电力电子技术 ppt课件.ppt

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1、第7章逆变电路逆变的概念逆变——与整流相对应，把直流电变成交流电。交流侧接电网，称为有源逆变。交流侧接负载，称为无源逆变。逆变与变频变频电路：分为交交变频和交直交变频两种。交直交变频由交直变换（整流）和直交变换两部分组成，后一部分就是逆变。主要应用及分类各种直流电源，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。本章讲述无源逆变逆变器的分类按照直流电源性质可以分为电压型逆变器和电流型逆变器两大类。图1是电压型和电流型逆变器的原理框图。按照输出相数，可分为单相逆变电路和三相逆变电路。按照输出波形，

2、可分为正弦波逆变器和非正弦波逆变器。按照电路结构，可以分为半桥式逆变电路、全桥逆变电路和非桥式逆变电路。按照使用的功率器件，可分为半控器件电路和全控器件电路。a)电压型b)电流型图1电压型和电流型逆变器原理图7.1.1换流方式换流——电流从一个支路向另一个支路转移的过程，也称为换相。换流是通过器件的开关来实现的。开通：加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。7.1无源逆变原理1)器件换流（DeviceCom

3、mutation）利用全控型器件的自关断能力进行换流。在采用IGBT、电力MOSFET、GTO、GTR等全控型器件的电路中的换流方式是器件换流。2)电网换流（LineCommutation）电网提供换流电压的换流方式。将负的电网电压施加在欲关断的晶闸管上即可使其关断。它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。3)负载换流（LoadCommutation）由负载提供换流电压的换流方式。凡是负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现负载换流。4)强迫换流（ForcedCommutation）4)强迫换流（ForcedCommutation

4、）由换流电路内电容直接提供换流电压直接耦合式强迫换流通过换流电路内的电容和电感的耦合来提供换流电压或换流电流电感耦合式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压或反电流的换流方式称为强迫换流。通常是利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也称为电容换流。分类直接耦合式强迫换流当晶闸管VT处于通态时，预先给电容充电。当S合上，就可使VT被施加反压而关断。也叫电压换流。图2直接耦合式强迫换流原理图换流方式总结：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

5、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。7.1.2逆变电路的基本工作原理以单相桥式逆变电路为例说明其最基本的工作原理图4逆变电路及其波形S1~S4是桥式电路的4个臂，它们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。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。设t1时刻以前，S1、S4闭合，uo

6、和io均为正。在t1时刻断开S1、S4，同时合上S2、S3，则uo的极性立刻变负，但因为负载中有电感，其电流极性不能立刻改变而仍维持原方向，这时负载电流从直流电源负极流出，经S2、负载和S3流回正极，负载电感中储存的能量向直流电源反馈，负载电流逐渐减小，到t2时刻降为零，之后，io才反向并逐渐增大。7.2电压型逆变电路逆变电路的分类——根据直流侧电源性质的不同分为两类称为电压型逆变电路——又称为电压源型逆变电路VoltageSourceTypeInverter-VSTI直流侧是电压源的称为电流型逆变电路——又称为电流源型逆变电路CurrentSourceTypeI

7、nverter-CSTI直流侧是电流源的电压型逆变电路的特点图5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)由于直流电压源的钳位作用，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。电容对回馈的无功能量也起缓冲作用。7.2.1单相电压型逆变电路1半桥逆变电路u图6单相半桥电压型逆变电路及其工作波形a)ttOOONb)oUm-Umiot1t2t3t4t5t6V1V2V1V2VD1VD2VD1VD2工作原理V1和V2栅极信号在一周期

8、内各半周正