电气工程教案-逆变电路.docVIP

PAGE 1 逆变电路 本章内容 ?5.1节—换流方式 ?5.2节—电压型逆变电路 ?5.3节—电流型逆变电路 ?5.4节—逆变电路的多重化和多电平逆变电路 逆变：DC变AC电 逆变器分类： （1）按换流方式分类—器件换流、电源换流、负载换流和强迫换流（见§5.1） （2）按输出的相数分类—单相、三相 （3）按直流电源的性质分类—电压型、电流型（见§5.2） 有源逆变：交流侧接电网 无源逆变：交流侧接负载 （一般所指）（本章讲述） 用途直流电源向交流负载供电 如：。AC电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等PE装置的核心部分都是逆变电路；蓄电池、干电池、太阳能电池向交流负载供电；交流电机调速用变频器；UPS；感应加热电源 本章仅讲述逆变电路基本内容，第6章PWM控制技术和第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 逆换流方式 5.1.1 逆变电路的基本工作原理 e.g.单相桥式逆变电路（see 图5-1） S1~S4是桥式电路的4个臂，由PE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S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压u 图5-1 逆变电路及其波形举例 ? 改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率 t1前：S1、S4通，uo和io均为正；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 5.1.2 换流方式分类 换流/换相：电流从一个支路向另一个支路转移的过程。 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,因此在本章讲述。 换流方式器件换流、电源换流、负载换流和强迫换流 器件换流（Device Commutation）:利用全控器件的自关断能力进行的换流。 性质：全控器件；自换流。 适用场合：可控整流电路、交流调压电路和相控方式的交交变频电路。 电网（源）换流（Line Commutation）：由电网（源）提供换流电压的换流。 性质：半控器件；外部换流。 适用场合：可控整流电路、交流调压电路和相控方式的交交变频电路。 负载换流（Load Commutation）：由负载提供换流电压的换流。 前提条件：负载电流超前于负载电压。 性质：半控器件；外部换流。 适用场合：容性负载或同步电动机负载（∵可控制励磁电流使负载呈容性） (4) 强迫换流（Forced Commutation）/电容换流：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。通常利用附加电容上储存的能量来实现，故又称为电容换流。 性质：半控器件；自换流。 适用场合：可控整流电路、交流调压电路和相控方式的交交变频电路。 熄灭：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。 讨论： （1）器件换流电路： （2）电网（源）换流电路： （3）负载换流电路： by Thy,负载：如图5-2所示，工作在接近并联谐振状态而略呈容性。C为改善负载功率因数使其略呈容性而接入，DC侧串入大Ld， id基本没有脉动 RLC负载工作在对接近并联谐振状态且略呈容性→很大、很小→接近正弦波； 大电感Ld使 id基本没有脉动； 4臂开关的切换仅改变流通的路径→基本上呈矩形波。 图5-2??负载换流电路及其工作波形 基本工作原理：（见图5.2）通时，负载、极性相同，负载工作在平面的第1象限，负载吸收功率。承受；时刻触发开通，因承受而关断（必须在过零前并留有足够的裕量，才能使换流顺利进行）。换流使负载、极性相反，负载工作在平面的第4象限，负载输出功率； 图5-2??负载换流电路及其工作波形 （4）强迫换流电路直接耦合式强迫换流，电感耦合式强迫换流 直接耦合式强迫换流——由换流电路内电容提供换流电压（见图5-3。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。）（电压换流） 电感耦合式强迫换流——通过换流电路内电容和电感的耦合来提供换流电压或换流电流。（电流换流） 图5-4a中晶闸管在LC振荡第一个半周期内关断合上S，振荡将反向流过VT，与VT的负载相减，合成后再流过VD。 图5-4b中晶闸管在L