或电压源型逆变电路电流型逆变电路或电流源型逆变电路电压型逆变电路的特点(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电