电力电子技术教案new

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1、电力电子技术教案第 5章逆变电路主要内容：换流方式，电压型逆变电路，电流型逆变电路，多重逆变电路和多电平逆变电路。重点：换流方式，电压型逆变电路。难点：电压型逆变电路，电流型逆变电路。基本要求：掌握换流方式，掌握电压型逆变电路，理解电流型逆变电路，了解多重逆变电路和多电平逆变电路。逆变概念：逆变——直流电变成交流电，与整流相对应。本章无源逆变逆变电路的应用：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。本章仅讲述逆变电路基本内容，第6 章PWM控制

2、技术和第8章组合变流电路中，有关逆变电路的内容会进一步展开5.1换流方式5.1.1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u 为正S1；S1、S4断开，S2、S3闭合时，u 为负，把直流电变成了交流o o 电。改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。图 51 逆变电路及其波形举例115 逆变电路电阻负载时，负载电流i 和u 的波形相同，相位也相同。阻感负载时，i 滞后于u ，波o o o o 形也不同（图51b）。t 前：S1、S4通，u 和i

3、 均为正。1o o t 时刻断开S1、S4，合上S2、S3，u 变负，但i 不能立刻反向。1o o i 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，i 逐渐减o o 小，t 时刻降为零，之后i 才反向并增大2o 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。本章换流及换流方式问题最为全面集中，因

4、此在本章讲述。1.器件换流利用全控型器件的自关断能力进行换流（Device Commutation）。2.电网换流由电网提供换流电压称为电网换流（Line Commutation）。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（Load Commutation）。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。图 52 负载换流电路及其工作波形基本的负载换流逆变电路：116 电力电子技术教

5、案采用晶闸管，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L ，i 基本没有d d 脉动。工作过程：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，u 波形接近正弦。o t1前：VT1、VT4通，VT2、VT3断，u 、i 均为正，VT2、VT3电压即为u 。o o o t1时：触发VT2、VT3使其开通，u 加到VT4、VT1上使其承受反压而关断，电流从VT1、o VT4换到VT3、VT2。t1

6、必须在u 过零前并留有足够裕量，才能使换流顺利完成。o 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称为强迫换流（Forced Commutation）。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 53 直接耦合式强迫换流原理图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54a中晶闸管在LC振荡第一个半周期内关断。图54b中晶闸管在

7、LC振荡第二个半周期内关断。117 逆变电路图 54 电感耦合式强迫换流原理图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53）。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换流（图54）。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。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。118 电力电子技术教案5.2电压型逆变电路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

8、或电流源型逆变电路。图51电路的具体实现。图 55 电压型逆变电路举例（全桥逆变电路）电压型逆