电力电子技术 教学课件 作者 高文华 电力电子技术模块5.ppt

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1、5.1逆变电路的换相方式5.2电压型逆变电路5.3电流型逆变电路5.4PWM控制基本原理5.5PWM逆变电路及其控制方法5.6任务实施---变频电路性能测试5.7知识拓展---三相PWM产生器HEF4752小结模块5逆变电路引言逆变的概念逆变——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、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。1.以单相桥式逆变电路为例说明最基本的工作原理

2、5.1逆变电路的换相方式逆变电路及其波形举例负载a)b)tS1S2S3S4iouoUduoiot1t2S1~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。S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。直流电交流电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。逆变电路及其波形举例a)b)tuoiot1t2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。2.换相方式换流——

3、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。研究换流方式主要是研究如何使器件关断。（1）器件换相（DeviceCommutation）利用全控型器件的自关断能力进行换相。在采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电路中的换相方式是器件换相。（2）电网换相（LineCommutation）电网提供换相电压的换相方式。将负的

4、电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。不需要器件具有门极可关断能力，但不适用于没有交流电网的无源逆变电路。换相方式负载换相电路及其工作波形由负载提供换流电压的换相方式。负载电相的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换相。如图是基本的负载换相电路，4个桥臂均由晶闸管组成。整个负载工作在接近并联谐振状态而略呈容性。直流侧串电感，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。ttt

5、tOOOOiib)a)uuiiuVT1VT1VT4VT3VT2（3）负载换相（LoadCommutation）（4）强迫换相（ForcedCommutation）由换相电路内电容直接提供换相电压直接耦合式强迫换相通过换相电路内的电容和电感的耦合来提供换相电压或换相电流电感耦合式强迫换相设置附加的换相电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反压或反电流的换相方式称为强迫换相。通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换相。分类直接耦合式强迫换相当晶闸管VT处于通态时，预先给电容充电。当S合上，就可使VT被施加反

6、压而关断。也叫电压换相。直接耦合式强迫换相原理图电感耦合式强迫换相原理图电感耦合式强迫换相是通过换相电路内电容和电感耦合提供换相电压或换相电流。换相方式总结：器件换相——适用于全控型器件。其余三种方式——针对晶闸管。器件换相和强迫换相——属于自换相。电网换相和负载换相——属于外部换相。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。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电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路VoltageSourceTypeInv

7、erter-VSTI直流侧是电压源电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路CurrentSourceTypeInverter-VSTI直流侧是电流源2.电压型逆变电路的特点电压型全桥逆变电路(1)直流侧为电压源或并联大电容，直流侧电压基本无脉动。(2)输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。(3)阻感负载时需提供无功功率。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂并联反馈二极管。3.单相电压型逆变电路（1）半桥逆变电路u单相半桥电压型逆变电路及其工作波形a)ttOOONb)oUm-Umio

8、t1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2工作原理V1和V2栅极信号在一周期内各半周正偏、半周反偏，两者互补，输出电压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,它又起着使负载电流连续的作用，又称续流二极管。优点：电路简单，使用器件少。缺点：